某石化装置抗爆控制室前墙的动力计算及设计分析

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1、某石化装置抗爆控制室前墙的动力计算及设计分析摘要：本文根据GB50779-2012《石油化工控制室抗爆设计规范》，对某石化装置中抗暴控制室进行设计，着重分析抗暴前墙的爆炸荷载及动力分析，并针对不同的墙体厚度和配筋进行比较，以期为类似的工程设计提供参考关键词：爆炸荷载，动力计算，前墙构件设计中图分类号：0643文献标识码：A前言：针对某石化装置中的控制室，根据装置的生产性质和总平面布置确定该控制室须进行抗爆设计。在满足使用功能的前提下，结构方案定为一单层的封闭矩形结构，外墙设计为钢筋砼墙以抵抗水平爆炸荷载，内部为钢筋砼框架结构，仅

2、承受结构的竖向荷载。水平爆炸荷载首先由前墙承担，传至与其两端铰接连接的地面及屋面的钢筋砼板，通过板的水平刚度再传给控制室两侧的钢筋砼剪力墙，最终完成抵抗爆炸力，保护设备及人员的目的。以下着重分析抗暴前墙的爆炸荷载、动力计算及构件的设计比较一.爆炸冲击波参数的确定以目前国内石化装置的设计状况，还不存在一家专业的咨询公司或工艺专业能根据装置的性质、平面布置、风向等因素，准确地提供爆炸冲击波参数。因此，根据GB50779-2012采取适合石化装置特点的蒸汽云爆炸产生的冲击波超压，作为控制室的爆炸冲击波参数。一.前墙爆炸荷载计算1.爆炸

3、冲击波峰值入射超压取值a.冲击波峰值入射超压最大值取，正压作用时间时间b.爆炸冲击波形取时间为零至正压作用时间，峰值入射超压从最大到零的三角形分布2.冲击波参数计算a.波速Ub.峰值动压C.冲击波波长3.作用在建筑物前墙上的爆炸荷载计算(1).作用在前墙上的爆炸荷载计算a.峰值反射压力b.停滞压力c.前墙正压等效作用时间(反射压持续时间)式中取或的较小值：二.前墙的动力计算及构件设计*对于矩形建筑物，按作用的爆炸荷载对构件进行动力分析*对于前墙采用等效静荷载法进行结构动力分析时，按单独的等效单自由度体系进行动力分析*对于钢筋砼构

4、件，按弹塑性工作阶段设计*对于受弯构件其抗剪承载力应高于抗弯承载力20%以下通过两种墙体方案进行计算比较1.前墙动力计算(outofplane)方案一：墙厚有效高度单向配筋令配筋率：(竖向)方案二：墙厚有效高度单向配筋令配筋率：(竖向)a).计算模型：取宽板，按底部简支在刚性地坪处，上部简支在屋面板的单梁考虑材料强度钢筋b).跨中抗弯极限承载力计算:氺受压区高度：塑性［方案二：］受压区高度:弹性［方案二：］弹塑性kN，m［方案二：弹塑性］极限弯曲抗力［方案二d最大荷载［方案二:］c）.构件的弹塑性动力分析，等效质量和振动周期计算

5、*等效质量*质点振动周期*质量传递系数Km计算（弹性）（塑性）查附录B.O.1.-1弹塑性：构件质量：等效质量：［方案二:］荷载传递系数KL计算（弹性）（塑性）刚度k计算弹性查附录B.0.1.-1构件截面平面惯性矩构件毛截面平面惯性矩混凝土开裂截面惯性矩砼动弹性模量［方案二:查表A.0.2最大延性比［方案二：最大延性比］均满足允许延性比跨中变形（弹性）［方案二:］最大跨中变形（弹塑性）［方案二：］（弹塑性）弹塑性转角［方案二：均满足要求d）.抗剪抵抗力计算截面极限抗剪承载力：［方案二:］抗剪最不利截面位于距支座h0处给定截面的极

6、限抗剪承载力：［方案二:］［方案二:］均满足要求一.抗暴墙厚与钢筋的选择对比经爆炸荷载下的动力计算，方案一（墙厚单向配筋令）及方案二（墙厚单向配筋令）均满足要求方案一：lm宽lm高单位混凝土用量为：钢筋用量：（双层双向）方案二：lm宽lm高单位混凝土用量为：钢筋用量：（双层双向）建材市场C30砼价格大约，HRB400钢筋价格大约，差价为：由此可见采用墙厚单向配筋令方案一更经济，应优先选用。五.结语通过以上针对控制室前墙的抗暴计算、构件设计和经济比较，在类似情况的抗暴控制室设计时，前墙宜采用300mm厚、配筋令的截面。令令作者简介

7、：宋丽俊（1967〜），浙江嵊州人，工程师，1990年毕业于扬州大学，目前从事结构设计工作