石油化工控制室抗爆設(shè)計規(guī)范在工程設(shè)計中的使用

1、,,《石油化工控制室抗爆設(shè)計規(guī)范》在工程設(shè)計中的使用,2011年9月,目 錄,抗爆結(jié)構(gòu)設(shè)計原則抗爆結(jié)構(gòu)設(shè)計步驟數(shù)值積分方法抗爆結(jié)構(gòu)設(shè)計,抗爆結(jié)構(gòu)設(shè)計原則,在爆炸動荷載作用下, 允許結(jié)構(gòu)構(gòu)件進入彈塑性狀態(tài)。 抗爆動力分析的目的是要確定建筑物的變形，其變形的計算包含延性比、支座轉(zhuǎn)角的計算。 由于裝置爆炸所產(chǎn)生的沖擊波超壓其性質(zhì)和破壞力具有不確定性的特征，因此在力學計算的基礎(chǔ)上，抗爆設(shè)計過程中更應該重視概念設(shè)計，從建筑布局、結(jié)構(gòu)選

2、型等多方面綜合考慮。,抗爆結(jié)構(gòu)設(shè)計步驟,數(shù)值積分的方法,數(shù)值積分法適用于任何荷載-時間曲線，采用與簡化方法相同的等效單自由度系數(shù)和耦合假定。它可以得出支撐構(gòu)件隨時間變化的反力。 以下將參考Design of Structures to Resist Nuclear Weapons Effects (ASCE MANUAL 42)分析一個單質(zhì)點在任意外加荷載作用下的響應，提供求解其運動及數(shù)值解過程的一般性公式。,數(shù)值積分的

3、方法,彈性無阻尼響應,單一質(zhì)量M,在隨時間變化的荷載F(t)作用，通過一個剛度為K的彈簧固接在支座上，運動方程為,其中，X為質(zhì)量M的位移；,為質(zhì)量M的加速度。,（式1）,數(shù)值積分的方法,假定在某一給定時刻tm，單質(zhì)點的加速度、速度及位移已知，假定在這段時間間隔內(nèi)加速度呈線性變化，需要求tm時刻以后某一h單位時刻tn時的加速度、速度、位移及荷載函數(shù)。,數(shù)值積分的方法,,,,數(shù)值積分的方法,需注意，實踐表明，時間間隔h盡量取0.05~0.1

4、倍的振動周期,或更短的時間間隔，而不應取大于0.25倍的振動周期，以便獲取荷載函數(shù)中任何較大的變化情況。,數(shù)值積分的方法,彈塑性反應,數(shù)值積分的方法,抗爆結(jié)構(gòu)設(shè)計,（一）收集設(shè)計基本資料： 了解建筑物在總平面的布置及方位，建筑資料、設(shè)計基本條件、爆炸危害性報告提供的爆炸荷載取值。,抗爆結(jié)構(gòu)設(shè)計,（二）設(shè)計簡圖：對于封閉建筑物，爆炸載荷主要作用于外墻和屋頂，并通過各個結(jié)構(gòu)構(gòu)件傳至基礎(chǔ)。爆炸能量通過結(jié)構(gòu)的彈性變形，更為重要的是

5、結(jié)構(gòu)的塑性變形而被吸收。沒有被結(jié)構(gòu)吸收的爆炸能量部分傳至基礎(chǔ)。 抗爆結(jié)構(gòu)設(shè)計中只限于外圍結(jié)構(gòu)構(gòu)件直接承受爆炸動荷載作用，對內(nèi)墻、與外圍結(jié)構(gòu)脫開的柱及中間樓板等一般不考慮由于結(jié)構(gòu)振動引起的動力作用，僅在構(gòu)造上予以適當加強（規(guī)范條文5.7.4）。在設(shè)計過程中，通常的做法是根據(jù)荷載的傳遞途徑，逐個構(gòu)件進行分析。,抗爆結(jié)構(gòu)的設(shè)計簡圖,抗爆結(jié)構(gòu)設(shè)計,（三） 爆炸荷載分析 1.給出建筑物的體型特征參數(shù)； 2.

