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型钢混凝土结构在石油化工的应用

 论文栏目:石油化工论文     更新时间:2019/5/6 10:16:49   

摘要:随着社会经济的不断发展,石油化工工程数量不断增加。型钢混凝土具备较强的受力性能、抗震性能、自重较小等特征,作为混凝土中主要的配置型钢,在结构设计上包括受力钢筋与构造钢筋,在石化结构设计中得到了较为广泛的应用。本文将结合某炼油厂焦炭塔的实际情况,分析型钢混凝土结构的选择及其模型计算等,指导未来的结构设计应用。

关键词:型钢混凝土;石油化工结构;模型计算

1型钢混凝土结构的基本设计方法

就目前来说,型混凝土在设计过程中,主要遵循以下规范:《钢骨混凝土结构设计规程》和《组合结构技术规范》。其中,前者主张采用强度叠加的方法进行结构设计,这种设计体系下计算相对简单,但是计算过程中精度相对偏低;而后者则主张采用钢筋混凝土的方法,有效协调钢骨和混凝土,通过两者内力平衡的方法来求解构建的承载力情况。两种设计方法的特点各异,要视具体的情况来加以选择。

2型钢混凝土结构在石油化工结构设计中的实际应用探讨

2.1案例分析

在所有的石油化工焦化装置中,焦炭塔的框架是十分关键的。由于日常操作量较大,焦炭塔的装置支座的高度较高,一般会存在楼梯间的附带。焦炭塔的结构是相对复杂的,因此设计难度也是大大增加。以某地区的炼油厂作为案例进行分析,焦炭塔应该属于两塔结构,塔的自重就在430吨以上,外径为9.6米,单塔高度在41米以上。如果满焦状态下,焦炭塔的煤炭量会突破1150吨。经实际测量,可以发现,该炼油厂地面10米以上的位置风压在0.5KN/M2,从地面的粗糙度来说,炼油厂地面粗糙度为B类粗糙,场地设计基本地震加速度的值为0.15g,而地面的抗震防裂度为7度。从目前炼钢厂焦炭塔的设计来看,结果利用相对合理,但是仍然存在一些需要进一步完善的地方。第一,要有效地控制各个主要构件的截面图,从而保证整体布置符合要求;第二,要保证焦炭塔的下方空间合理,最好可以匀出空间来设置过滤器或者其他的操作框架;第三,要合理设计各种全封闭的设备操作空间。总之,结构设计要保证型钢混凝土的合理利用,充分发挥出其作用。

2.2型钢混凝土结构的选择及模型计算

2.2.1结构选择结合该炼油厂的实际情况,焦炭塔框架的支承部分应该是塔型设备的基础,采用三层塔板式框架联合塔基础,该基础的高度为27米,横向单跨度为12.5米,这是典型的中心支撑刚结构框架。2.2.2模型技术型钢混凝土结构模型计算过程中,采用STRAT软件进行统计分析。该软件的应用需要由专业的人员操作,从而保证计算过程合理,计算结果精确。炼钢厂焦炭塔型钢混凝土最好选择高耸的组合结构。在分析过程中,相关人员要将框架上下部的共同作用力充分考虑进去,从而对结构的作用进行科学模拟。一个完整的焦炭塔混凝土结构必须具有混凝土框架柱、井架钢结构梁和混凝土框架梁。2.2.3荷载组合分析型钢混凝土结构选定之后,要对结构的荷载组合情况进行分析,要分析结构承载能力达到极限状态时最不利的效应组合情况,并进行相应的设计。焦炭塔框架结构的设计要从如下方面进行探讨:正常工作情况下、停产之前情况下、停产检修情况下和地震作用情况下,从而得出合理的荷载,也更好地进行框架界面设计,保证计算结果准确。2.2.4截面设计分析型钢混凝土结构设计应该从框架柱和框架梁两个方面进行探讨。首先,框架柱设计。在设计初期,工作人员要分析框架的外在条件,看条件是否一致。如果外在条件一致,可以选用两种框架柱的界面尺寸,如2.5*2.5m和1.8*1.8m。要对比这两个不同尺寸截面情况,从而选择合理的截面尺寸。但是,计算过程中必须考虑到,框架柱的截面尺寸可能会存在一定的尺寸差异,结构刚度也会有所不同。在此情况下,采用地震组合工况进行结构设计是十分必要的。以实际经验来看,截面较小的模型的柔性好,但是刚度低,结构内力相对偏小,适合构件截面设计。其次,框架梁设计。由于受到工艺设计需求等方面的影响,框架梁的可调整空间相对偏小。框架梁的截面多在1.5*2.5m左右。如果框架梁的刚度有所增加,相关人员就要合理控制框架柱的反弯点,从而保证弯矩符合要求。如果采用H型钢,那么就要结合框架梁的内部情况进行合理的设计,使得框架柱内型钢柱之间能够组合成为内框架体系,提升结构的整体性能。框架顶板应该发挥承载塔体荷载的作用,最好在中间位置设置型钢斜梁,并利用STRAT软件计算厚板的配筋。总之,斜梁优化能够有效地改善顶板的受力情况,简化传力线路。

3总结

本文结合某炼油厂型钢混凝土结构的实际情况,对该结构在石油化工结构设计中应用进行分析与探讨。要合理选择型钢混凝土结构,通过模拟计算,得出截面荷载情况,并对框架梁和框架柱进行合理的设计。总之,型钢混凝土结构的抗压性和抗弯性能良好,结构的延展性能也大大提升,这种结构的应用能够提升结构空间利用效率,满足实际的生产需求。相信随着技术的不断进步,未来型钢混凝土结构能够在石油化工结构设计中得到更为广泛的应用。

参考文献:

[1]陈燕,何夕平,马乐乐.各国规程对型钢混凝土梁抗弯承载力计算对比分析[J].青岛理工大学学报,2016(03).

[2]冉艳华.型钢混凝土结构在石油化工结构设计中的应用[J].工程建设与设计,2017(05).

[3]刘善文,曲中宝,王向东.特易购工程大跨度型钢混凝土结构施工技术[J].青岛理工大学学报,2014(06).

作者:阮士业 殷有财 单位:中石油华东设计院有限公司

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