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1、2006第一期标准宣贯班第一期标准宣贯班JB/T4710-2005塔式容器塔式容器王者相王者相塔式容器塔式容器一、总则一、总则1.适用范围适用范围n适适用用于于H/D5，且且高高度度H10m裙裙座座自自支支承承的塔式容器：的塔式容器：nH总高；总高；nD塔壳的公称直径。塔壳的公称直径。n对不等直径塔式容器：对不等直径塔式容器：塔式容器塔式容器一、总则一、总则塔式容器必须是自支承的。塔式容器必须是自支承的。适用范围是考虑下述因素制定的：适用范围是考虑下述因素制定的：a.塔式容器振动时只作平面弯曲振动；塔式容器振动时只作平面弯曲振动；b.高高度度小小的的塔塔式式容容器器截截面面的的弯弯曲曲应应

2、力力小小，计计算算臂臂厚取决于压力或最小厚度。厚取决于压力或最小厚度。塔式容器塔式容器一、总则一、总则2.塔式容器应考虑的载荷和工况塔式容器应考虑的载荷和工况载荷：载荷：a.压力（含液柱静压力）载荷；压力（含液柱静压力）载荷；b.重力载荷；重力载荷；c.风载荷：顺风和横风向；风载荷：顺风和横风向；d.地震载荷：水平地震力和垂直地震力。地震载荷：水平地震力和垂直地震力。塔式容器塔式容器一、总则一、总则2.塔式容器应考虑的载荷和工况塔式容器应考虑的载荷和工况工况：工况：a.安装工况；安装工况；b.水压试验工况；水压试验工况；c.操作工况；操作工况；d.检修工况。检修工况。从载荷性质上分：可以分

3、为静载荷和动载荷从载荷性质上分：可以分为静载荷和动载荷。塔式容器塔式容器一、总则一、总则2.塔式容器应考虑的载荷和工况塔式容器应考虑的载荷和工况区别：区别：a.载载荷荷大大小小、方方向向甚甚至至作作用用点点等等不不随随时时间间变变化化的的是是静静载载荷，随时间变化的是动载荷。荷，随时间变化的是动载荷。b.动动载载荷荷使使结结构构产产生生加加速速度度，引引起起结结构构振振动动。振振动动过过程程中中结结构构的的位位移移和和内内力力随随时时间间变变化化，因因此此，求求出出来来的的解解是随时间有关的系列，而静载荷的解是单一的。是随时间有关的系列，而静载荷的解是单一的。c.动动载载荷荷计计算算与与结结

4、构构自自身身的的振振动动特特征征（如如自自振振频频率率或或周周期期、振振型型与与阻阻尼尼）有有关关，而而静静载载荷荷仅仅与与载载荷荷大大小小、约约束条件有关。束条件有关。塔式容器塔式容器一、总则一、总则3.设计压力与设计温度设计压力与设计温度对对工工作作压压力力小小于于0.1MPa的的内内压压塔塔式式容容器器、设设计计压力取不小于压力取不小于0.1MPa；由由中中间间封封头头隔隔成成两两个个或或两两个个以以上上压压力力室室的的塔塔式式容容器应分别确定其设计压力；器应分别确定其设计压力；裙裙座座壳壳的的设设计计温温度度取取使使用用地地区区月月平平均均最最低低气气温温的的最低值加最低值加10。塔

5、式容器塔式容器一、总则一、总则4.腐蚀裕量与最小厚度腐蚀裕量与最小厚度腐蚀裕量腐蚀裕量A.容器的塔体。容器的塔体。a)应应根根据据预预期期寿寿命命和和介介质质；利利用用金金属属材材料料的的腐腐蚀蚀速速率率确确定腐蚀裕量；定腐蚀裕量；b)各元件受到腐蚀程度不同时，分别确定其腐蚀裕量；各元件受到腐蚀程度不同时，分别确定其腐蚀裕量；c)介介质质：压压缩缩空空气气，水水或或水水蒸蒸汽汽，材材质质为为碳碳素素钢钢或或低低合合金钢时，腐蚀裕量不小于金钢时，腐蚀裕量不小于1毫米。毫米。塔式容器塔式容器一、总则一、总则4.腐蚀裕量与最小厚度腐蚀裕量与最小厚度腐蚀裕量腐蚀裕量B.裙座和地脚螺栓裙座和地脚螺栓