6、根據(jù)評估報告提供的超壓Pso及作用時間td，按照規(guī)范給出的公式計算爆炸沖擊波參數(shù)，即波速、峰值動壓、波長。(規(guī)范公式5.3.2-1~5.3.2-3),,抗爆結(jié)構(gòu)設(shè)計,3. 計算作用在建筑物上的爆炸荷載：前墻：峰值反射壓力Pr ，前墻正壓等效作用時間te (規(guī)范公式5.4.2-1~5.4.2-5),抗爆結(jié)構(gòu)設(shè)計,側(cè)墻及屋面： 有效沖擊波超壓Pa ，有效沖擊波超壓升壓時間tr (規(guī)范公式5.4.3-1~5.4.3-2),抗爆結(jié)構(gòu)設(shè)

7、計,抗爆結(jié)構(gòu)設(shè)計,后墻：有效沖擊波超壓Pb、沖擊波到達后墻時間ta、有效沖擊波超壓升壓時間trb (規(guī)范公式5.4.3-1~5.4.3-2),抗爆結(jié)構(gòu)設(shè)計,（四）抗爆構(gòu)件的試算,抗爆結(jié)構(gòu)設(shè)計,抗爆結(jié)構(gòu)設(shè)計,圖A.0.3 三角形荷載下的極限抗力－延性比關(guān)系 Dy—屈服位移；Dm—最大位移；Tm—最大位移對應的作用時間；Ru—結(jié)構(gòu)構(gòu)件在給定截面及配筋時提供的極限抗力（ｋＮ）,抗爆結(jié)構(gòu)設(shè)計

8、,算法二： 通過數(shù)值積分的方法，計算結(jié)構(gòu)在不同時間的抗力及響應，從而得出峰值響應及變位，對構(gòu)件彈塑性轉(zhuǎn)角進行核算。,抗爆結(jié)構(gòu)設(shè)計,3. 側(cè)墻在平面外荷載作用下的彈塑性轉(zhuǎn)角核算: 采用數(shù)值積分的方法分析。 4. 后墻核算: 同前墻核算步驟。,抗爆結(jié)構(gòu)設(shè)計,5. 屋面板在平面內(nèi)荷載作用下的計算 屋面板四面連續(xù)固定于外部剪力墻,將前墻荷載傳遞給側(cè)面剪力墻。1）受力簡圖為兩端固支（跨度取建筑物長度方向尺寸）。

9、2）近似將屋面板看作帶翼緣的∟型梁，墻體視為翼緣板。3）考慮工況： 荷載沿建筑物長向作用（荷載沿建筑物寬度方向作用不起控制作用），綜合考慮前墻和后墻數(shù)值計算分析結(jié)果的組合，即 屋面荷載=前墻反力-滯后ta時間的后墻反力。,抗爆結(jié)構(gòu)設(shè)計,4) 假定屋面板厚、屋面配筋（用于抗剪）、翼緣配筋（用于抗彎）。5) 構(gòu)件抗力計算： 計算抗彎承載力、抗剪承載力： 比較抗彎承載力及抗剪承載力，得到控制承載力R。6) 單

10、自由度等效體系計算 計算構(gòu)件的剛度、屈服位移、振動周期，通過數(shù)值積分的方法，計算結(jié)構(gòu)在不同時間的抗力及響應，從而得出峰值響應及變位。,抗爆結(jié)構(gòu)設(shè)計,6. 側(cè)墻在平面內(nèi)荷載作用下的計算： 側(cè)墻在平面內(nèi)荷載作用下為懸臂構(gòu)件，將前墻及屋面荷載傳遞給基礎(chǔ)。1) 假定截面及配筋：2) 構(gòu)件抗力計算： 計算抗彎承載力、抗剪承載力： 比較抗彎承載力及抗剪承載力，得到控制承載力R。單自由度等效體系計算

11、 計算構(gòu)件的剛度、屈服位移、振動周期，通過數(shù)值積分的方法，計算結(jié)構(gòu)在不同時間的抗力及響應，從而得出峰值響應及變位。,抗爆結(jié)構(gòu)設(shè)計,7. 側(cè)墻在平面內(nèi)、平面外荷載交互作用下的變形計算 ：,驗算平面內(nèi)外荷載相互作用情況下 是否滿足。（規(guī)范中未提及？）公式中:△d為計算變形（延性比或支座轉(zhuǎn)角），△a為允許變形（延性比或支座轉(zhuǎn)角），i代表平面內(nèi)變位，o代表平面外變位。,,,抗爆結(jié)構(gòu)設(shè)計,8. 屋面板在平面外荷載作用下的

12、計算： 同彈性設(shè)計。 9. 屋面板在平面內(nèi)、平面外荷載交互作用下的變形計算 驗算平面內(nèi)外荷載相互作用情況下 是否滿足。（規(guī)范中未提及？且平面外荷載作用下的計算未按照數(shù)值積分方法？）,抗爆結(jié)構(gòu)設(shè)計,10.框架梁、柱及次梁計算按照彈性狀態(tài)，用PKPM程序設(shè)計。,抗爆結(jié)構(gòu)設(shè)計,（五）基礎(chǔ)設(shè)計：采用等效靜力分析方法1. 獨立柱基礎(chǔ)：用PKPM程序設(shè)計。2. 剪力墻條基： 假定墻基寬度，