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1、20112011年江苏省年江苏省D D类压力容器设计人员培训班类压力容器设计人员培训班JB/T 4710 2005 标 准 学 习塔塔 式式 容容 器器江苏省化工机械研究所有限责任公司江苏省化工机械研究所有限责任公司江苏省化工机械研究所有限责任公司江苏省化工机械研究所有限责任公司韩 建 新0.1 塔式容器在工艺上的作用：塔式容器是直立设备中的一种，它可使气液或液塔式容器是直立设备中的一种，它可使气液或液液两相之间进行紧密接触，达到传质及传热的目的。液两相之间进行紧密接触，达到传质及传热的目的。在化工、炼油、医药、石化、轻纺、石油天然气等行在化工、炼油、医药、石化、轻纺、石油天然气等行业的蒸馏、
2、吸收、解吸、萃取及气体的洗涤、冷却、业的蒸馏、吸收、解吸、萃取及气体的洗涤、冷却、增湿、干燥的单元操作中得到广泛的应用，是生产中增湿、干燥的单元操作中得到广泛的应用，是生产中最重要的设备之一。最重要的设备之一。0.塔式容器简介 0.2 塔式容器的主要特点是：体型高，长宽比大，荷载重，塔身除了承受压体型高，长宽比大，荷载重，塔身除了承受压 力载荷、温度载荷外，还承受风载荷、地震载荷和力载荷、温度载荷外，还承受风载荷、地震载荷和 重量载荷。塔式容器的支座通常为裙式支座，塔式重量载荷。塔式容器的支座通常为裙式支座，塔式 的整个重量都是由裙座支承。地脚螺栓又将裙座固的整个重量都是由裙座支承。地脚螺栓又
3、将裙座固 定在基础上。对于直径较小的塔式容器也有采用耳定在基础上。对于直径较小的塔式容器也有采用耳 座、圈座等支承方式。也有由操作平台连成一体的座、圈座等支承方式。也有由操作平台连成一体的 塔群或排塔。塔群或排塔。0.3 塔式容器的种类：从结构考虑：等直径等壁厚塔；等直径不同壁从结构考虑：等直径等壁厚塔；等直径不同壁 厚塔；变径塔等。厚塔；变径塔等。从塔内件考虑：空塔；填料塔；板式塔等。从塔内件考虑：空塔；填料塔；板式塔等。0.4 塔式容器设计的有关参考标准规范：1.GB50011-2001 1.GB50011-2001建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范 2.GB50009-2001 2.GB5
4、0009-2001建筑结构载荷规范建筑结构载荷规范 3.SH 3098-2000 3.SH 3098-2000 石油化工塔器设计规范石油化工塔器设计规范 4.SH 3048-1999 4.SH 3048-1999 石油化工钢制设备抗震设计石油化工钢制设备抗震设计 规范规范 5.HG 20652-1998 5.HG 20652-1998 塔器设计技术规定塔器设计技术规定 0.5 关于JB/T 4710-2005：1.1.替代替代 JB 4710-2000 JB 4710-2000（实际替代（实际替代 JB 4710-1992)JB 4710-1992)；2.2.与与 GB 150-1998 GB
5、 150-1998 相关内容一致；相关内容一致；3.3.建筑结构载荷、抗震设计规范的更新；建筑结构载荷、抗震设计规范的更新；GB50011-2001GB50011-2001建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范GBJ11GBJ11 GB50009-2001GB50009-2001建筑结构载荷规范建筑结构载荷规范GBJ17GBJ17 4.4.计算方法、设计方法的进步；计算方法、设计方法的进步；如横向风的风振计算等；如横向风的风振计算等；一、总则：1.适用范围 适用于：适用于：（1 1）设计应力不大于）设计应力不大于35Mpa,35Mpa,（2 2）H H/D D5 5，且高度，且高度HH10m;10m