6、a)裙座腐蚀裕量取裙座腐蚀裕量取C2=2mm；b)地脚螺栓的腐蚀裕量，地脚螺栓的腐蚀裕量，取取C2=3mm。塔式容器塔式容器一、总则一、总则5.最小厚度最小厚度A.容器壳体容器壳体a)碳碳素素钢钢、低低合合金金钢钢制制为为2/1000的的内内直直径径、且且不小于不小于4毫米；毫米；b)高合金钢制，不小于高合金钢制，不小于3mm。塔式容器塔式容器一、总则一、总则5.最小厚度最小厚度B.裙座壳和地脚螺栓裙座壳和地脚螺栓a)裙裙座座壳壳的的最最小小厚厚度度没没有有要要求求，但但规规范范规规定定裙裙座座壳的各意厚度不得小于壳的各意厚度不得小于6mm。b)地地脚脚螺螺栓栓小小径径，规规范范并并无无限

7、限制制，但但工工程程上上一一般般不小于不小于M24，最大不超过最大不超过M100。塔式容器塔式容器一、总则一、总则6.许用应力许用应力A.塔式容器壳体（含裙座壳体）塔式容器壳体（含裙座壳体）按按GB150材料一章选取。材料一章选取。塔式容器塔式容器一、总则一、总则6.许用应力许用应力塔式容器塔式容器一、总则一、总则7载荷组合系数载荷组合系数K长期载荷效应与短期载荷效应不同。长期载荷效应与短期载荷效应不同。方方法法是是在在应应力力组组合合后后，其其许许用用应应力力（强强度度或或稳稳定定）乘以一个等于乘以一个等于1.2的载荷组合系数的载荷组合系数K。塔式容器塔式容器二、结构二、结构1.裙座

8、的型式，分为圆筒形和圆锥形两种。裙座的型式，分为圆筒形和圆锥形两种。要要求求：圆圆锥锥形形裙裙座座的的半半锥锥顶顶角角不不超超过过15，无无论论圆圆筒筒形形或或圆圆锥锥形形裙裙座座壳壳其其名名义义厚厚度度不不得得小小于于6mm。塔式容器塔式容器二、结构二、结构塔式容器塔式容器二、结构二、结构2.筒体与裙座的连接型式筒体与裙座的连接型式分分为为对对接接和和搭搭接接两两种种，对对接接要要求求：裙裙座座壳壳体体外外径径与与塔塔体体封封头头外外径径相相等等。搭搭接接分分为为搭搭接接在在封封头头与搭接在筒体上两种。与搭接在筒体上两种。塔式容器塔式容器二、结构二、结构2.筒体与裙座的连接型式筒体与

9、裙座的连接型式塔式容器塔式容器二、结构二、结构3.当当塔塔壳壳封封头头由由多多块块板板拼拼接接制制成成时时，拼拼接接焊焊缝缝处处的裙座壳应开缺口，如下图所示。的裙座壳应开缺口，如下图所示。塔式容器塔式容器二、结构二、结构4.当当塔塔式式容容器器下下封封头头的的设设计计温温度度大大于于或或等等于于400时时，应应设置隔气圈，如图所示。设置隔气圈，如图所示。塔式容器塔式容器二、结构二、结构5.塔塔式式容容器器操操作作过过程程中中，可可能能有有气气体体逸逸出出积积聚聚在在裙裙座座与与塔塔底底封封头头之之间间的的死死区区中中，它它们们有有些些是是易易燃燃，易易爆爆的的气气体体，有有些些是是具具有

10、有腐腐蚀蚀作作用用的的气气体体，会会危危及及塔塔器器正正常常操操作作或或检检修修人人员员的的安安全全，故故设设置排气孔，如图所示。置排气孔，如图所示。排气孔在裙座有保温或防火层时，应改为排气管。排气孔在裙座有保温或防火层时，应改为排气管。塔式容器塔式容器二、结构二、结构塔式容器塔式容器二、结构二、结构6.地脚螺栓座地脚螺栓座由由基基础础环环、筋筋板板、盖盖板板和和垫垫板板组组成成，结结构构如如图图所所示示，该该结结构构适适用用于于予予埋埋地地脚脚螺螺栓栓和和非非予予埋埋地地脚的情况。脚的情况。塔式容器塔式容器二、结构二、结构塔式容器塔式容器二、结构二、结构下下图图为为中中央央地地脚脚

11、螺螺栓栓座座结结构构，优优点点是是地地脚脚螺螺栓栓中中心圆直径小，用于地脚螺栓数量较少，需予埋。心圆直径小，用于地脚螺栓数量较少，需予埋。对对塔塔高高较较小小的的塔塔式式容容器器，地地脚脚螺螺栓栓座座可可简简化化成成单单环板结构。环板结构。优优点点：结结构构简简单单；缺缺点点：地地脚脚螺螺栓栓座座整整体体刚刚度度不不足。足。塔式容器塔式容器二、结构二、结构塔式容器塔式容器三、计算三、计算内内容容：自自振振周周期期；水水平平地地震震力力和和垂垂直直地地震震力力；顺顺风风向向风风振和横风向风振；塔的挠度计算四部分。振和横风向风振；塔的挠度计算四部分。1.自振周期自振周期A.名词术语：名词术语：

