石化加热炉带壁板钢结构框架柱壁板平面内计算长度研究.pdf

工业炉 P石油化工设备技术，2O15，36(6)·23· etro—ChemicalEquipmentTechnology 石化加热炉带壁板钢结构框架柱 壁板平面 内计算长度研究 厉亚宁 ，施 刚。，张海涛。，蔡建光 ，王海涛 ，孙 毅 (1．中国石化工程建设有限公司，北京 100101；2．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 100084；3．恒大地产济南公司，济南 250061) 摘 要：加热炉钢结构中壁板在其平面 内有一定刚度 ，提高了钢柱稳定承载力，然而难以用现有规范的 计算方法来确定其在壁板平面内的计算长度系数。文章对某实际工程加热炉两端榀框架结构分别建立了带 壁板和纯框架的有限元模型进行分析 ，通过计算得到 了框架柱的计算长度系数和结构的侧倾刚度 ，并建议在 石化加热炉钢结构设计 中，应考虑壁板对框架柱稳定承载力的有利作用 ，带壁板框架柱的壁板平面 内的计算 长度宜采用规范中无侧移框架柱 的计算长度取值方法 ，且认为较为安全 。 关键词 ：加热炉钢结构 壁板 框架柱 计算长度 有限元分析 石化加热炉通常包括钢结构、炉管、炉衬、燃 架柱的在壁板平面内的计算长度系数取值，考虑 烧器及其配件等，其 中钢结构是支撑加热炉各部 壁板作用后按照有侧移还是无侧移框架柱来设计 分重量的外部承载框架 。钢结构应能承受加热炉 这些问题都有待研究解决。 各部件的永久荷载 、活荷载 、检修荷载、风荷载以 本文对加热炉结构 中的两端榀框架结构分别 及地震作用等 。其结构特点为带有壁板的框架 围 建立 了带壁板和纯框架 的有 限元模型 ，分析其在 护结构 。 平面内的弹性屈曲承载力 ，得 到框架柱平面内计 加热炉带壁板钢结构在传统的结构计算 中按 算长度系数；并根据有限元模型分析计算 了结构 纯框架 的力学模型考虑，壁板作为强度储备 。而 的侧倾刚度 ，为工程设计提供建议。 实际情况 中壁板在其平面内有一定刚度 ，同时为 1 概况 立柱提供 了侧 向约束 ，提 高 了钢柱稳 定 承载 某实际工程带壁板加热炉 (见 图 1)的横 向三 力 “姐。已有学者 对钢壁板采用结构有 限元软 跨总宽 15320rnm，对流段高度 9300mm，辐射 段高度 16370Inm，辐射转对流段 5400mm，底 件 SAP2000中壳元进行精确模型下的计算 ，得出 层 1600mm，边柱截面 500mm ×500mm ×12 壁板对整体结构 的侧 向刚度影响较大，计算中如 mm×25mm(强轴连接)，底层加强部位柱截面 果计入壁板的作用 ，结构在水平作用下的位移可 700mm×500mm×16mm×36mm，中柱截面 以大幅度减小，且在设计过程 中应注意保证壁板 400mm×400mm ×13mill×21mm (弱轴 连 的强度。GB50017—2O03《钢结构设计规范》】 接)，框架梁截面 400mm×400mm×13mm× 确定柱子计算长度时采用 了以下假定 ：只考虑计 21mm，斜撑截面为200mm×20