6、;（3 3）裙座自支承的塔式容器。）裙座自支承的塔式容器。H H总高（指塔顶封头切线至裙座底部总高（指塔顶封头切线至裙座底部 的距离）；的距离）；D D塔壳的公称直径。塔壳的公称直径。对不等直径塔式容器：取各段公称直对不等直径塔式容器：取各段公称直 径的加权平均值径的加权平均值 适用范围是考虑下述因素制定的：适用范围是考虑下述因素制定的：a.a.塔式容器振动时只作平面弯曲振动；塔式容器振动时只作平面弯曲振动；b.b.高度小的塔式容器截面的弯曲应力小，计高度小的塔式容器截面的弯曲应力小，计 算壁厚取决于压力载荷或最小厚度。算壁厚取决于压力载荷或最小厚度。c.c.塔式容器必须是自支承的。塔式容器必
7、须是自支承的。有牵引装置的塔式容器、由操作平台连成有牵引装置的塔式容器、由操作平台连成 一体的排塔或者塔群、带有夹套的塔式容一体的排塔或者塔群、带有夹套的塔式容 器不适用本标准（不适用范围）器不适用本标准（不适用范围）说明：说明：塔式容器属于高耸结构，其承受的载荷除考虑塔式容器属于高耸结构，其承受的载荷除考虑 设计压力与设计温度一起作为载荷条件外，还要考设计压力与设计温度一起作为载荷条件外，还要考 虑风载荷、地震载荷、重量载荷、偏心载荷等的作虑风载荷、地震载荷、重量载荷、偏心载荷等的作 用。由于以上诸多载荷的存在，塔式容器的计算方用。由于以上诸多载荷的存在，塔式容器的计算方 法也不同于一般的压
8、力容器。法也不同于一般的压力容器。高塔在压力较低时，风载荷、地震载荷决定了高塔在压力较低时，风载荷、地震载荷决定了 塔器的壁厚；而低矮的塔器的壁厚大多数取决于压塔器的壁厚；而低矮的塔器的壁厚大多数取决于压 力载荷和最小壁厚。力载荷和最小壁厚。裙座自支承是指由裙座支承在基础上的独立塔裙座自支承是指由裙座支承在基础上的独立塔 器，塔与塔之间，塔与框架之间毫无关连。这也使器，塔与塔之间，塔与框架之间毫无关连。这也使 计算自振特性时得以方便。计算自振特性时得以方便。由于风载荷和地震载荷的计算都是动力计算，在由于风载荷和地震载荷的计算都是动力计算，在 作动力计算时，可视塔器为一底端固定的悬臂梁。作动力计
9、算时，可视塔器为一底端固定的悬臂梁。其振动形式为剪切振动或弯曲振动，有时也可为其振动形式为剪切振动或弯曲振动，有时也可为 剪、弯联合振动。当剪、弯联合振动。当H/D4H/D4时，以剪切振动为主；时，以剪切振动为主；4H/D10 4H/D10时为剪、弯联合振动；时为剪、弯联合振动；10H/D1020);H/D20);2 2）塔釜为低温操作的）塔釜为低温操作的 塔式容器；塔式容器；3 3）裙座与下封头焊缝）裙座与下封头焊缝 可能产生热疲劳时；可能产生热疲劳时；4 4）裙座名义厚度）裙座名义厚度 8mm8mm时。时。（2 2）搭接：搭接：分为搭接在封头与搭分为搭接在封头与搭 接在筒体上两种。接在筒体
10、上两种。搭接在封头时，应位搭接在封头时，应位 于直边段；于直边段；搭接在筒体上时，环搭接在筒体上时，环 焊缝需磨平，且焊缝需磨平，且100100 无损检测；无损检测；搭接接头距环焊缝不搭接接头距环焊缝不 少于少于1.71.7倍筒体壁厚；倍筒体壁厚；角焊缝应填满。角焊缝应填满。3.3.封头拼接焊缝处的缺口封头拼接焊缝处的缺口:当塔壳封头由多块钢板拼接制成时，拼接焊缝当塔壳封头由多块钢板拼接制成时，拼接焊缝处的裙座壳应开缺口，处的裙座壳应开缺口，如图所示。如图所示。（尺寸见表（尺寸见表7 73 3）按封头厚度按封头厚度 R=35 R=3570mm;70mm;厚度大于厚度大于38mm38mm，R=2
11、 R=2倍封头厚度倍封头厚度 4.4.隔气圈隔气圈 当塔式容器下封头的设计温度大于或等于当塔式容器下封头的设计温度大于或等于400400 时，应设置隔气圈。时，应设置隔气圈。隔气圈结构见图隔气圈结构见图7-67-6、图图7-77-7；隔气圈至封头切线的隔气圈至封头切线的 尺寸尺寸 L L可参照标准释可参照标准释 义表义表3-13-1。隔气圈作用：隔气圈作用：空气隔离，缓解了焊空气隔离，缓解了焊 缝处温差应力过高，缝处温差应力过高，或温差变化过大的情况，避免裙座与塔壳的连接或温差变化过大的情况，避免裙座与塔壳的连接 焊缝处产生较大的温差应力，造成破坏。焊缝处产生较大的温差应力，造成破坏。5.5.
