大型立式儲(chǔ)罐隔震

前言

立式鋼制圓柱形儲(chǔ)油罐是油田和石油化工及其相關(guān)企業(yè)廣泛應(yīng)用的容器。隨著石油石化工業(yè)的發(fā)展及其經(jīng)濟(jì)投入效益的需求，儲(chǔ)罐向大型化和浮放式發(fā)展。由于其多存儲(chǔ)易燃、易爆、有毒介質(zhì)，一旦在地震中發(fā)生破壞，易導(dǎo)致火災(zāi)、泄漏等次生災(zāi)害，對(duì)人類的生存和生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的影響，給國民經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重?fù)p失，因此，其抗震設(shè)計(jì)問題已成為確保儲(chǔ)罐運(yùn)行安全的重要課題。立式鋼制儲(chǔ)罐通常為圓柱形殼體結(jié)構(gòu)，罐壁較薄，基礎(chǔ)有固定與浮放兩種形式。隨著現(xiàn)代能源需求的加大、技術(shù)的進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)性的考慮，這種結(jié)構(gòu)向大型基礎(chǔ)浮放的方向發(fā)展。國際上已建有30×104m3。以上的立式儲(chǔ)罐。由于其體積的加大、基底的浮放、罐壁的變薄及內(nèi)部存儲(chǔ)液體，在受到地震激勵(lì)作用時(shí)，結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)復(fù)雜，有些問題的研究尚存在爭(zhēng)議，如豎向地面運(yùn)動(dòng)、浮頂?shù)挠绊?、?chǔ)罐提離時(shí)的應(yīng)力重分布等，有些問題尚需深入研究，如大幅度晃動(dòng)非線性、提離底板的非線性、軸向屈曲的機(jī)理等。關(guān)于立式鋼制儲(chǔ)罐的抗震設(shè)計(jì)，由于理論認(rèn)知水平的不同，各國規(guī)范存在差異。例如：①日本規(guī)范考慮了罐壁彈性和豎向地震激勵(lì)的影響，然而，對(duì)于土與結(jié)構(gòu)相互作用、提離的問題以及大的環(huán)向張應(yīng)力接近于屈服極限并沒有充分考慮。②歐洲規(guī)范（EC8）卻考慮了土與結(jié)構(gòu)的相互作用、罐壁彈性、豎向地震激勵(lì)和基底提離對(duì)罐壁軸向應(yīng)力重分布的影響。③奧地利設(shè)計(jì)規(guī)范考慮了罐壁柔性、三維地震運(yùn)動(dòng)和土與結(jié)構(gòu)相互作用的影響，提出了由于儲(chǔ)罐底板提離導(dǎo)致的軸向應(yīng)力重分布的最合理方法，根據(jù)失效模型提出了考慮將水平地震、豎向地震和靜力影響疊加的不同方案，其主要缺陷是用于計(jì)算提離產(chǎn)生的軸向應(yīng)力重分布公式不適用于所有幾何尺寸。④美國石油機(jī)構(gòu)（API）一1993和AWWAl984規(guī)范的設(shè)計(jì)程序提供了應(yīng)用于錨固罐和非錨固罐最大軸向應(yīng)力的精確方法，提出了最小的錨固要求，但設(shè)計(jì)分析中考慮了水平地震激勵(lì)，未考慮豎向地震激勵(lì)和土與結(jié)構(gòu)的相互作用，僅考慮了彈性屈曲，未考慮彈塑性屈曲（象足屈曲）；美國土木工程協(xié)會(huì)（ASCE）推薦的規(guī)范考慮了罐壁的柔性、土與結(jié)構(gòu)的相互作用和豎向地震激勵(lì)的影響，其主要缺陷是并沒有考慮儲(chǔ)罐底板提離所導(dǎo)致的軸向和環(huán)向應(yīng)力放大的變化和內(nèi)力重分布，也沒有考慮彈塑性屈曲。⑤我國儲(chǔ)油（液）罐的抗震設(shè)計(jì)遵循《立式圓筒形鋼制焊接油罐設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50341-2003）的要求，考慮了液固耦聯(lián)振動(dòng)、晃動(dòng)，豎向地震、提離的影響。

