聚丙烯装置中挤压造粒厂房结构设计

钱雪萍

中石化上海工程有限公司 上海 200120

正文：

引言

现如今，随着社会经济的快速发展，单套聚丙烯装置的生产水平也越来越高，设备重量逐渐加重，其框架的体量也随之变大。设备运行过程中以及静止状态下都会带来一定的荷载，同时，再加上地震荷载以及风力荷载的影响，框架整体的受力状态也非常复杂，在对框架结构进行建设之前，必须要进行准确的计算，以确保框架的稳定性。以某一个40kt/a聚丙烯装置中的挤压造粒厂房的设计为例，对上述问题进行分析与探讨。

1 工程概况

(l)设计内容：40kt/a聚丙烯装置的挤压造粒厂房。该厂房的模型采用PKPM构建，用SATWE计算地震作用下的内力以及变形情况，并用STAAD PRO软件来对计算结果进行分析与比较。

(2)工程条件：基本风压0.35kN/耐地面以上10m处；地震设防烈度7度(近震)；地面粗糙度B类；建筑场地类别Ⅱ类。

(3)厂房结构的特点：该建筑物共有5个结构层，底层有裙房，平面布置尺寸为6mX56m，高度gm；2层到5层均为单塔结构，平面尺寸为46mx30m，建筑建筑结构中共有两个电梯，分别在建筑的东端与西端。在建筑结构41m高的楼层上，有两台直径为7.5m，高度为24m，重量约600吨的聚丙烯装置。

2 结构方案

该建筑结构上所安装的设备非常不均匀，质量形心与刚度形心间存在着一定的差异，25m结构层的开洞面积超过结构层总面积的50%，属于《建筑抗震设计规范》相关标准中的楼板局部不连续的平面不规则类型；在41m高的厂房屋顶上方，分别架设了两台直径为7.5m，高度为24m，重量约为600吨吨聚丙烯装置，设备的架设点比较高，荷载直接聚集在了一个地方，明显的上面重下面轻，重量分布不均匀，当地震灾害发生时，很可能会给厂房整体结构带来极大的破坏，从而威胁厂房的使用安全。《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第3.6.2条规定：如果建筑结构的荷载不均匀，容易受到地震影响的话，应严格按照该规范中的规定来对建筑结构进行地震变形分析。本次厂房结构设计采用弹塑性时程分析法来进行分析。为比较框架结构和框架-剪力墙结构的差异，用SATWE对两种结构进行了计算和分析比较。

（1）《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010(以下简称JGJ3-2010)第3.4.5条规定：以结构扭转为主的第一周期T1与以平动为主的第一周期T1相比，建筑为A级高度的话，那么不能大于0.9；建筑为B级或者其他复杂性比较高的建筑，那么则不能大于0.85。周期比是实现建筑结构扭转效应控制的一个主要指标，其主要目的就是确保装置布置的合理性及可行性，使建筑整体的平衡性以及稳定性得到有效提高，避免结构扭转现象的发生。如果周期比与现有规范不相符的话，那么就代表该结构存在扭转效应，需要对建筑结构布置情况进行合理的调整，并增加周边构件的强度，从而实现结构整体强度的增加。

（2）JGJ3-2010第3.7.1条规定：在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移以及层间位移，建筑为A级高度的话，那么其不应超过该楼层平均值的1.5倍；如果建筑为B级高度或者其他复杂性比较高的建筑，那么则不能超过该楼层平均值的1.4倍。该规定是控制建筑结构扭转效应的一个重要指标。

（3）框架结构的柱轴压比已经超过JGJ3-2010第3.10.2条中柱轴压比的限值。其中框架结构和框架-剪切墙结构料仓下柱截面尺寸相同，均为1200mmx1200mm，如果采用框架结构，需加人柱截面(柱截面140mmx140mm时轴压比0.73)，才能满足规范的规定。

（4）GB50011-2010中第5.2.5条与JGJ3-2010第3.3.13条都规定楼层最小地震剪力系数应等于1.60%。该规定中之所以将剪力系数的最小值规定出来，主要是因为在地震作用的影响下，剪力系数是会在短时间内下降的，对于长期结构来说，计算出来的水平地震结构效应也可能过小。通过计算可以得知，再框架结构设计中，增加柱截面尺寸，可以有效满足结构的实际要求。不过，由于积压造粒厂房本身具有着很大的特殊性，在结构布置的过程中，很容易受到空间因素的限制。同时，近年来地震灾害越来越多，很多破坏性比较强的地震都会发生在抗震能力不强的地方，并且很多挤压造粒机设备都是厂房中比较重要的设备，价格比较昂贵，一旦发生地震灾害，结构整体如果承受不住地震所带来的破坏力，那么将会导致严重的损失。此外，由于挤压造粒长发本身的刚度比较小，在地震发生后，很容易出现严重的变形，严重的甚至会导致厂房倒塌，给厂房内的设备仪器带来极大的破坏，且会给厂房内工作人员的人身安全带来极大的威胁，影响厂房的正常使用。根据上述现象，结合聚丙烯装置两端的电梯井布置，在结构设计过程中，选择了抗震性能更强的框架结构-剪力墙结构。

3 设计中须注意的问题

在对挤压造粒厂房进行结构设计的时候，必须要对厂房结构的强度进行严格的计算，确保其强度能够达到变形要求，同时，还需要采取相应的措施来提高结构整体的可靠性。此外，在实际设计的时候，设计人员不可以过于依赖计算结果，需要对工程整体结构进行更加深入的分析与判断。

在选择结构构件配筋的时候，必须要严格遵守GB-50011-2010标准，确保结构的抗震强度能够符合标准要求。在结构框架设计过程中，设计人员需要全方位考虑问题，根据结构设计计算结果以及相关分析来对框架的轴压比、剪压比以及剪跨比进行控制，保证结构整体具备一定的的延性。此外，在设计过程中，还需要考虑现浇楼板对梁的加强作用，适当的增加柱截面，确保柱与梁强度的协调性，防止梁强柱弱现象的发生。