12、裙座上部排气孔、排气管裙座上部排气孔、排气管 裙座上部应均匀设置排气孔；裙座上部应均匀设置排气孔；当裙座与封头拼接当裙座与封头拼接 焊缝处有缺口时，焊缝处有缺口时，可不设可不设 裙座有保温或防火层裙座有保温或防火层 时，应设置排气管。时，应设置排气管。规格、数量及尺寸规格、数量及尺寸 见表见表7 74 4、表、表7 75 5。6.6.地脚螺栓座地脚螺栓座 （1 1）结构）结构1 1：由基础环、筋板、盖板和垫板组成，由基础环、筋板、盖板和垫板组成，结构如图所示，结构如图所示，该结构适用于该结构适用于 予埋地脚螺栓予埋地脚螺栓 和非予埋地脚和非予埋地脚 螺栓的情况。螺栓的情况。尺寸可参照标尺寸可参
13、照标 准释义表准释义表3-23-2。（2 2）结构）结构2 2：中央地脚螺栓座结构，：中央地脚螺栓座结构，地脚螺栓中心圆直径小，用于地脚螺栓数量较地脚螺栓中心圆直径小，用于地脚螺栓数量较 少，需予埋。少，需予埋。对塔高较小的塔式容器，地脚螺对塔高较小的塔式容器，地脚螺 栓座可简化成栓座可简化成 单环板结构。单环板结构。优点：结构简单；优点：结构简单；缺点：地脚螺栓座整缺点：地脚螺栓座整 体强度不足。体强度不足。尺寸可参照标尺寸可参照标 准释义表准释义表3-33-3。7.7.壳体、裙座上要考虑的其他结构壳体、裙座上要考虑的其他结构 检查孔检查孔分圆形和长圆形两种；（分圆形和长圆形两种；（7.77
14、.7）引出孔引出孔引出管、加强管及支承板；（引出管、加强管及支承板；（7.67.6）排净孔排净孔 保温支撑圈保温支撑圈 裙座过渡段裙座过渡段裙座与封头连接部分材料与封裙座与封头连接部分材料与封 头相同（封头材料为低温用钢、不锈钢、铬钼头相同（封头材料为低温用钢、不锈钢、铬钼 钢以及高温、低温时，可参见有关标准）钢以及高温、低温时，可参见有关标准）8.8.吊柱及吊耳：吊柱及吊耳：（1 1）吊柱：根据需要，可在塔顶设置吊柱。吊柱：根据需要，可在塔顶设置吊柱。（）（）目的：为方便的安装和拆卸内件、填料等；目的：为方便的安装和拆卸内件、填料等；吊柱选用的标准：吊柱选用的标准：HG/T 21639HG/
15、T 21639塔顶吊柱；塔顶吊柱；安装位置：应满足吊柱中心线与人孔中心线有安装位置：应满足吊柱中心线与人孔中心线有 合适的夹角。合适的夹角。（2 2）吊耳：吊耳的结构、位置及数量应按吊装方式吊耳：吊耳的结构、位置及数量应按吊装方式 和塔式容器的质量确定。（）和塔式容器的质量确定。（）目的：整体吊装；目的：整体吊装；吊耳选用的标准，吊耳选用的标准，HGT 21574-2008 HGT 21574-2008；计算：吊耳计算、壳体局部应力计算等计算：吊耳计算、壳体局部应力计算等。三、计算：1.1.计算内容：计算内容：（1 1）塔式容器的计算：塔式容器的计算：自振周期自振周期 地震载荷地震载荷水平地震
16、力和垂直地震力；水平地震力和垂直地震力；风载荷风载荷顺风向风振和横风向风振；顺风向风振和横风向风振；塔的挠度计算等四部分。塔的挠度计算等四部分。自振周期用作地震载荷计算；自振周期用作地震载荷计算；地震载荷、风载荷用作截面弯矩计算；地震载荷、风载荷用作截面弯矩计算；（2 2）应力校核：）应力校核：壳体轴向应力校核；壳体轴向应力校核；裙座壳轴向应力校核；裙座壳轴向应力校核；地脚螺栓座计算；地脚螺栓座计算；裙座与塔壳连接焊缝校核；裙座与塔壳连接焊缝校核；塔体法兰当量设计压力等。塔体法兰当量设计压力等。除除JB/T 4710 JB/T 4710 中的计算外，还需要：中的计算外，还需要：按按GB150G