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)地介紹了大型立式儲(chǔ)罐基礎(chǔ)隔震的基本理論和方法，以及實(shí)驗(yàn)研究的相關(guān)內(nèi)容，并給出了工程設(shè)計(jì)應(yīng)用的簡(jiǎn)化方法。第一章是儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)和儲(chǔ)罐基礎(chǔ)的構(gòu)成；第二章是地震的基本知識(shí)、儲(chǔ)罐的震害、儲(chǔ)罐工程抗震設(shè)計(jì)的基本理論及各國儲(chǔ)罐抗震設(shè)計(jì)規(guī)范特點(diǎn)，以及儲(chǔ)罐隔震研究概況；第三章是依據(jù)速度勢(shì)理論的儲(chǔ)罐隔震基本理論、簡(jiǎn)化力學(xué)模型、動(dòng)力分析方程及地震響應(yīng)分析；第四章是隔震參數(shù)對(duì)儲(chǔ)罐隔震性能的影響；第五章是儲(chǔ)罐隔震工程設(shè)計(jì)方法；第六章是儲(chǔ)罐基礎(chǔ)隔震實(shí)驗(yàn)。?    本書可作為土木工程、儲(chǔ)運(yùn)工程等領(lǐng)域的工程設(shè)計(jì)、科學(xué)研究人員和研究生的參考書，也可供相關(guān)專業(yè)學(xué)者參考。