12、自自由由度度：指指振振动动过过程程中中任任何何瞬瞬时时都都能能完完全全确确定定系系统统在在空空间的几何位置所需的独立坐标数目。间的几何位置所需的独立坐标数目。振振型型：振振动动时时任任何何瞬瞬间间各各点点位位移移之之间间的的相相对对比比值值，即即整整个体系具有的确定的振动形态。个体系具有的确定的振动形态。一般取前三个振型，如下图所示。一般取前三个振型，如下图所示。塔式容器塔式容器三、计算三、计算体系的振动是由对称各振型的谐振叠加而来的复合振动。塔式容器塔式容器三、计算三、计算塔式容器塔式容器三、计算三、计算C高振型计算高振型计算按按附附录录计计算算，对对等等直直径径、等等壁壁厚厚的的塔塔

13、式式容容器器，可可近似取：近似取：T2=1/6T1 T3=1/18T1 塔式容器塔式容器三、计算三、计算塔式容器塔式容器三、计算三、计算2.水平地震力和垂直地震力水平地震力和垂直地震力名词术语：名词术语：震震源源：地地壳壳内内发发生生断断层层破破坏坏的的一一点点，实实际际上上断断层层面面积积很很大大，很难确定其中的一点，一般采用其几何中心代替。很难确定其中的一点，一般采用其几何中心代替。震中：震源在地表面的投影。震中：震源在地表面的投影。震中距：地表面上任一点距震中的直线距离。震中距：地表面上任一点距震中的直线距离。震级：表示地震大小的尺度，用震源释放能量大小度量。震级：表示地震大小的尺度

14、，用震源释放能量大小度量。烈度：某一地区地面各类结构物和建筑物宏观破坏程度。烈度：某一地区地面各类结构物和建筑物宏观破坏程度。塔式容器塔式容器三、计算三、计算2.水平地震力和垂直地震力水平地震力和垂直地震力名词术语：名词术语：基基本本烈烈度度：指指在在一一定定期期限限内内，一一个个地地区区可可能能普普遍遍遭遭遇遇到到的的最最大大烈烈度度，基基本本烈烈度度为为50年年超超越越概概率率为为10%的的烈烈度。度。设设防防烈烈度度：按按国国家家规规定定的的权权限限批批准准作作为为一一个个地地区区抗抗震震设防依据的地震烈度。设防依据的地震烈度。塔式容器塔式容器三、计算三、计算2.水平地震力和垂直地震

15、力水平地震力和垂直地震力名词术语：名词术语：设设计计基基本本地地震震加加速速度度：50年年设设计计基基准准期期超超越越概概率率为为10%的地震加速度取值；的地震加速度取值；七度区七度区八度区八度区九度区九度区 0.1g 0.2g 0.4g(0.15g)(0.2g)塔式容器塔式容器三、计算三、计算2.水平地震力和垂直地震力水平地震力和垂直地震力A.抗震设防目标抗震设防目标当当遭遭遇遇到到多多遇遇地地震震时时，塔塔式式容容器器处处于于正正常常使使用用状状态态（工工作作状状态态是是弹弹性性状状态态）；遭遭遇遇到到相相当当于于基基本本烈烈度度时时，结结构构进进入入弹弹塑塑状状态态，遭遭遇遇到到罕

16、罕遇遇地地震震时时，应应控控制制其其变变形形，避免倒塌避免倒塌塔式容器塔式容器三、计算三、计算塔式容器塔式容器三、计算三、计算b)地震影响系数谱的特征地震影响系数谱的特征塔式容器塔式容器三、计算三、计算塔式容器塔式容器三、计算三、计算i)制定该反应谱时，取阻尼比制定该反应谱时，取阻尼比=0.05；max=2.25。ii)曲线由四部分组成：曲线由四部分组成：上上升升段段、平平台台段段、下下降降区区段段1（或或称称曲曲线线下下降降段段）和和下下降降区段区段2（又称直线下降段）。又称直线下降段）。iii)曲曲线线有有三三个个拐拐点点，对对应应的的自自振振周周期期为为0.01，Tg，5Tg