17、B150进行的筒体、封头、开孔补强计算等；进行的筒体、封头、开孔补强计算等；局部应力计算；局部应力计算；填料支撑粱、栅板等强度计算等。填料支撑粱、栅板等强度计算等。（2 2）计算时所需准备计算条件：）计算时所需准备计算条件：1 1）工艺必要的给定条件）工艺必要的给定条件 2 2）塔设备设置地区的自然条件）塔设备设置地区的自然条件 地震设防烈度地震设防烈度只考虑只考虑7 79 9度；度；设计地震加速度设计地震加速度对应对应0.10.10.4g0.4g；设计地震分组设计地震分组分一、二、三组；分一、二、三组；可按可按GB50011-2001GB50011-2001建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范
18、场地土类别场地土类别分分、四类；四类；基本风压值基本风压值 可按可按GB50009-2001GB50009-2001建筑结构载荷规范建筑结构载荷规范 基本风压值取所在地基本风压值取所在地10m10m高度高度5050年一遇年一遇10min10min最大最大 平均风速为基本风速；平均风速为基本风速；基本风压值计算公式：基本风压值计算公式：地面粗糙度地面粗糙度分分A A、B B、C C、DD四类；四类；3 3）塔体的设计压力、设计温度，塔体（包括封头）塔体的设计压力、设计温度，塔体（包括封头）材料及厚度附加量，裙座材料及厚度附加量，塔材料及厚度附加量，裙座材料及厚度附加量，塔 壳焊接接头系数，塔体与
19、裙座的焊接结构等；壳焊接接头系数，塔体与裙座的焊接结构等；4 4）计算需要的质量（最小、操作及最大重量）；）计算需要的质量（最小、操作及最大重量）；5 5）确定危险截面位置；一般来说，危险截面为：）确定危险截面位置；一般来说，危险截面为：a.a.塔器裙座底截面。塔器裙座底截面。b.b.裙座上开设人孔、引出管孔的中心位置截面。裙座上开设人孔、引出管孔的中心位置截面。c.c.塔器筒体与裙座对接焊缝（或搭接）处截面。塔器筒体与裙座对接焊缝（或搭接）处截面。d.d.塔体等直径筒节上筒体壁厚变化处截面。塔体等直径筒节上筒体壁厚变化处截面。e.e.塔体筒体直径变化的截面。塔体筒体直径变化的截面。6 6）对
20、塔体进行分段：）对塔体进行分段：在作自振周期、地震载荷计算中分段与质量的不在作自振周期、地震载荷计算中分段与质量的不 均匀变化有关；均匀变化有关；作风载荷计算时分段方法可不同于前者，分段越作风载荷计算时分段方法可不同于前者，分段越 多，就越接近于实际的风载荷分布情况，塔体分多，就越接近于实际的风载荷分布情况，塔体分 段原则为：段原则为：a.a.危险截面处必须分段；危险截面处必须分段；b.b.每一段几何形状没有突变，每一段应是一个几每一段几何形状没有突变，每一段应是一个几 何连续体。如直径、壁厚相等的圆筒，半顶角何连续体。如直径、壁厚相等的圆筒，半顶角 不变的锥壳。不变的锥壳。c.c.每一段的刚
21、度连续，即要求分段的壳体厚度相每一段的刚度连续，即要求分段的壳体厚度相 等。等。d.d.每一段质量分布没有突变，如筒体中有一定液每一段质量分布没有突变，如筒体中有一定液 位，气液分界面必须分开。位，气液分界面必须分开。2.2.自振周期自振周期（1 1）名词术语：名词术语：自由度：指振动过程中任何瞬时都触完全确定系统自由度：指振动过程中任何瞬时都触完全确定系统 在空间的几何位置所需的独立坐标数目。在空间的几何位置所需的独立坐标数目。振型：振型：振动时任何瞬间各点位移之间的相对比振动时任何瞬间各点位移之间的相对比 值，即整个体系具有的确定的振动形态。值，即整个体系具有的确定的振动形态。一般取前三个
