結晶器框架的設計

白 曄

（大連化工研究設計院，遼寧大連 116023）

經驗交流

結晶器框架的設計

白 曄

（大連化工研究設計院，遼寧大連 116023）

聯堿廠氯化銨結晶器框架在PKPM程序計算中，風荷載不應按普通框架的風荷載模式計算，而應計算出設備罐體所受風荷載，在程序中的水平風荷載查詢／修改一項中進行修改。

結晶器框架；風荷載；基礎

2011年春天，某聯堿裝置搬遷改造項目開始施工圖設計，現將其中氯化銨結晶器框架的設計做一下小結。

1 自然條件

1）基本風壓0.95kN／m2，地面粗糙度A類；

2）地震設防烈度7度，設計基本地震加速度為0.10g，設計地震分組為第一組，建筑場地類別為Ⅱ類；

3）建筑安全等級二級，設計使用年限50年；

4）抗震設防類別為丙類，框架抗震等級為三級。

2 工程地質條件

1）素填土，為新近人工填土。

2）粗填沙，為新近人工填土。

3）粉質黏土，可塑至軟塑。

4）淤泥質土，飽和，流塑，含有腐殖質土及粉砂。

5）粉質黏土，飽和，可塑。

6）凝灰巖殘積粘性土，飽和，可塑，長石及暗色礦物已完全風化為黏土礦物。

7）全風化凝灰巖，結構已基本破壞，有殘余結構強度，巖石完全風化，巖芯呈砂土狀，手捏易碎。

8）強風化凝灰巖，堅硬。

3 基礎方案

本工程采用樁基礎，以第8層土強風化凝灰巖為樁端持力層。

4 工藝條件

本設計結晶器共4臺，呈田字形布置，文中僅以一臺結晶器框架計算為例。

每臺結晶器設備自重為1 850kN，物料重為10 550kN，總重12 400kN。結晶器中部直徑10.0 m，高度8m，大頭直徑13m，高度3.5m，設備支撐于第三層環梁之上，整個框架無填充墻。

圖1 結晶器框架剖面圖

5 結構布置圖

圖2 結晶器框架結構布置圖

二層為操作層，三層為設備支撐層，五層為屋面，其梁下設2部電葫蘆，4個結晶器以電葫蘆軌道連接一起，四層為電葫蘆通過層。

6 建模計算

建模計算采用建研院PKPM程序。在程序計算中與普通框架計算不同的是風荷載的計算。本工程基本風壓0.95kN／m2，A類，結晶器框架無圍護結構，而設備罐體直徑大，高度高，且支撐位置只在一個平面上，不能不考慮風荷載的作用，如果設備部分按有圍護結構的風荷載作用于框架之上，與實際情況不符，差異太大，因此在風荷載計算中，先按圓截面構筑物計算出作用于結晶器上的風荷載，計算如下：

基本風壓W0＝0.95kN／m2，地面粗糙度A類，

Wk＝βzμzμsW0

其中，Wk—風荷載標準值；

βz—高度Z處的風振系數；

μz—風壓高度變化系數；

μs—風荷載體型系數。

因其不是高聳結構，考慮風振系數βz＝1.0。

查《建筑結構荷載規范》表7.2.1，5m處μz1＝1.17，15m處Μz2＝1.52。

根據H／D＝11.5／10＝1.15，H—設備高度，D—設備直徑，查《建筑結構荷載規范》圓形截面構筑物的體型系數μs＝0.9 。

作用于結晶器5m處的風荷載標準值

W1＝βzμz1μsW0D＝1.0×1.17×0.9×0.95× 10＝10kN／m

作用于結晶器15m處的風荷載標準值

W2＝βzμz2μsW0D＝1.0×1.52×0.9×0.95× 10＝13kN／m

作用于結晶器上的集中風荷載標準值

W＝（W1＋W2）H／2＝（10＋13）×11.5／2＝132.25kN

將此荷載直接作用于設備支撐層第三層，即在PKPM程序的SAT－8中的第一步第十項—水平風荷載查詢／修改里修改風荷載。

7 基礎設計

根據地勘報告，持力層第8層強風化凝灰巖的基面起伏較大，經論證其中兩個結晶器框架基礎利用天然地基，采用環形地基梁基礎，另兩個結晶器框架基礎采用先張法預應力高強混凝土管樁，以第8層強風化凝灰巖為樁端持力層，樁端進入持力層深度2.5m至3.0m，而在同一結晶器框架基礎中，又采用了2種樁型，其直徑、樁長均不同，見附圖。

圖3 結晶器框架平面布置圖

本次設計風荷載的計算方法使結構計算更精確，提高了建筑物的穩定性和安全性，而基礎部分所采取的設計方案節約了資金，縮短了工期，使工程得以高質量、按時完成。

TQ 114.1；TU 473.12

B

1005－8370（2012）05－25－03

2012－06－06

白曄（1962—），女，畢業于大連大學工民建專業，國家一級注冊結構工程師，現任大連化工研究設計院結構專業項目負責人。