書籍目錄

前言第一章 立式儲(chǔ)油罐結(jié)構(gòu)體系  1.1 儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)形式    1.1.1 簡(jiǎn)述    1.1.2 儲(chǔ)罐的類型    1.1.3 儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)要求  1.2 儲(chǔ)罐基礎(chǔ)類型    1.2.1 儲(chǔ)罐對(duì)基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)要求    1.2.2 儲(chǔ)罐基礎(chǔ)類型  參考文獻(xiàn)第二章 儲(chǔ)罐震害與抗震設(shè)計(jì)  2.1 地震的基本知識(shí)    2.1.1 地球內(nèi)部構(gòu)造    2.1.2 地震的基本概念    2.1.3 地震成因及分類    2.1.4 地震波、地震動(dòng)、震級(jí)和烈度  2.2 儲(chǔ)罐震害    2.2.1 地震活動(dòng)帶    2.2.2 地震引起的儲(chǔ)罐震害  2.3 儲(chǔ)罐工程抗震設(shè)計(jì)的基本理論    2.3.1 問題的描述    2.3.2 依據(jù)的基本理論    2.3.3 各國規(guī)范  2.4 儲(chǔ)罐工程隔震的研究    2.4.1 問題的描述    2.4.2 隔震的基本原理    2.4.3 隔震裝置概要    2.4.4 結(jié)構(gòu)隔震的優(yōu)越性及應(yīng)用范圍    2.4.5 結(jié)構(gòu)隔震的分類和成熟性    2.4.6 隔震性能的考慮方法    2.4.7 立式儲(chǔ)罐隔震研究  參考文獻(xiàn)第三章 立式圓柱形儲(chǔ)罐基底隔震基本理論  3.1 晃動(dòng)對(duì)流問題    3.1.1 一般性的討論    3.1.2 簡(jiǎn)化力學(xué)模型    3.1.3 隔震分析方程    3.1.4 隔震效應(yīng)  3.2 彈性耦聯(lián)問題    3.2.1 一般性討論    3.2.2 梁理論自由振動(dòng)    3.2.3 隔震分析方程    3.2.4 隔震效應(yīng)  3.3 考慮晃動(dòng)、液固耦聯(lián)彈性壁振動(dòng)問題    3.3.1 一般性的討論    3.3.2 等效力學(xué)模型    3.3.3 運(yùn)動(dòng)分析方程    3.3.4 隔震效應(yīng)  3.4 三種理論時(shí)程分析對(duì)比  參考文獻(xiàn)第四章 立式儲(chǔ)罐基底橡膠隔震參數(shù)影響分析  4.1 力學(xué)模型和基本方程    4.1.1 力學(xué)模型    4.1.2 運(yùn)動(dòng)方程    4.1.3 方程求解    4.1.4 基底剪力、彎矩和波高    4.1.5 設(shè)計(jì)參數(shù)及計(jì)算工況  4.2 參數(shù)影響分析    4.2.1 烈度    4.2.2 隔震頻率    4.2.3 阻尼比    4.2.4 屈服力系數(shù)    4.2.5 場(chǎng)地條件    4.2.6 多條地震波    4.2.7 高徑比  參考文獻(xiàn)第五章 立式儲(chǔ)罐基底隔震工程設(shè)計(jì)方法  5.1 多質(zhì)點(diǎn)反應(yīng)譜法    5.1.1 基本理論    5.1.2 地震反應(yīng)譜分析  5.2 振型分解反應(yīng)譜法    5.2.1 結(jié)構(gòu)體系的力學(xué)模型與運(yùn)動(dòng)方程    5.2.2 固有頻率計(jì)算與模態(tài)分析    5.2.3 浮頂罐固有頻率與模態(tài)分析    5.2.4 浮頂罐地震響應(yīng)分析    5.2.5 三種方法比較  5.3 工程應(yīng)用算法    5.3.1 基底彎矩的抗震計(jì)算    5.3.2 液體晃動(dòng)波高計(jì)算    5.3.3 數(shù)值分析驗(yàn)證  5.4 基于雙參數(shù)的立式儲(chǔ)罐隔震設(shè)計(jì)    5.4.1 單質(zhì)點(diǎn)力學(xué)模型    5.4.2 數(shù)值分析    5.4.3 雙參數(shù)隔震設(shè)計(jì)方法  參考文獻(xiàn)第六章 儲(chǔ)罐的地震模擬振動(dòng)臺(tái)實(shí)驗(yàn)研究  6.1 試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)    6.1.1 儲(chǔ)罐模型動(dòng)力試驗(yàn)相似關(guān)系的確定    6.1.2 模型材料及尺寸設(shè)計(jì)  6.2 振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)    6.2.1 測(cè)點(diǎn)布置與工況    6.2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析    6.2.3 長(zhǎng)周期地震動(dòng)輸入的模擬實(shí)驗(yàn)    6.2.4 試驗(yàn)結(jié)論  參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：（4）抗震措施簡(jiǎn)單明了?？拐鹪O(shè)計(jì)從考慮整個(gè)結(jié)構(gòu)物的復(fù)雜的、不明確的抗震計(jì)算及措施轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕紤]隔震層設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)單明了，設(shè)計(jì)和施工大大簡(jiǎn)化。（5）震后無須修復(fù)。地震后，只對(duì)隔震裝置進(jìn)行必要的檢查，而無須考慮結(jié)構(gòu)物本身的修復(fù)。地震后可很快恢復(fù)正常生活或生產(chǎn)，這會(huì)帶來極明顯的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。（6）上部結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)限制較小。上部結(jié)構(gòu)地震作用已經(jīng)很少，并且可通過調(diào)整隔震支座的布置，使隔震層的剛度中心與上部結(jié)構(gòu)的質(zhì)量中心盡量相重合，以減輕扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。這樣，可使地震區(qū)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)從過去很多嚴(yán)格的規(guī)定限制中解放出來。根據(jù)國內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)構(gòu)隔震適用于下述的工程應(yīng)用：（1）地震區(qū)層的民用建筑、住宅、學(xué)校、辦公樓、學(xué)校教學(xué)樓、宿舍樓、劇院、旅館、大商場(chǎng)等長(zhǎng)年住人或有密集人群而要求確保地震時(shí)人們生命安全的建筑物或結(jié)構(gòu)物。（2）地震區(qū)重要的生命線工程，需確保地震時(shí)不損壞以免導(dǎo)致嚴(yán)重次生災(zāi)害的建筑結(jié)構(gòu)物。例如，醫(yī)院、急救中心、指揮中心、水廠、電廠、糧食加工廠、通訊中心、交通樞紐、機(jī)場(chǎng)等。（3）地震區(qū)的較重要的建構(gòu)筑物，需確保地震時(shí)不損壞以免導(dǎo)致嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)、政治、社會(huì)影響的建構(gòu)筑物。（4）內(nèi)部有重要設(shè)備儀器，需確保地震時(shí)不損壞的建筑結(jié)構(gòu)物。例如，計(jì)算機(jī)中心、精密儀器中心、實(shí)驗(yàn)中心、檢測(cè)中心等。（5）橋梁、架空輸水渠等重要結(jié)構(gòu)。（6）重要?dú)v史文物、重要藝術(shù)珍品、需確保地震中得到保護(hù)的各種珍貴物品等的局部隔震。（7）重要設(shè)備、儀器、雷達(dá)站、天文臺(tái)等需確保地震中受到保護(hù)的各種重要裝各或構(gòu)筑物的局部隔震。（8）建筑物、結(jié)構(gòu)物內(nèi)部需特別進(jìn)行局部保護(hù)的樓層，可設(shè)局部隔震區(qū)。（9）已有的建筑物、結(jié)構(gòu)物或設(shè)備、儀器、設(shè)施等不符合抗震要求者，可采用隔震技術(shù)進(jìn)行隔震加固改良，使其能確保強(qiáng)地震中的安全。我國目前與隔震技術(shù)相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范和規(guī)程仍僅適用于采用疊層橡膠隔震支座的各類隔震結(jié)構(gòu)。我國目前對(duì)隔震技術(shù)的采用總體上仍處于初始階段，大多數(shù)設(shè)計(jì)和施工人員仍缺乏經(jīng)驗(yàn)和不甚熟悉，所以，采用隔震結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)分析并采取可靠措施。

編輯推薦

《大型立式儲(chǔ)罐隔震:理論方法及實(shí)驗(yàn)》是由科學(xué)出版社出版的。

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