焦炭塔框架阻尼比取值.pdf

黄 擞 P石油化工设计 etrochemical Design 焦炭塔框架阻尼比的取值 苏君超 (中国石化工程建设有限公司，北京 100101) 摘要：焦炭塔框架是石油化工装置中的核心支架框架，其结构形式复杂，设备高且荷载大，塔体 内受 荷工况较多，在结构计算中钢结构、设备本身、设备内介质和混凝土不同材料组合的混合结构阻尼比确定 比较困难。根据SAP软件的计算原理，在多遇地震作用下，采用振型分解反应谱法对结构分析，选用不同 的结构振型阻尼比计算结果相差较大，对计算结果进行对比分析，了解阻尼对结构受力的影响并选择合 理 的混合结构 阻尼 比用于实际工程设计。 关键词 ：焦炭塔框架 混合结构 反应谱阻尼比 振型阻尼比 焦炭塔框架是石化行业延迟焦化装置中最重 性直接导出的，并无明确的物理意义 ¨J。 要的结构之一，焦炭塔设备 自重、操作重和充水重 如果从材料的拉压和剪切 (阻尼)本构关系出 非常大，其结构形式复杂而且比较特殊，下部采用 发，可以对单根构件建立有限元形函数和应变矩 混凝土框架底座，上部为钢结构及大型塔设备组 阵，根据虚位移原理得到材料拉压粘滞系数与剪 成的混合结构形式，多种不同的材料，材料阻尼比 切粘滞系数的相互关系及杆单元阻尼矩阵，进一 相差较大，结构计算基于SAP2000计算软件，采用 步可以通过坐标转换，并将其扩充得到结构体系 振型分解反应谱法计算时，不同的振型阻尼比所 的阻尼矩阵与刚度矩阵，这种方法物理意义明确， 得计算结果差异也较大，所以如何选择混合结构 但在实际工程中应用起来比较困难。 阻尼比也是设计中的关键。 1．2 模态阻尼比 模态分析为技术人员提供结构基本性能参 1 关于阻尼比 数，帮助对结构响应进行定性的判断，并提供相关 1．1 阻尼和 阻尼比 概念设计需求。模态分析也被称为振型叠加法动 阻尼描述 了结构振动过程中能量耗散的机 力分析 J，是线性结构系统地震分析中最常用而 理，阻尼力对质点运动起着阻碍作用，最常见的阻 且最有效的方法，其最主要的优势在于计算一组 尼力与质点速度成正比，与质点的速度方向相反， 正交向量之后，可以将大型整体平衡方程组缩减 这种阻尼力称为粘滞阻尼力。影响阻尼的因素很 为数量相对较少的解耦的二阶微分方程，这样就 多，主要的有介质阻尼、外摩擦阻尼、材料 内阻尼、 明显缩短了用于数值求解这些方程的计算时间。 辐射阻尼等。 在结构反应谱分析中，混凝土的模态阻尼比 阻尼比是反映阻尼情况的基本参数，它表示 一 般选取0．05，此时表示振动两个相邻极大值之 阻尼常数与临界阻尼常数的比值。 间的衰减 比为 0．73，而且每个周期的应变能耗损 根据不同类型阻尼的物理机理及具体的阻尼 为46．7％，钢结构的模态阻尼 比一般选取 0．02， 现象或者为了数学计算的方便，在实验基础上，国 外学者提出了不同的阻尼模型，如粘弹性阻尼、复 收稿 日期：2014—03—24。 阻尼 (结构阻尼)、迟滞阻尼、库伦阻尼等模型，同 作者简介：苏君超，男，2008年毕业于北京工业大学防 时有人还论证了任意非比例阻尼矩阵都可以由质 灾减灾工程与防护工程专业，硕士，工程