空分冷箱基础风荷载倾覆力矩计算与比较

中国新技术新产品1N21 Apologies and Prod工业技术空分冷箱基础风荷载倾覆力矩计算与比较马瑜沈梦荣(中国空分设备有限公司,浙江杭州310051)摘要:空分冷箱属于高耸结构,冷箱基础设计时,需要考虑风荷载倾覆力矩,才能确保冷箱基础安全,特别是地势平坦、风速比较高的地方。通过利用英国标准和中国标准的计算比较,介绍空分冷箱基础的风荷载的计算方法,保证冷箱基础设计的安全性和经济性。关键词:冷箱基础设计;风荷载;倾覆力矩中图分类号:TB68文献标识码:A问题的提出产生的倾覆力矩更大,因此该截面为不在冷箱基础设计过程中,风荷载的利截面,在计算时只需要计算该截面的度(m)倾覆力矩计算非常重要,如果基础设计风荷载产生的倾覆力矩是否超过了基础在风速达到一定程度时,可能会发生冷的安全性箱倾覆的危险,造成重大安全事故和经三、苏丹2000Nm3/h液体空分冷箱083L19济损失。本文以苏丹2000mn3h液体空截面风荷倾覆力矩计算分项目冷箱基础风荷载倾覆力矩计算为3.1按国标进行计算例,利用国标和英标两个标准进行计算计算风荷载倾覆力矩,先要计算某和比较,介绍空分项目冷箱基础风荷载高度处的风荷载特征值ωk,风荷载标的计算过程。准值计算出来之后乘上相应的受力面积苏丹200体空分项目的土建设和力矩,可得到某一高度出某一截面上计由苏丹方自行设计,在中方人员在苏风荷载产生的倾覆力矩,所有截面处的考察期间,发现其冷箱基础的深度只有倾覆力矩之和即为建筑物的风荷载产生1m,与国内设计院通常的设计存在较大的倾覆力矩M。其中差距(通常冷箱基础的深度在3m左右),k=β冷箱基础设计可能存在一定问题,本着基本风速V0:28.2ms(时距:10miE倾覆力矩计算为用户负责的态度,中方人员用国标进A计算基本风压:受荷面u0=V0/1600=0.50KNm2积(mm2) Pi(KN )(KNm)行了冷箱基础设计复核,发现不满足要求,但是苏丹用户是按照英标进行设计B冷箱体型系数μs112.33的,为了说服用户,中方又用英标对冷根据GB50135-2006高耸结构设计规箱基础的抗风载能力进行了计算,结论范,Hd=505/3.5=1443,由H=256703还是无法满足,在中方的努力下,用户=2及Hl=7μs=14插值得466.33最终修改了设计,确保了该项目冷箱基,=165础的安全。C高度变化系数μ:。按照地面粗糙度为A类,按高耸结227、苏丹冷箱设计条件和更改前苏丹方的冷箱基础设计构设计规范GB50135-2006表4.2.6.1查sOON苏丹200Nm0h液体空分冷箱总得如下数值28216高度为49.5m,基础高度标高要求为180.9m,加100mm的找平层,冷箱顶部离地面高度(m)183.4831508l标高为505m,冷箱自重为313.8T,冷箱主截面为3.5m×3.6m,基本风速为282m/s,苏丹方的基础设计宽度和深度为53m×9.4mx1.9m,其中地下部分为风荷载产生的倾覆力矩为MI:10498KNm1.0m,其受力模型可以简单描述如下简自重偏心产生的倾覆力矩为M2F稳定性校核重力产生的抗倾覆力矩为:G=(设备自重+混凝土自重)=5504KND高度Z处的风荷载风振系数算稳定性时,还应考虑荷载分项βz=1+ψz/系数,对于风荷载,分项系数为1.4,对Tl:冷箱一阶自振频率(T-=13,根于恒荷载,分项系数为10,因此据建模所得)M=14×M1+1.0×M2=15315KNm,偏6r2-05X13x13=0845,根据建筑心距e=MG=278>B6结构荷载规范表74.3插值可得脉动增大不满足要求,说明冷箱基础存在倾经过分析,我们不难发现,宽度为系数ξ=248。脉动影响系数ν、第一振覆的可能,需要修改设计。36m的截面承受风载的面积大,风荷载型系数及风振系数见下表3.2按英标计算英标中,计算风荷载的方法有两种工业技术China New Technologies ao ?r ct中由新技术斯产品种是标准算法,另外一种是方向算法。因此Ⅴs=26.5ms两种方法的计算结果进行比较,当建筑标准算法是较为简单快速、精确度要求sb:建筑物体型系数见下表,与建筑物高度接近100m时,两种方法的计算结不高的情况下采用的方法。