22、振型，如下图所示。一般取前三个振型，如下图所示。自振周期：自振周期：设备以某固有频率作自由振动时的振设备以某固有频率作自由振动时的振 动周期称为自振周期。动周期称为自振周期。（2 2）模型的简化：模型的简化：简化成一端自由、一端固定的臂梁，做平面弯曲简化成一端自由、一端固定的臂梁，做平面弯曲 振动，对等直径、等壁厚的塔式容器，按弹性连续振动，对等直径、等壁厚的塔式容器，按弹性连续 体公式计算。不等直径或不等壁厚的塔式容器按多体公式计算。不等直径或不等壁厚的塔式容器按多 自由度体系进行计算，方法：自由度体系进行计算，方法：a)a)首先将各段的分布质量聚缩成集中质量；首先将各段的分布质量聚缩成集中
23、质量；b)b)利用机械触守恒定律，并近似地给出振型函利用机械触守恒定律，并近似地给出振型函 数，即可得到自振周期公式，数，即可得到自振周期公式，c)c)一般仅限于基本振型，原因：二、三振型函数一般仅限于基本振型，原因：二、三振型函数 难以确定。难以确定。（3 3）高振型计算：（标准规定）高振型计算：（标准规定H/D15,H/D15,且且H20mH20m时）时）按附录按附录B B计算，对等直径、等壁厚的塔式容计算，对等直径、等壁厚的塔式容 器，可近似取：器，可近似取：T T2 2=1/6=1/6T T1 1 T T3 3=1/18=1/18T T1 1（4 4）自振周期的计算：自振周期的计算：对
24、等直径、等壁厚的塔式容器对等直径、等壁厚的塔式容器 解析法计算中把塔视为质量均匀的悬壁梁作无解析法计算中把塔视为质量均匀的悬壁梁作无 阻尼自由振动，单自由度体系的阻尼自由振动，单自由度体系的自振周期自振周期 m m 质点的质量；质点的质量；y y顶端作用单位力时的挠度，为体系的柔顶端作用单位力时的挠度，为体系的柔 度，对塔式容器：度，对塔式容器：带入上式得出等直径等厚度的塔式容器自振周带入上式得出等直径等厚度的塔式容器自振周期公式期公式 （8 85 5）自振周期值随设备的质量和高度增加而增大自振周期值随设备的质量和高度增加而增大 对于直径、厚度或材料沿高对于直径、厚度或材料沿高 度变化的塔式容
25、器视为一个多度变化的塔式容器视为一个多 质点体系。质点体系。其基本自振周期式：其基本自振周期式：其中截面惯性矩：其中截面惯性矩：圆筒段圆筒段 圆锥段圆锥段 3.3.地震载荷计算地震载荷计算：（1 1）水平地震力计算：）水平地震力计算：计算公式计算公式 （8 86 6）1 1 为地震影响系数，为地震影响系数，设计时可利用反应谱曲线查取；设计时可利用反应谱曲线查取；1k1k 振型参与系数；振型参与系数；m mk k 质点质量；质点质量；g g 重力加速度重力加速度；系数：系数：衰减系数衰减系数 斜率调整系数斜率调整系数 阻尼调整系数阻尼调整系数 地震载荷设计参数：地震载荷设计参数：（1 1）地震设
26、防烈度：）地震设防烈度：烈度烈度某一地区地面各类结构物和建筑物宏观破某一地区地面各类结构物和建筑物宏观破 坏程度。坏程度。基本烈度基本烈度指在一定期限内，一个地区可能普遍指在一定期限内，一个地区可能普遍 遭遇到的最大烈度，目前为遭遇到的最大烈度，目前为5050年超越年超越 概率为概率为10%10%的烈度。的烈度。设防烈度设防烈度按国家规定的权限批准作为一个地区按国家规定的权限批准作为一个地区 抗震设防依据的地震烈度。抗震设防依据的地震烈度。（2 2）设计地震加速度：）设计地震加速度：地震时地面运动的加速度地震时地面运动的加速度 （3 3）设计地震分组：）设计地震分组：表征地震震级及震中距影响与
