預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土lng儲(chǔ)罐隔震設(shè)計(jì)

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1、爰帶戎P石油化工設(shè)計(jì)etrochemicalDesign預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土LNG儲(chǔ)罐隔震設(shè)計(jì)李斌，王文燾，陳瑞金(中國石化工程建設(shè)有限公司，北京100101)摘要：基于LNG儲(chǔ)罐的抗震設(shè)防水準(zhǔn)高，底部水平地震剪力大，位于較高設(shè)防烈度區(qū)的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土LNG儲(chǔ)罐，可采用隔震方案。介紹LNG儲(chǔ)罐隔震原理，提出適合隔震層方案設(shè)計(jì)采用的簡(jiǎn)化計(jì)算模型，建立適用于隔震預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土LNG儲(chǔ)罐外罐抗震動(dòng)力分析有限元模型，討論了隔震體系抗震動(dòng)力分析方法和分析內(nèi)容，指出隔震支座剪切性能參數(shù)確定應(yīng)當(dāng)滿足的條件，論述了不同場(chǎng)地類別上的LNG儲(chǔ)罐采用隔震支座所能取得的隔震效果。關(guān)鍵詞

2、：液化天然氣隔震支座低溫儲(chǔ)罐有限元?jiǎng)討B(tài)分析1LNG儲(chǔ)罐抗震設(shè)防水準(zhǔn)建構(gòu)筑物的地震作用的三倍。因此，在較高設(shè)防近十年來我國積極引進(jìn)液化天然氣以實(shí)現(xiàn)能烈度區(qū)，LNG儲(chǔ)罐的底部水平地震剪力會(huì)很大，當(dāng)源供應(yīng)渠道的多元化，全國規(guī)劃及在建的LNG接樁基水平承載力不能滿足要求，或出于經(jīng)濟(jì)考慮，收站40余座。但到目前為止我國還沒有與GB有必要把外罐底板下面的架空層設(shè)計(jì)成隔震層，50011010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB50010—以減小儲(chǔ)罐的水平地震作用。2OlO(~凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB50017-2003(鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》和GB50009-2012《建筑結(jié)構(gòu)荷2LNG儲(chǔ)罐

3、隔震原理載規(guī)范》等母規(guī)范相配套的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土低如圖1所示，可以通過地震影響系數(shù)曲線(加溫儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，國內(nèi)設(shè)計(jì)主要參照歐標(biāo)或速度反應(yīng)譜)說明設(shè)置隔震層可以減小LNG儲(chǔ)罐美標(biāo)進(jìn)行。水平地震作用。根據(jù)文獻(xiàn)[1]為代表的歐標(biāo)規(guī)范要求，低溫儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)分別考慮操作基準(zhǔn)地震和安全停運(yùn)地震兩個(gè)水準(zhǔn)的地震影響。其中，操作基準(zhǔn)地震的加速度取值是50年超越概率10％的地震加速度，線等于我國設(shè)防地震；而安全停運(yùn)地震，取50年超越概率1％的地震加速度，與我國罕遇地震(50年超越概率2％～3％的地震加速度)接近。文獻(xiàn)[1]要求，當(dāng)遭遇操作基準(zhǔn)地震時(shí)，低溫儲(chǔ)罐必須圖1隔震原理示意

4、保證其能正常運(yùn)行，不需要停產(chǎn)，也就是說，在一地震影響系數(shù)；T一自振周期；or．一隔震前地震LNG等低溫儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)中，把操作基準(zhǔn)地震影響當(dāng)影響系數(shù)；Or一隔震后地震影響系數(shù)成一般的可變荷載；當(dāng)遭遇安全停運(yùn)地震時(shí)，低溫從圖1可以看出：當(dāng)結(jié)構(gòu)阻尼比相同時(shí)，結(jié)構(gòu)儲(chǔ)罐能安全停止運(yùn)行，儲(chǔ)罐功能完好。我國一般自振周期越長，地震影響系數(shù)越小。結(jié)構(gòu)的阻尼建構(gòu)筑物的抗震基本組合采用的地震影響是多遇收稿日期：2014—03—17。地震，加速度取值是50年超越概率63％的地震加作者簡(jiǎn)介：李斌，男，2012年畢業(yè)于同濟(jì)大學(xué)土木工程速度，其值約為上述操作基準(zhǔn)地震的1／3。換句話專業(yè)，工學(xué)碩士

