石油化工控制室抗爆設計規(guī)范在工程設計中的使用

1、,,《石油化工控制室抗爆設計規(guī)范》在工程設計中的使用,2011年9月,目 錄,抗爆結構設計原則抗爆結構設計步驟數(shù)值積分方法抗爆結構設計,抗爆結構設計原則,在爆炸動荷載作用下, 允許結構構件進入彈塑性狀態(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、支座轉角的計算。 由于裝置爆炸所產生的沖擊波超壓其性質和破壞力具有不確定性的特征，因此在力學計算的基礎上，抗爆設計過程中更應該重視概念設計，從建筑布局、結構選

2、型等多方面綜合考慮。,抗爆結構設計步驟,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為質量M的位移；,為質量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，單質點的加速度、速度及位移已知，假定在這段時間間隔內加速度呈線性變化，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,抗爆結構設計,（一）收集設計基本資料： 了解建筑物在總平面的布置及方位，建筑資料、設計基本條件、爆炸危害性報告提供的爆炸荷載取值。,抗爆結構設計,（二）設計簡圖：對于封閉建筑物，爆炸載荷主要作用于外墻和屋頂，并通過各個結構構件傳至基礎。爆炸能量通過結構的彈性變形，更為重要的是

5、結構的塑性變形而被吸收。沒有被結構吸收的爆炸能量部分傳至基礎。 抗爆結構設計中只限于外圍結構構件直接承受爆炸動荷載作用，對內墻、與外圍結構脫開的柱及中間樓板等一般不考慮由于結構振動引起的動力作用，僅在構造上予以適當加強（規(guī)范條文5.7.4）。在設計過程中，通常的做法是根據荷載的傳遞途徑，逐個構件進行分析。,抗爆結構的設計簡圖,抗爆結構設計,（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),,抗爆結構設計,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),抗爆結構設計,側墻及屋面： 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),抗爆結構設

7、計,抗爆結構設計,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),抗爆結構設計,（四）抗爆構件的試算,抗爆結構設計,抗爆結構設計,圖A.0.3 三角形荷載下的極限抗力－延性比關系 Dy—屈服位移；Dm—最大位移；Tm—最大位移對應的作用時間；Ru—結構構件在給定截面及配筋時提供的極限抗力（ｋＮ）,抗爆結構設計

8、,算法二： 通過數(shù)值積分的方法，計算結構在不同時間的抗力及響應，從而得出峰值響應及變位，對構件彈塑性轉角進行核算。,抗爆結構設計,3. 側墻在平面外荷載作用下的彈塑性轉角核算: 采用數(shù)值積分的方法分析。 4. 后墻核算: 同前墻核算步驟。,抗爆結構設計,5. 屋面板在平面內荷載作用下的計算 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。,抗爆結構設計,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，計算結構在不同時間的抗力及響應，從而得出峰值響應及變位。,抗爆結構設計,6. 側墻在平面內荷載作用下的計算： 側墻在平面內荷載作用下為懸臂構件，將前墻及屋面荷載傳遞給基礎。1) 假定截面及配筋：2) 構件抗力計算： 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，計算結構在不同時間的抗力及響應，從而得出峰值響應及變位。,抗爆結構設計,7. 側墻在平面內、平面外荷載交互作用下的變形計算 ：,驗算平面內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（延性比或支座轉角），△a為允許變形（延性比或支座轉角），i代表平面內變位，o代表平面外變位。,,,抗爆結構設計,8. 屋面板在平面外荷載作用下的

12、計算： 同彈性設計。 9. 屋面板在平面內、平面外荷載交互作用下的變形計算 驗算平面內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？）,抗爆結構設計,10.框架梁、柱及次梁計算按照彈性狀態(tài)，用PKPM程序設計。,抗爆結構設計,（五）基礎設計：采用等效靜力分析方法1. 獨立柱基礎：用PKPM程序設計。2. 剪力墻條基： 假定墻基寬度，