27、场地特征表征地震震级及震中距影响与场地特征 周期与峰值加速度有关的参量。周期与峰值加速度有关的参量。（4 4）场地土类别：）场地土类别：抗震设防目标：抗震设防目标：当遭遇到多遇地震时，塔式容器处于正常使用当遭遇到多遇地震时，塔式容器处于正常使用 状态（工作状态是弹性状态）；状态（工作状态是弹性状态）；遭遭遇遇到到相相当当于于基基本本烈烈度度时时，结结构构进进入入弹弹塑塑状状态态;遭遇到罕遇地震时，应能够控制其变形，避免遭遇到罕遇地震时，应能够控制其变形，避免 倒塌倒塌 。（2 2）垂直地震力计算：垂直地震力计算：任意质量处的垂直地震力任意质量处的垂直地震力 任意计算截面的任意计算截面的 垂直地
28、震力垂直地震力 在设防烈度为八在设防烈度为八 度和九度地区应度和九度地区应 考虑垂直地震力考虑垂直地震力 作用作用（2 2）垂直地震力计算：垂直地震力计算：塔式容器底截面处总的垂直地震力塔式容器底截面处总的垂直地震力 垂直地震影响系数垂直地震影响系数 塔式容器当量质量塔式容器当量质量（3）地震弯矩：地震弯矩：任意计算截面基本振型的地震弯矩任意计算截面基本振型的地震弯矩 高振型塔式容器任意计算截面的地震组合弯矩高振型塔式容器任意计算截面的地震组合弯矩 （H H/D D 1515，且高度大于等于，且高度大于等于20m20m时）时）。3.3.风载荷计算风载荷计算：（1 1）顺风向顺风向水平风力的计算
29、水平风力的计算 计算公式计算公式 （8 81717）体型系数体型系数 风作用在物体表面上所引起的风作用在物体表面上所引起的 实际压力与风速度压的比值实际压力与风速度压的比值 对圆截面对圆截面K K1 1=0.7=0.7，平面，平面K K1 1=1.4=1.4 风振系数风振系数 基本风压值基本风压值 风压风压当风以一定速度运动时，垂直于风向的平面当风以一定速度运动时，垂直于风向的平面 上所有受到的压力。上所有受到的压力。基本风压基本风压风载荷的基准压力，按我国荷载规范规风载荷的基准压力，按我国荷载规范规 定为十米高度处五十年一遇十分钟的最大平定为十米高度处五十年一遇十分钟的最大平 均风速，再考虑
30、空气密度按公式均风速，再考虑空气密度按公式 计算得出；标准规定：计算得出；标准规定：风压高度变化系数风压高度变化系数 任意高度处风压与任意高度处风压与1010米高度处的风压之比，与高度和米高度处的风压之比，与高度和 地面粗糙度有关：地面粗糙度有关：地面粗糙度地面粗糙度风在到达结构以前吹越过风在到达结构以前吹越过2 2公里范围内公里范围内 的地面时，描述地面上不规则障碍分布状况等级的地面时，描述地面上不规则障碍分布状况等级 与风振有关的系数与风振有关的系数 顺向风水平风力的计算公式：顺向风水平风力的计算公式：其中第一项为平均风压的静力作用；其中第一项为平均风压的静力作用；第二项为脉动风压的动力作
31、用；第二项为脉动风压的动力作用；两项合并后，令两项合并后，令 形成（形成（8 81717）脉动增大系数脉动增大系数脉动风作用产生的振幅与脉动载荷以静脉动风作用产生的振幅与脉动载荷以静 力方式作用产生位移之比；（表力方式作用产生位移之比；（表8 84 4）式中：式中：脉动影响系数脉动影响系数反映脉动风压沿高度变化及其空间相关性反映脉动风压沿高度变化及其空间相关性 系数，与高度和地面粗糙度类别有关；系数，与高度和地面粗糙度类别有关；振型系数振型系数与计算截面距地面高度和塔总高有关的系数；与计算截面距地面高度和塔总高有关的系数；计算段有效直径计算段有效直径 当笼式扶梯与塔顶管线成当笼式扶梯与塔顶管线
