第六章塔設備的機械設計(2)

2024/1/25第八章塔設備的機械設計8.1塔體與裙座的機械設計8.2塔體與裙座的機械設計舉例8.3板式塔結構8.4填料塔結構2024/1/25第八章塔設備的機械設計本章重點：板式塔的基本結構和塔設備的應力校核本章難點：地震載荷、風載荷的計算

2024/1/258.1.1塔體厚度的計算（3）風載荷計算順風向振動由于不恒定的風力直接作用在塔體上，產生與風向相同的順風向振動，與風速的大小及其變化有關，又稱為風的載荷振動，造成風彎矩，在迎風面的塔壁和裙座體壁引起拉應力，背風面一側引起壓應力；

橫風向振動由于風力繞過塔的兩側時形成的與風力風向垂直的橫風向振動，又稱為風的誘導振動。2024/1/258.1.1塔體厚度的計算

塔設備迎風面的風壓值隨設備高度的增加而增加，所以，將風壓值按設備高度分為幾段，且假設每段風壓值均布于塔設備的迎風面上。0—0截面：塔設備的基底截面；1—1截面：裙座上人孔或較大管線引出孔處的截面；2—2截面：塔體與裙座連接縫處的截面。

2024/1/258.1.1塔體厚度的計算

基本風壓值（q0）：各地離地面10m高處的風壓值。兩相鄰計算截面間的水平風力式中：2024/1/258.1.1塔體厚度的計算K1——體形系數，取K1＝0.7；K2i——塔器各計算段的風振系數，當塔高H≤20m時，取K2i＝1.70，當H＞20m時，按下式計算：q0

——10m塔處基本風壓值，N/m2，見表8－4；fi——風壓高度變化系數，按表8－5查??；li——同一直徑的兩相鄰計算截面間距，mm；Dei——塔器各計算段的有效直徑，mm；2024/1/258.1.1塔體厚度的計算當籠式扶梯與塔頂管線布置成180o時

Dei＝Doi+2δsi+K3

+K4

+d0

+2δps當籠式扶梯與塔頂管線布置成90o時，取下列二式中較大值：

Dei＝Doi+2δsi+K3+K4Dei＝Doi+2δsi+K4+d0+2δps2024/1/258.1.1塔體厚度的計算式中Doi—塔設備各計算段的外徑，mm；

δsi—塔設備第i段的保溫層厚度，mm；K3—籠式扶梯當量寬度，無確切數據時，取400mm；do—塔頂管線的外徑，mm；

δps—管線保溫層厚度，mm；K4—操作平臺當量寬度，其中，l0—操作平臺所在計算段的長度，mm；

∑A—平臺構件的投影面積（不計空擋的投影面積）（mm2）。2024/1/258.1.1塔體厚度的計算風彎矩塔設備作為懸臂梁，在風載荷作用下產生彎曲變形。任意計算截面I－I處的風彎矩按下式計算：2024/1/258.1.1塔體厚度的計算（4）偏心載荷計算偏心載荷所引起的彎矩為：

Me＝mege式中

me

－偏心質量，kg；

e－偏心質量的中心至塔設備中心線的距離，mm。2024/1/258.1.1塔體厚度的計算3.塔體穩(wěn)定校核（1）先假定筒體有效厚度δei,計算壓力在塔體中引起的軸向應力σ1：重量載荷及垂直地震力在塔體中引起的軸向應力σ2：式中

mi－i——任意計算截面i－i以上塔體承受的操作或非操作時的質量，kg。Fv

i－i僅在最大彎矩為地震彎矩參與組合時計入。2024/1/258.1.1塔體厚度的計算彎矩在塔體中引起的軸向應力σ3：式中

Mmax

i－i——計算截面處的最大彎矩，取風彎矩或地震彎矩加25％風彎矩兩者中較大值與偏心彎矩之和。即Mmaxi-i=Mw+MeMmaxi-i=ME+25%Mw+Me取大值。2024/1/258.1.1塔體厚度的計算

（2）求出最大組合壓應力根據塔設備在操作時或非操作時各種危險情況對σ1、σ2、σ3進行組合，求出最大組合軸向壓應力σmaxi－i。內壓操作的塔設備，最大組合軸向壓應力出現在停車情況；圖(a)

外壓操作的塔設備，最大組合軸向壓應力出現在正常操作情況；如圖(b)2024/1/258.1.1塔體厚度的計算（3）穩(wěn)定性校核求出最大組合軸向壓應力，并使之等于或小于軸向許用壓應力[σ]cr值。許用軸向壓應力按下式求取：式中B—按6.2節(jié)“筒體軸向壓應力的驗算”（P172）求?。?/p>

[σ]t—材料在設計溫度下的許用應力，MPa；

K—載荷組合系數，取K＝1.2。2024/1/258.1.1塔體厚度的計算4、塔體拉應力校核（1）假定筒體有效厚度δei

計算壓力在塔體中引起的軸向應力σ1

重量載荷及垂直地震力在塔體中引起的軸向應力σ2

彎矩在塔體中引起的軸向應力σ3（2）求出最大組合拉應力

內壓操作的塔設備，最大組合軸向拉應力出現在正常操作情況；在危險截面2－2上的分布情況如圖(8－13)

2024/1/258.1.1塔體厚度的計算

外壓操作的塔設備，最大組合軸向拉應力出現在非操作情況；在危險截面2－2上的分布情況如圖(8－14)。（3）塔體拉應力校核

計算出的最大組合軸向拉應力應滿足下式：如厚度不能滿足上述條件，須重新假設厚度，重復上述計算，直至滿足為止。2024/1/258.1.1塔體厚度的計