大型立式儲罐隔震

前言

立式鋼制圓柱形儲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)濟投入效益的需求，儲罐向大型化和浮放式發(fā)展。由于其多存儲易燃、易爆、有毒介質(zhì)，一旦在地震中發(fā)生破壞，易導致火災(zāi)、泄漏等次生災(zāi)害，對人類的生存和生態(tài)環(huán)境造成嚴重的影響，給國民經(jīng)濟造成嚴重損失，因此，其抗震設(shè)計問題已成為確保儲罐運行安全的重要課題。立式鋼制儲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)的進步、經(jīng)濟性的考慮，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)部存儲液體，在受到地震激勵作用時，結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)復雜，有些問題的研究尚存在爭議，如豎向地面運動、浮頂?shù)挠绊憽尢犭x時的應(yīng)力重分布等，有些問題尚需深入研究，如大幅度晃動非線性、提離底板的非線性、軸向屈曲的機理等。關(guān)于立式鋼制儲罐的抗震設(shè)計，由于理論認知水平的不同，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的影響，然而，對于土與結(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、豎向地震激勵和基底提離對罐壁軸向應(yīng)力重分布的影響。③奧地利設(shè)計規(guī)范考慮了罐壁柔性、三維地震運動和土與結(jié)構(gòu)相互作用的影響，提出了由于儲罐底板提離導致的軸向應(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美國石油機構(gòu)（API）一1993和AWWAl984規(guī)范的設(shè)計程序提供了應(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)計分析中考慮了水平地震激勵，未考慮豎向地震激勵和土與結(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（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的影響，其主要缺陷是并沒有考慮儲罐底板提離所導致的軸向和環(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我國儲油（液）罐的抗震設(shè)計遵循《立式圓筒形鋼制焊接油罐設(shè)計規(guī)范》（GB50341-2003）的要求，考慮了液固耦聯(lián)振動、晃動，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罐基礎(chǔ)隔震的基本理論和方法，以及實驗研究的相關(guān)內(nèi)容，并給出了工程設(shè)計應(yīng)用的簡化方法。第一章是儲罐結(jié)構(gòu)和儲罐基礎(chǔ)的構(gòu)成；第二章是地震的基本知識、儲罐的震害、儲罐工程抗震設(shè)計的基本理論及各國儲罐抗震設(shè)計規(guī)范特點，以及儲罐隔震研究概況；第三章是依據(jù)速度勢理論的儲罐隔震基本理論、簡化力學模型、動力分析方程及地震響應(yīng)分析；第四章是隔震參數(shù)對儲罐隔震性能的影響；第五章是儲罐隔震工程設(shè)計方法；第六章是儲罐基礎(chǔ)隔震實驗。?    本書可作為土木工程、儲運工程等領(lǐng)域的工程設(shè)計、科學研究人員和研究生的參考書，也可供相關(guān)專業(yè)學者參考。

書籍目錄

前言第一章 立式儲油罐結(jié)構(gòu)體系  1.1 儲罐結(jié)構(gòu)形式    1.1.1 簡述    1.1.2 儲罐的類型    1.1.3 儲罐的結(jié)構(gòu)特點及設(shè)計要求  1.2 儲罐基礎(chǔ)類型    1.2.1 儲罐對基礎(chǔ)的設(shè)計要求    1.2.2 儲罐基礎(chǔ)類型  參考文獻第二章 儲罐震害與抗震設(shè)計  2.1 地震的基本知識    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、震級和烈度  2.2 儲罐震害    2.2.1 地震活動帶    2.2.2 地震引起的儲罐震害  2.3 儲罐工程抗震設(shè)計的基本理論    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 立式儲罐隔震研究  參考文獻第三章 立式圓柱形儲罐基底隔震基本理論  3.1 晃動對流問題    3.1.1 一般性的討論    3.1.2 簡化力學模型    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    3.2.3 隔震分析方程    3.2.4 隔震效應(yīng)  3.3 考慮晃動、液固耦聯(lián)彈性壁振動問題    3.3.1 一般性的討論    3.3.2 等效力學模型    3.3.3 運動分析方程    3.3.4 隔震效應(yīng)  3.4 三種理論時程分析對比  參考文獻第四章 立式儲罐基底橡膠隔震參數(shù)影響分析  4.1 力學模型和基本方程    4.1.1 力學模型    4.1.2 運動方程    4.1.3 方程求解    4.1.4 基底剪力、彎矩和波高    4.1.5 設(shè)計參數(shù)及計算工況  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 場地條件    4.2.6 多條地震波    4.2.7 高徑比  參考文獻第五章 立式儲罐基底隔震工程設(shè)計方法  5.1 多質(zhì)點反應(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)體系的力學模型與運動方程    5.2.2 固有頻率計算與模態(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 基底彎矩的抗震計算    5.3.2 液體晃動波高計算    5.3.3 數(shù)值分析驗證  5.4 基于雙參數(shù)的立式儲罐隔震設(shè)計    5.4.1 單質(zhì)點力學模型    5.4.2 數(shù)值分析    5.4.3 雙參數(shù)隔震設(shè)計方法  參考文獻第六章 儲罐的地震模擬振動臺實驗研究  6.1 試驗?zāi)Ｐ驮O(shè)計    6.1.1 儲罐模型動力試驗相似關(guān)系的確定    6.1.2 模型材料及尺寸設(shè)計  6.2 振動臺試驗    6.2.1 測點布置與工況    6.2.2 試驗結(jié)果分析    6.2.3 長周期地震動輸入的模擬實驗    6.2.4 試驗結(jié)論  參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：（4）抗震措施簡單明了?？拐鹪O(shè)計從考慮整個結(jié)構(gòu)物的復雜的、不明確的抗震計算及措施轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕紤]隔震層設(shè)計，簡單明了，設(shè)計和施工大大簡化。（5）震后無須修復。地震后，只對隔震裝置進行必要的檢查，而無須考慮結(jié)構(gòu)物本身的修復。地震后可很快恢復正常生活或生產(chǎn)，這會帶來極明顯的社會和經(jīng)濟效益。（6）上部結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計限制較小。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)計從過去很多嚴格的規(guī)定限制中解放出來。根據(jù)國內(nèi)外的經(jīng)驗，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、學校、辦公樓、學校教學樓、宿舍樓、劇院、旅館、大商場等長年住人或有密集人群而要求確保地震時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，需確保地震時不損壞以免導致嚴重次生災(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、機場等。（3）地震區(qū)的較重要的建構(gòu)筑物，需確保地震時不損壞以免導致嚴重經(jīng)濟、政治、社會影響的建構(gòu)筑物。（4）內(nèi)部有重要設(shè)備儀器，需確保地震時不損壞的建筑結(jié)構(gòu)物。例如，計算機中心、精密儀器中心、實驗中心、檢測中心等。（5）橋梁、架空輸水渠等重要結(jié)構(gòu)。（6）重要歷史文物、重要藝術(shù)珍品、需確保地震中得到保護的各種珍貴物品等的局部隔震。（7）重要設(shè)備、儀器、雷達站、天文臺等需確保地震中受到保護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)部需特別進行局部保護的樓層，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)進行隔震加固改良，使其能確保強地震中的安全。我國目前與隔震技術(shù)相關(guān)的設(shè)計規(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)計和施工人員仍缺乏經(jīng)驗和不甚熟悉，所以，采用隔震結(jié)構(gòu)時，應(yīng)進行詳細的結(jié)構(gòu)分析并采取可靠措施。

編輯推薦

《大型立式儲罐隔震:理論方法及實驗》是由科學出版社出版的。

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