32、成180180o o时：时：当笼式扶梯与塔顶管线成当笼式扶梯与塔顶管线成9090o o时：时：取大值取大值（2）横风向风振计算（附录A）当H/D15且H30m时，还应计算横风 向风振。（）横风向风振产生原因 气流绕过圆截面柱体时，压强和速度产生变化，气流绕过圆截面柱体时，压强和速度产生变化，形成卡曼涡街效应，并给柱体一个横向推力，使柱形成卡曼涡街效应，并给柱体一个横向推力，使柱 体沿垂直于风的流动方向上产生振动。体沿垂直于风的流动方向上产生振动。计算步骤计算步骤 1 1）计算临界风速）计算临界风速 （塔共振时的风速）（塔共振时的风速）计算塔顶设计风速计算塔顶设计风速 2 2）判别是否产生共振）
33、判别是否产生共振 v vv vc1c1 不需考虑塔器共振不需考虑塔器共振 v vc1c1v vv vc2c2 必须考虑第一振型振动必须考虑第一振型振动 v vv vc2c2 考虑第一、二振型振动。考虑第一、二振型振动。3 3）计算塔体共振时横风向塔顶振幅和塔体弯矩）计算塔体共振时横风向塔顶振幅和塔体弯矩（3 3）风弯矩风弯矩 顺风向水平风力产生的计算截面弯矩顺风向水平风力产生的计算截面弯矩 塔体共振时组合风弯矩（塔体共振时组合风弯矩（A.6A.6）取大值取大值 4 4、最大弯矩计算：、最大弯矩计算：四、应力校核（设计）1.1.圆筒形塔体轴向应力校核圆筒形塔体轴向应力校核 轴向应力轴向应力 由内
34、压或外压引起由内压或外压引起 由重力及垂直地震力引起由重力及垂直地震力引起 由弯矩引起的轴向应力由弯矩引起的轴向应力 最大组合拉应力最大组合拉应力 内压容器内压容器 外压容器外压容器 最大组合压应力最大组合压应力 内压容器内压容器 外压容器外压容器 许用轴向压应力许用轴向压应力 注：注：1.1.计算压力取绝对值；计算压力取绝对值；2.2.垂直地震力仅在最大弯矩为地震弯矩计入；垂直地震力仅在最大弯矩为地震弯矩计入；3.3.圆锥形筒体计算与圆筒相似，考虑圆锥形筒体计算与圆筒相似，考虑coscos。2.2.压力试验时的应力校核压力试验时的应力校核 圆筒应力圆筒应力 由试验压力引起由试验压力引起 由重
35、力引起由重力引起 由弯矩引起由弯矩引起 轴向拉应力轴向拉应力 液压试验时液压试验时 气压试验时气压试验时 轴向压应力轴向压应力 许用轴向压应力许用轴向压应力 3.3.裙座壳轴向应力校核裙座壳轴向应力校核 （1 1）裙座壳底截面的应力）裙座壳底截面的应力 操作工况：操作工况：液压试验：液压试验：（2 2）裙座壳检查孔截面）裙座壳检查孔截面 操作工况：操作工况：液压试验工况：液压试验工况：4.4.地脚螺栓座应力校核地脚螺栓座应力校核 （1 1）计算元件计算元件 基础环（无筋板、有筋板）基础环（无筋板、有筋板）筋板筋板 盖板（分块、环形）盖板（分块、环形）地脚螺栓地脚螺栓 （2 2）基础板的计算基础
36、板的计算 由重力和弯矩共同由重力和弯矩共同 引起的压应力；引起的压应力；承压面积、厚度；承压面积、厚度；混凝土的压应力；混凝土的压应力；（）（）（3 3）地脚螺栓地脚螺栓 地脚螺栓承受的最大拉应力地脚螺栓承受的最大拉应力 拉应力小于等于拉应力小于等于0 0，地脚螺栓起固定作用；，地脚螺栓起固定作用；拉应力大于拉应力大于0 0，应校核数量、根径；，应校核数量、根径；（4 4）筋板）筋板 按压杆计算；按压杆计算；（5 5）盖板）盖板 螺栓力作用下的螺栓力作用下的 受弯曲载荷的板；受弯曲载荷的板；5.5.裙座与塔壳焊缝的应力校核裙座与塔壳焊缝的应力校核 搭接焊缝的剪应力搭接焊缝的剪应力 对接焊缝的拉
37、应力对接焊缝的拉应力 6.6.塔体连接法兰的当量压力塔体连接法兰的当量压力7 7、塔顶挠度计算：（附录、塔顶挠度计算：（附录C C）计算方法：计算方法：等直径且等壁厚等直径且等壁厚 等直径不等壁厚等直径不等壁厚 不等直径不等壁厚不等直径不等壁厚 挠度的控制值：挠度的控制值：JB/TJB/T 4710:4710:按工程设计要求确定；按工程设计要求确定；SH 3098 SH 3098、HG 20652:HG 20652:DN1000mm DN1000mm时，时，Y YD DH/100;H/100;1000mmDN2000mm 1000mm2000mm DN2000mm时，时，Y YD DH/200