5、，助理工程師，現(xiàn)從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和科研說，LNG等低溫儲(chǔ)罐按照歐標(biāo)進(jìn)行抗震計(jì)算所采工作。聯(lián)系電話：010—84878380；E—mail：libin01@用的地震作用是結(jié)構(gòu)相同、但非低溫儲(chǔ)罐的一般sei．eom．en2014年第4期(第31卷)李斌等．預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土LNG儲(chǔ)罐隔震設(shè)計(jì)·23·比越大，則曲線的地震影響系數(shù)最大值越小。條，建議在隔震層方案設(shè)計(jì)階段，可以采用如圖3采用鉛芯橡膠隔震支座組成隔震層，一方面所示的簡(jiǎn)化計(jì)算簡(jiǎn)圖。該模型包括隔震層以下短鉛芯橡膠隔震支座水平剛度較小，使整個(gè)結(jié)構(gòu)體柱(用質(zhì)點(diǎn)mi表示)、外罐底板(用質(zhì)點(diǎn)m。表示)、系在隔震層水平方向變?nèi)?/p>

6、，延長了結(jié)構(gòu)的自振周外罐壁及以上外罐(用質(zhì)點(diǎn)m表示)、LNG脈動(dòng)等期，另一方面隔震支座的鉛芯屈服耗能增加結(jié)構(gòu)效質(zhì)量mi及LNG對(duì)流等效質(zhì)量m，而隔震層則簡(jiǎn)體系水平運(yùn)動(dòng)的阻尼比?；癁樗降刃偠群偷刃ю枘岜取！Ｒ阅壳皣鴥?nèi)常見的16萬m。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土LNG儲(chǔ)罐為例，無隔震儲(chǔ)罐基底水平地震剪力主要由LNG儲(chǔ)罐外罐體、LNG液體脈動(dòng)和LNG液體對(duì)流等三部分水平地震作用組成。其中LNG液體對(duì)流部分對(duì)基底水平地震剪力貢獻(xiàn)比較小，暫略去不討論，而根據(jù)筆者對(duì)該罐型儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)抗震分析表明，外罐體自振周期約0．21s，LNG液體脈動(dòng)周期約為0．51s。隔震后整個(gè)結(jié)構(gòu)的基本自振

7、圖3LNG儲(chǔ)罐隔震體系簡(jiǎn)化計(jì)算模型周期可達(dá)到2S以上，等效黏滯阻尼比可達(dá)No．15該簡(jiǎn)化計(jì)算模型的優(yōu)點(diǎn)是可以采用振型分解以上。參照GB50011010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)反應(yīng)譜法或其他簡(jiǎn)化的線性分析方法，計(jì)算較簡(jiǎn)范》第5．1．4、5．1．5條或已有工程地震安全性評(píng)單。存在的主要問題有：價(jià)報(bào)告中有關(guān)的地震影響系數(shù)曲線，不f難得出，除一‰1)計(jì)算精度差。由兩方面簡(jiǎn)化造成，一方面部分類地外，LNG儲(chǔ)罐隔震設(shè)計(jì)一般可以實(shí)現(xiàn)水是用水平等效剛度和等效黏滯阻尼比。替代平減震50％的目標(biāo)。隔震支座滯回曲線，另一方面是幾百個(gè)隔震支座被簡(jiǎn)化成一個(gè)總的“隔震支座”。3隔震LNG儲(chǔ)罐抗震動(dòng)

8、力分析模型2)無法得到包