方向算法要物相对高度有关果几乎是一样的,所以14%的减小系数求较高、耗时较长,精确度也相对高的的合理性也值得商榷算法,本文利用标准算法进行苏丹空分WidthSb五、冷箱基础设计的改进冷箱风荷载计算两种标准计算结果表明,原基础设计基本风速的转换方案寸在一定的问题,有整体倾覆的危英标与国标在计算风荷载时,基本险,为了避免安全事故的发生,根据现36135场施工情况和建筑物基础的情况,采用地面上10m高度处10min平均的风速观20536851n试算法进行调整,从增加基础宽度和深测数据,经概率统计得出50年一遇最大度两个方向上去进行改进,寻求解决方值确定的风速。英标规定的风速是基于195475案1小时的平均风速,因而时距不同,需方案一:基础深度不变,扩大基础面积,要进行转换。根据国内风荷载研究专家风荷载产生的倾覆力矩为8063KNm。增大重力产生抗倾覆力矩的力臂,将基张相庭教授的研究并为业界广泛应用的根据英标的规定,利用标准算法,计算础尺寸由原来的53m×94mx19m改为942m×94mx1.9m( WXLXD).考虑到该风速094倍。因而基本风速为:282m稳定性计算冷箱平台梯子重量为20吨左右,能够抵s×094=265m/sB、英标风荷载的表达M=14×Ml+1.0×M2=6934×14+617消一定的风荷载倾覆力矩。改进后的稳.75=10325KNm。定性比较如下:偏心距P=0.85(Prot -PX1+,)偏心距e=MG=10325/5504-1.88>B/6e=(6934×14+1765×0.35-200×4125)/(1373+1765+200+942×94×1.9×2=085CP-P,m+c)冷箱基础不安全。四、两种标准计算结果的分析比较5}126b6=1.57,满足要求。根据此方P=P,A国标计算的风荷载倾覆力矩结果是案改进的话,需要增加的混凝土体积为15315KNm,英标计算的风荷载倾覆力矩7lm3,对地基承载力要求为其地基承载Pe=4, Cc.为10325KNm,国标计算结果是英标计算力特征值不小于10KNm2q=06132结果的15倍左右,应该说是正常的,可方案二:基础长度和宽度方向都增ve=Vs×Sb以接受的,为了查明原因,我们仔细查加2m,改为73m×1l4m,试算此方案下阅了英标及其系数选择标准,主要原因最小的基础深度为26m,此方案需要增Vs=Sa x Sd x Ss x Sp x V其中各项符号定义为如下加的混凝土方量为:12171m3,对地基承Cr:风荷载放大系数,本例中0.18,英标里对于地形地貌的分类只有载力要求为其地基承载力特征值不小于Cpe:建筑物外部受力系数,迎风面个标准,即现场离海岸线的距离,苏147KNm2丹冷箱位于首都喀土穆,离海边的距离不难看出,方案一明显优于方案二取0.8,背风面取-0.5Pe:建筑物迎风面和背风面的荷载不算最恶劣的区域。实际上,英国标准加的经济投资也是最优的,对地基承载叠加之和A:截面面积是根据英国的地形地貌给出的,英国本力的要求也较低,容易满足要求。经与业主最后ve:有效风速身没有沙漠,因而光靠一个离海边的标vs:建筑物现场实测风速准在苏丹的适用性本身存在一定的问题,行了确认,按照第一种改进方案进结语Sa:海拔因素,取1.0苏丹面积较大,大部分为沙漠和戈壁地区,冷箱周围更是一片荒地,基本上没通过苏丹2000液体空分基础校核,Sd:方向因素,因苏丹缺乏详细的有超过15m以上高度的建筑,按照中国笔者认为尽管英标和国标是两套不同风向资料,取10体系下的标准,计算的具体方法上存在Ss:季节因素,永久建筑,取1.02英标里面对于标准算法和方向算法差异。计算结果也不尽相同,但是原理p:概率因素,取1.0是一致的。在国际工程项目管理中,对于类似冷箱基础的安全问题,各项目参与方都风荷载倾t覆力矩计算必须给予足够的重视,对设计进行复核,确保设备基础的安全性和稳定性,进而ve p rind peJe Pe, wind Pe JeeP确保工程的顺利进行。参考文献45x0+a11.-,m16mc50020)建筑结构荷载规范76151263390680479028272854285116174I2]GB50135-2006高耸结构设计规6485129110704625214914043433BS6399-2-1997英国荷载计算规范361351745321x60805939623x17张相庭结构风压和风振计算]上海10014同济大学出版社,03147371942187992154054519364319551616411406580514741345209