17、，Tg一一土土壤壤的的卓卓越越周周期期。与与场场地地上上类类另另和和地地震震分分组组有有关。场地土壤分四类：关。场地土壤分四类：、地震分组分三组：第一组、第二组和第三组。地震分组分三组：第一组、第二组和第三组。塔式容器塔式容器三、计算三、计算）曲曲线线的的平平台台段段为为加加速速度度控控制制段段；下下降降区区段段1为为速速度度控控制段；下降区制段；下降区段段2为位移控制段。为位移控制段。T很很小小时时，结结构构刚刚度度大大，加加速速度度控控制制，T很很大大结结构构很很柔柔，位移控制。位移控制。塔式容器实际阻尼不一定等于塔式容器实际阻尼不一定等于0.05，对曲线要修正。，对曲线要修正。塔式容器

18、塔式容器三、计算三、计算塔式容器塔式容器三、计算三、计算塔式容器塔式容器三、计算三、计算塔式容器塔式容器三、计算三、计算3.顺风向风振和横风向风振顺风向风振和横风向风振A.顺风向风振顺风向风振a）名词术语名词术语风风压压：当当风风以以一一定定速速度度运运动动时时，垂垂直直于于风风向向的的平平面面上上所受到的压力。所受到的压力。基基本本风风压压：风风载载荷荷的的基基准准压压力力，按按我我国国荷荷载载规规范范规规定定为为十十米米高高度度处处五五十十年年一一遇遇十十分分钟钟的的最最大大平平均均风风速速，按按Q=1/2v2计计算算得得出出的的，新新标标准准规规定定，不不得得

19、小小于于0.3KN/m2 塔式容器塔式容器三、计算三、计算3.顺风向风振和横风向风振顺风向风振和横风向风振地地面面粗粗糙糙度度：风风在在到到达达结结构构以以前前吹吹越越过过2公公里里范范围围内内的的地地面面时时，描描述述该该地地面面上上不不规规则则障障碍碍分分布布状状况况等等级级分分为为A、B、C、D四级。四级。平平均均风风：在在风风的的顺顺风风向向时时程程曲曲线线中中超超过过10分分钟钟以以上上的的长周期部份长周期部份脉脉动动风风：在在风风的的顺顺风风向向时时程程曲曲线线中中通通常常只只有有几几秒秒钟钟的的短周期成分。短周期成分。塔式容器塔式容器三、计算三、计算3.顺风向风振和横风向风

20、振顺风向风振和横风向风振重现期：是指连续两次超过某一数值的时间间隔。重现期：是指连续两次超过某一数值的时间间隔。体体型型系系数数：是是指指风风作作用用在在物物体体表表面面上上所所引引起起的的实实际际压压力力（或或吸吸力力）与与风风速速度度压压（即即q=1/22）的的比比值值。此此值值一一般般采采用用风风洞洞试试验验或或实实测测确确定定。对对圆圆截截面面K1=0.7，平平面面K1=1.4。高高度度变变化化系系数数：任任意意高高度度处处风风压压与与10米米高高度度处处的的风风压压之之比比，它它是是与与高高度度和和地地面面粗粗糙糙度度有有关关的的系系数数，荷荷载载规规范规定为指数规律：范规定为指数规

21、律：fi=c(h/10)塔式容器塔式容器三、计算三、计算3.顺风向风振和横风向风振顺风向风振和横风向风振地面粗糙度地面粗糙度 A B C DC 1.379 1.00 0.616 0.318 0.24 0.32 0.44 0.60塔式容器塔式容器三、计算三、计算3.顺风向风振和横风向风振顺风向风振和横风向风振脉脉动动增增大大系系数数i，表表示示脉脉动动风风作作用用下下塔塔式式容容器器的的振振幅幅与与将将脉脉动动载载荷荷以以静静力力方方式式作作用用在在塔塔式式容容器器上上所所产产生的位移之比。它就是动力放大系数。生的位移之比。它就是动力放大系数。脉脉动动影影响响系系数数i，反反映映脉脉动动风风

22、压压沿沿高高度度变变化化及及其其空空间间相相关关性性的的系系数数。振振型型系系数数zi塔塔式式容容器器的的顺顺风风向向计计算算公公式式仅仅考考虑虑了了第第一一振振型型风风振振，多多自自由由度度体体基基本本振振型的顺风的风振。型的顺风的风振。塔式容器塔式容器三、计算三、计算3.顺风向风振和横风向风振顺风向风振和横风向风振b）计算公式计算公式平均风压对塔式容器静力作用平均风压对塔式容器静力作用P1=K1fiqoAi脉动风压对塔式容器动力作用脉动风压对塔式容器动力作用P2=K1viziAi/fiP=P1+P2=K1fiqoAi(1+vizi/fi)令令K2=1+vizi/fi所以所以P=K1K2f

