型钢混凝土结构在石油化工结构设计中的应用（论文）.pdf

I工程建设与设计 I Construction&DesignForProject 型 钢 混 凝 土 结 构 在 石 油 化 工 结 构 设 计 中 的 应 用 Application of Steel Reinforced Concrete in Structural Design of Petrochemical Industry 冉 艳华 (中海油山东化学工程有限责任公司，济南 250101) RAN Yan．hua (SNOOC Shandong ChemicM Engineering Co．Ltd．，Jinan 250101，China) 【摘 要】型钢混凝土组合结构是采取轧制或焊接成型等方法在混凝土内配置型钢和钢筋的一种独特结构。论文结合具 体工程实际，重点探讨型钢混凝土结构在石油化工结构设计中的应用，以期提升石油化工结构设计的质量。 【Abstract】Steelreinforcedconcretecompositestructureisakindofspecial structure，whichisformedbyrollingorwelding，whichis akindofspecial steeland steelbarinconcrete．The combinationofspecific engineeringpractice，focusingonthe applicationofsteel concreteinthepetrochemicalstructuraldesign，inordertoenhancethequalityofpetrochemical structuraldesign． 【关键词】型钢混凝土；石油化工；结构设计 【Keywords】steelreinforcedconcrete；petrochemicalindustry；structuredesign [e0图分类号】TU318 【文献标志码IB 【文章编号】1007—9467(2017)03．0050．03 【D0I】10．13616／j．cnki．gcjsysj．2017．03．010 1 引 言 型钢混凝土结构构件具备诸多优势，比如 ：受力性能好、 截面尺寸小、抗震性能好 、自重轻等，在石油化工结构设计中 具备很优越的应用价值。在型钢混凝土结构设计过程中，需要 明确方法，遵循《型钢混凝土组合结构技术规程》《型钢混凝土 结构设计规程》等_lJ。此外，还有必要通过构件 的实际受力情 况，对设计进行优化。总之，由于型钢混凝土具备很好的应用 价值，所以对其应用进行探讨意义重大。 2 工 程 实 例 分 析 在石油化工焦化装置中，焦炭塔框架属于核心构筑物，操 作重量大，装置支座位置及井架总高度偏高，通常情况下会有 焦溜槽以及楼梯间附带。整体结构体系较复杂，设计存在一定 难度。以某炼油厂为例 ，其工程延迟焦化装置焦炭塔框架属于 两塔结构，焦炭塔单塔自重达 4300kN (4300，塔外径为 9 690mm，单塔最大高度为 41．3m。水焦工况最大操作介质为 3 040t，满焦工况焦炭量达到 1 150t。 【作者简介】冉艳华(1982～)，女，重庆忠县人。工程师，从事结构设 计与研究。 50 该 工程所 处场地在地面上 lOm 位置的基本风压为 0．5kN／m2，地面粗糙度为 B类 ，抗震设防裂度为 7度 ，工程场 地设计基本地震加速度值为 0．15 。从框架设计来看属正常， 但在结构空间利用方面提出了一些基本建议：(1)尽可能控制 主要构件截面，使整体平面布置的需求得到有效满足；(2)确 保塔体下方具备充足的空间，能够设置冷焦水过滤器 1台和 别的附属操作框架；(3)在塔体下方框架位置，有必要对全封 闭设备操作房进行合理设置；(4)确保型钢混凝土结构能够合 理、科学地应用，进而发挥型钢混凝土结构的作用。 3 型 钢 混 凝 土 结 构 的 选 择 以 及 模 型 的 计 算 3．1 结构 选择 对于上述工程的焦炭塔框架设备支承部分来说，为典型 的塔型设备基础，即：两塔板式框架联合塔基础 ，一共有 3层 ， 高为 27m，纵向连续两跨 2．5mx2，横向为单跨 12．5m，出焦井 架标高为27～1 17m，属中心支撑钢结构框架。 3．2 模 型 计算 在设计中，所使用的是有限元分析软件 STRAT，在利用 该软件进行计算过程中需由经验丰富的技术人员操作，以确 保计算值的精准性。同时，在焦炭框架选择上，选择高耸组合 结构 ，在建模分析过程中，有必要对下部混凝土框架和上部钢 结构的共同作用充分考虑，以此有效模拟结构的具体情况。对 于完整的焦炭塔框架模型来说 ，需具备：①混凝土框架柱 ；② 井架钢结构梁；③混凝土框架梁。此外 ，利用厚壳单元模拟混 凝土顶板 ，利用薄壳单元模拟设备塔体。 4 荷 载 组 合 与 截 面 设 计 4．1 荷 载组 合分 析 根据相关设计规范要求，对焦炭塔框架设计需根据承载 能力极限状态最不利的效应组合加以设计。因此 ，两塔结构设 计时的荷载组合为：(1)正常操作工况下：1．2永久荷载+1．0x 1．3x(介质荷载+活荷载)+1．4x风荷载 ；(2)停产之前：1．2永 久荷载+1．0×1．3x(介质荷载+活荷载)+1．4×风荷载；(3)停 产检修工况下：1．2永久荷载+1．0×1．3×活荷载+1．4×风荷载； (4)地震作用下：1．2x[永久荷载+0．5x(介质荷载+活荷载)] +1．3×水平地震荷载+1．4x0．2x风荷载[31。总之，需合理分析 荷载组合，以此为进一步截面设计以及计算结果的准确性提 供保障。 4．2 截面 设 计分析 截面框架柱、框架梁的设计内容如下： 1)框架柱设计。在设计初始阶段，如果外在条件全