石化加热炉钢结构静力推覆分析.pdf

第 4 0卷第 3期 2 0 1 4年 6月 四川建筑科学研究 S i c h u a n B u i l d i n g S c i e n c e 4 9 石化加热炉钢结构静力推覆分析 王佼姣 ， 施 刚 ， 蔡建光。 ， 厉亚宁 ， 孙 毅 ， 王海涛 1 ． 土木工程安全与耐久教育部重点实验室， 清华大学土木工程系， 北京 1 0 0 0 8 4 ； 2 ． 中国石化工程建设有限公司， 北京1 0 0 1 0 1 摘要 石化行业某带壁板加热炉钢结构形式复杂， 为评价其抗震性能， 本文对整个结构进行了静力推覆分析。考 虑了结构主体框架和侧墙壁板的共同作用 ， 得到了多遇地震和罕遇地震性能点 ， 并分析了性能点的变形形态和结 构性态。结果显示多遇地震下结构均处于弹性 ， 最大层间位移角为 1 ／ 9 4 2， 罕遇地震下结构进入塑性的范围不大， 最大层问位移角为 1 ／ 3 6 4 。结论是该结构能够满足抗震规范中的“ 小震不坏， 大震不倒” 的性能要求。 关键词 带壁板钢结构； 静力推覆； 性能点； 层间位移角 中图分类号 T U 3 9 1 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 81 9 3 3 2 0 1 4 0 3 0 4 9 0 5 Pu s h o v e r a n a l y s i s f o r a s t e e l s t r u c t u r e o f h e a t i n g f u r n a c e i n p e t r o c h e mi c a l i n d u s t r y WA N G J i a o j i a o ， S H I G a n g ， C A I J i a n g u a n g ， L I Y a n i n g ， S U N Y i ， WA N G Ha i t a o 1 ． K e y L a b o r a t o r y o f C i v i l E n g i n e e ri n g S a f e t y a n d D u r a b i l i t y o f C h i n a E d u c a t i o n Mi n i s t ry， D e p a r t me n t o f C i v i l E n g i n e e ri n g ， T s i n g h H a U n i v e r s i t y ， B e i j i n g 1 0 0 0 8 4 ， C h i n a ； 2 ． S I N O P E C E n g i n e e r i n g I n c o r p o r a t i o n ， B e i j i n g 1 0 0 1 0 1 ， C h i n a Abs t r ac t I n or de r t o e v a l u a t e t h e s e i s mi c p e r f o r ma nc e o f a s t e e l s t r u c t ur e wi t h wa l l pa ne l o f he a t i ng f u r na c e i n p e t r o c he mi c a l i n du s t ry ， s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s i s d o n e i n t h i s p a p e r ． I n t h e a n a l y s i s ， t h e r o l e o f s t e e l p a n e l i s t a k e n i n t o a c c o u n t ． P e rfo r ma n c e p o i n t s o f e q u e n t e a r t h q u a k e a n d r e a r e a r t h q u a k e a r e o b t a i n e d ． An d d e f o rm a t i o n s h a p e a n d s t r u c t u r a l s t a t e a t t h e p e rf o rm a n c e p o i n t s a r e a n a l y z e d ． T h e r e s u l t s s ho w t h a t t h e wh o l e s t r uc t u r e i s i n t h e e l a s t i c s t a g e a n d ma x i mu m s t o ry d r i ft a ng l e i s 1 ／9 42 un d e r fre qu e n t e a h qu a k e whi l e t he r a n g e o f t h e s t ru c t u r e i n p l a s t i c s t a g e i s v e ry s ma l l a n d ma x i mu m s t o r y d r i ft a n g l e i s 1 ／ 3 6 4 u n d e r r e a l“ e a r t h q u a k e ． T h e c o n c l u s i o n c a n b e dr a wn t h a t t h e s t r u c t ur e di s c u s s e d i n t h i s p a pe r c o u l d me e t t h e r e q ui r e me n t s‘‘ n o d a ma g e u nd e r s ma l l e a hq u a ke ” a n d ‘ ‘ n o c o l l a p s e u n d e r s t r o n g e a r t h q u a k e ” s p e c i f i e d i n t h e s e i s mi c c o d e ． Ke y wor d s s t e e l s t ruc t ur e wi t h wall p a n e l ； s t a t i c p us h o v e r a n a l y s i s ； pe rfo rm a n c e po i n t ； s t o r y drift a n g l e 0 引 言 加热炉作为物料 的加热设备 ， 在工业 中应用广 泛 ， 如机械 、 冶金 、 石 油、 化工等 行业 J 。石化 行业 的加热炉内管道走 向复杂 ， 进料出料频繁 ， 又处于高 温环境中， 因此在结构设计这一层面必须保证其安 全可靠 ， 若用于抗震地区 ， 必须对其抗震性能做出分 析和判断。 石化加热炉结构由于工艺要求 ， 形式复杂不规 则 ， 仅采用弹性方法无法得到在地震作用下的受力 性能 ， 弹塑性分析方法 已经成 为结构分析的一个趋 势心 ] 。其 中， 静力推覆分析是一种简化 的弹塑性分 析， 相比动力时程法更为简单实用， 尤其对于不规则 收稿 日期 2 0 1 3 -0 6 - 0 3 作者简介 王佼姣 1 9 8 7一 ， 女 ， 博士研究生 ， 研究方 向 钢结构 。 E ma i l w a n g j i a o j i a o 9 2 2 1 2 6 ． t o m 结构 ， 它能够暴露出结构在地震作 用下的破坏模式 和薄弱环节 ， 如层 间破 坏机制 、 薄弱部位 的过大变 形[ 。 本文 的研究对象为某石化加热炉结构 ， 形式复 杂 ， 采用多种结构单元和类型 ， 其地震作用下的破坏 模式和薄弱环节难以直接获得 。因此需要对其进行 非线性静力推覆分析 P u s h o v e r ， 以得到其在多遇 和罕遇地震下的变形形态和结构性态 ， 判断是否达 到抗震性能 目标 。在分析 中考虑了结构 主体框架和 侧墙壁板的共同作用 。 1 工程概况 本文所研究的加热炉钢结构总高 4 0 ． 3 9 n l ， 长 跨方 向2 8 ． 8 7 6 m， 分为 5跨 ， 短跨方 向 1 5 ． 3 2 m， 分 为 3跨 。结构跨度较大 、 无 中间立柱。在标高 1 ． 6 m 以上结构设有 四周的侧墙钢壁板和部分 的水平向钢 板 ， 厚度多数为 5 m m， 个别地方 为 8 m m和 1 6 mm。