23、iqoAi 塔式容器塔式容器三、计算三、计算3.顺风向风振和横风向风振顺风向风振和横风向风振B.横风向风振横风向风振条条件件：当当H/D15，且且H30米米时时，还还应应按按规规范范附录进行横风向风振计算。附录进行横风向风振计算。塔式容器塔式容器三、计算三、计算3.顺风向风振和横风向风振顺风向风振和横风向风振a)产生的原因产生的原因塔式容器塔式容器三、计算三、计算3.顺风向风振和横风向风振顺风向风振和横风向风振b）是否发生共振的判别。是否发生共振的判别。vvc1 不需考虑塔器共振不需考虑塔器共振vc1vvc2 必须考虑第一振型振动必须考虑第一振型振动vvc2 考虑一、二振型，取最大值。

24、考虑一、二振型，取最大值。塔式容器塔式容器三、计算三、计算塔式容器塔式容器三、计算三、计算塔式容器塔式容器三、计算三、计算）等效静力作用方式）等效静力作用方式可可以以有有三三角角形形分分布布、均均布布和和振振型型函函数数形形式式三三种种，标标准取图中准取图中b b）。）。塔式容器塔式容器三、计算三、计算d d）计算方法计算方法任意计算截面任意计算截面第第j振型的共振弯矩。振型的共振弯矩。塔式容器塔式容器三、计算三、计算d d）计算方法计算方法塔式容器塔式容器三、计算三、计算d d）计算方法计算方法塔式容器塔式容器三、计算三、计算塔式容器塔式容器三、计算三、计算塔式容器

25、塔式容器三、计算三、计算塔式容器塔式容器三、计算三、计算B.B.应力组合及许用值应力组合及许用值*括号为外压操作的塔式容器括号为外压操作的塔式容器塔式容器塔式容器三、计算三、计算5.地脚螺栓地脚螺栓地地脚脚螺螺栓栓计计算算方方法法有有：维维赫赫曼曼法法、泰泰勒勒和和极极限限载载荷法，如图所示规范给出的是维赫曼法荷法，如图所示规范给出的是维赫曼法塔式容器塔式容器三、计算三、计算塔式容器塔式容器三、计算三、计算实例：塔径实例：塔径D Do o=2159mm =2159mm H H=27000mm =27000mm D D2 2=2061mm =2061mm D D1 1=2463

26、mm=2463mm操作质量：操作质量：m mo o=71000kg=71000kg m mminmin=25100kg =25100kg M M=1.37710=1.377109 9NmmNmm按维赫曼法按维赫曼法 A As s=123cm=123cm2 2按泰勒法按泰勒法 A As s=86cm=86cm2 2极限载荷法极限载荷法 A As s=75.1cm=75.1cm2 2地地脚脚螺螺栓栓应应对对称称布布置置，应应取取4 4的的倍倍数数，当当D D800mm800mm时时，允允许许采用采用6 6个地脚螺栓。个地脚螺栓。塔式容器塔式容器三、计算三、计算6.6.塔的挠度计算塔的挠度计算A.

27、A.原因原因B.B.载荷载荷塔式容器塔式容器三、计算三、计算塔式容器塔式容器三、计算三、计算6.6.塔的挠度计算塔的挠度计算C.C.控制值：按工程设计要求确定控制值：按工程设计要求确定各国及设计公司对挠度要求各国及设计公司对挠度要求 y y=H/160=H/160尺尺 y y=H/170=H/170尺尺 y y=H/200=H/200 y y=H/450=H/450 y y=D D2000mm 2000mm H H/200/20010001000D D2000mm 2000mm H H/D DD D1000mm 1000mm H H/100/100 塔式容器塔式容器四、制造、检验与验收四、制造、检验与验收A.A.外形尺寸公差。外形尺寸公差。B.B.需需进进行行整整体体热热处处理理的的塔塔式式容容器器，热热处处理理前前应应将将连连接接件件（如如梯梯子子、平平台台连连接接件件，保保温温圈圈、防防炎炎固固定定件件，吊吊耳耳）等焊在塔壳上。等焊在塔壳上。C.C.需作磁粉或渗透检测：需作磁粉或渗透检测：a)a)塔塔壳壳材材料料标标准准抗抗拉拉强强度度540540MPaMPa时时，裙裙座座与与塔塔壳壳的的焊焊接接接头；接头；b)b)吊耳与塔壳之间焊接接头吊耳与塔壳之间焊接接头

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