38、H/200；美国埃索公司美国埃索公司 H/160 H/160 伯克托公司伯克托公司 H/170 H/170 美国科学设计公司、凯洛格公司美国科学设计公司、凯洛格公司 H/200 H/200 西德伍德公司西德伍德公司 填料塔填料塔 H/100 H/100 板式塔板式塔 H/200 H/200 挠度控制值过大挠度控制值过大产生较大的附加弯矩（偏心载产生较大的附加弯矩（偏心载 荷）；使塔盘效率降低；影响管道法兰连荷）；使塔盘效率降低；影响管道法兰连 接的密封性等；接的密封性等；挠度控制值过小挠度控制值过小增加塔体壁厚，提高材料和制增加塔体壁厚，提高材料和制 造费用；造费用；五、制造、检验与验收:（1
39、 1）外形尺寸公差应符合图）外形尺寸公差应符合图9 91 1和和9 91 1的规定；的规定；（2 2）吊耳与塔壳之间焊接接头应作磁粉或渗透检测；）吊耳与塔壳之间焊接接头应作磁粉或渗透检测；（3 3）作局部应力校核计算的与塔体之间连接件的焊接）作局部应力校核计算的与塔体之间连接件的焊接 接头应作磁粉或渗透检测；接头应作磁粉或渗透检测；（4 4）裙座与塔壳的焊接接头应连续，对接应全焊透、）裙座与塔壳的焊接接头应连续，对接应全焊透、搭接角焊缝应填满；塔壳材料标准抗拉强度搭接角焊缝应填满；塔壳材料标准抗拉强度大于大于 等于等于540MPa540MPa时，应作磁粉或渗透检测；时，应作磁粉或渗透检测；（5
40、 5）图样中液压试验的试验压力要注明卧置、立置；）图样中液压试验的试验压力要注明卧置、立置；（6 6）需进行整体热处理的塔式容器，连接件与塔壳的）需进行整体热处理的塔式容器，连接件与塔壳的 焊接应在热处理前完成。焊接应在热处理前完成。参考：参考：支承条件不满足支承条件不满足JB/T4710JB/T4710的塔式容器的计算：的塔式容器的计算：1.1.用耳座或圈座支承的塔式容器用耳座或圈座支承的塔式容器 1 1）参照）参照JB/T4712JB/T4712中耳座的计算；中耳座的计算；2 2）风载荷计算时，从偏于安全考虑，只计算支座）风载荷计算时，从偏于安全考虑，只计算支座 上部筒体面积承受的风载荷；
41、参照上部筒体面积承受的风载荷；参照JPIJPI规定规定 3 3）支座位置的筒体应局部应力计算；）支座位置的筒体应局部应力计算；4 4）采用圈座结构可降低筒体局部应力，计算方法）采用圈座结构可降低筒体局部应力，计算方法 参照参照HGJ20582HGJ20582或或NB/T 47003.1NB/T 47003.1。2.2.塔体中部加支承的塔式容器塔体中部加支承的塔式容器 1 1）参照挠度计算方法，计算出无中间支承时，）参照挠度计算方法，计算出无中间支承时，支承部位的最大挠度；支承部位的最大挠度；2 2）设中间支承处允许最大挠度）设中间支承处允许最大挠度，计算中间支承，计算中间支承 处附加反力；处附加反力；3 3）按风载荷和附加反力计算风弯矩；按风载荷和附加反力计算风弯矩；4 4）按一端固支、按一端固支、支承支承部位铰支的悬臂梁（静不部位铰支的悬臂梁（静不 定梁）计算地震弯矩；定梁）计算地震弯矩；（自振周期改变、地（自振周期改变、地 震影响系数取最大值）震影响系数取最大值）5 5）按上述计算的风弯矩、地震弯矩确定计算截按上述计算的风弯矩、地震弯矩确定计算截 面最大弯矩。面最大弯矩。20112011年江苏省年江苏省D D类压力容器设计人员培训班类压力容器设计人员培训班谢谢各位！