浅谈我国7.63m焦炉基础的结构抗震设计优化

2023-02-23

引言

根据国家工业和信息产业部日前统计, 目前国内已投产的7.63 m焦炉共有17座。

近年来, 随着我国焦炉向大型化方向发展规模的不断加速, 国内7.63 m焦炉得到了普遍使用和推广。

作为焦化厂生产焦炭的基础性热工设备, 焦炉基础的结构抗震设计尤为复杂。

针对不同炉型而言, 其基础的结构抗震设计也会有着微小的改变和局部调整。

本文主要以我国沙钢7.63 m焦炉基础的结构抗震设计优化为例。

一、7.63 m焦炉基础的结构抗震设计优化之一

1. 焦炉基础的结构抗震设计分析

焦炉基础设计主要考虑结构与温度的关系。因为其结构在温度因素影响下会出现变形现象。构架边柱受其温度因素的影响, 其上下端必须做成铰接形式。这是由于受到基础顶板温度变形影响较大的情况下而必须考虑的。在这种情况下, 焦炉基础结构纵向两端的数排构架下端也必须考虑铰接, 这样做缘于前面的基础顶板受到温度因素的影响而变形, 会在构架中产生一种作用在其中的内力。做成铰接就有效地降低了这种在构架柱中产生的作用力。

2. 焦炉基础的结构抗震设计优化

我国沙钢7.63 m焦炉基础的结构抗震设计模型是建立在现浇钢筋砼构架上的, 这种纵向结构有很大的优势, 但也存在一些缺陷, 比如每隔13.2 m都会有一个20 mm的伸缩缝, 这样有利于消除结构所承受的来自于温度纵向变形后所带来的负面影响。此外, 焦炉基础的横向结构均为5柱的这样一种构架。这样, 无论是结构的抗震计算还是抗震构造设计上更趋于完善和合理, 更比较符合建筑抗震设计规范的最新要求。但不足在于它的基础纵向结构增加的每一个20mm的伸缩缝, 无疑会增加施工难度, 延长工期。

焦炉基础的结构抗震设计优化以沙钢为例子。沙钢7.63 m焦炉基础的地勘报告揭露:焦炉基础的结构抗震设防烈度为8度。通过对沙钢7.63 m焦炉基础的结构抗震技术研究, 不难得出以下结论:如果抗震设防烈度在7度左右, 此时应设置的是5柱构架的横向结构基础, 在前面我们谈到这样可以有效减少或消除焦炉基础顶板受温度过热因素变形后对构架而言形成的作用力。除了7度左右焦炉基础的结构抗震设防烈度, 还有焦炉基础的抗震烈度升至8度或8度以上, 这也是采取的五柱构架横向结构。除此之外所不同的是, 其横向结构的五柱构架之中, 采用的是五柱有三柱均是上下固接, 还有边柱下端固接和上端平面内为铰接, 这样做更符合焦炉基础的结构抗震设计。

二、7.63 m焦炉基础的结构抗震设计优化之二

一般7.63 m焦炉高度约14.45 m, 顶层承载焦炉重量的是砖墙砌体, 它的重量会均匀的分布在砌体上。20多年来, 我们对焦炉基础的结构抗震设计研究不难发现:焦炉上方负重的分布高度, 大于是其下方支撑高度的三倍左右。在其形成的这种独特的结构支撑下, 我们还不能单纯认为这只是简化了这种悬臂式的结构, 就能达到其上部载荷的一个集中力。在计算其自震的周期时, 把上部载荷的砖墙砌体去当成一个承受重量载荷来进行计算周期, 这是不科学的。

我们要正确认识炉体质量重心高低带来的影响, 1) 它不但影响着下部支撑构架的自震周期, 2) 还体现在它还会对地震作用的大小而有所影响。也就是说炉体质量重心的高低还影响着柱端弯矩的大小, 更会对柱轴向力产生很大的影响。所以说, 在焦炉基础的结构抗震设计中, 应该体现炉体质量重心的高低所产生的影响。

三、存在的问题

为了减少变形对构架产生的影响, 在焦炉基础的结构抗震设计优化中, 通常会在焦炉的纵向多排架中, 其两侧的边柱上下的一个端面做成铰接, 以此来消除构架中产生的作用内力, 但焦炉基础的抗震能力会随着总地震力的下降而下降。

四、7.63 m焦炉基础的结构抗震设计优化采取的技术和措施

在以上的分析中我们不难看出, 1) 我们应该把炉体的上半部分考虑为外墙砌体, 而下部分考虑为底部框架。不断提升焦炉基础的结构抗震性能, 焦炉基础的结构抗震设计优化中应该舍弃原有的两侧边柱上下端面的铰接形式, 采取所有上下柱的固接方式。2) 还有一个就是顶板温度应力, 主要解决方法就是减少基础顶板的长度。

结语

本文通过对我国沙钢7.63 m焦炉基础的结构抗震设计优化的分析, 讲述了焦炉基础的结构抗震设计优化应注意的技术瓶颈问题及计算方法上的不足和缺陷, 对铰接柱的抗震性能和抗震技术上的构造措施, 做出了详细分析和研究, 提出了看法和意见。期待本文能为我国7.63 m焦炉基础的土建结构抗震设计提供可借鉴的东西。

摘要：近年来, 随着我国焦炉规模的不断扩大, 焦炉基础的结构抗震设计优化问题已经摆在公司广大土建结构专业设计人员面前。本文以我国沙钢7.63m焦炉基础的结构抗震设计优化为例展开论述。

关键词：7.63 m焦炉基础,结构抗震设计,优化