钢造粒塔的抗震分析与研究
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[摘要] 应用STWE软件对某工程造粒塔进行结构抗震计算与分析， 通过地震时程分析，对结构进行了在三条地震波下弹性时程分析计算，得到了结构的自振特性以及结构在各个方向的主振型和各层间位移。利用时程分析，研究该体系在地震过程中的振动情况，更真实地了解其反应，其得到的计算结果用来反分析及验算，优化设计，更好的运用于实际工程。
[关键词] 造粒塔；STWE；抗震分析；
1.引言
高塔造粒进行复合肥生产，能够解决传统复合肥氮的含量不高的问题，更容易生产出作物实际需要配比的复合肥。而在造粒塔的设计中，以前的造粒塔工程多采用钢筋混凝土结构，其施工麻烦进度慢，且许多设计者为了在结构上满足塔体抗震性，而把复合肥的生产装置放在塔底。虽然在抗震上满足了一定的要求，但是这也增加了复合肥工艺生产的复杂性。根据这一实际生产现状，本工程改变传统化工塔的结构设计形式，采用钢管混凝土结构，其截面小、刚度大、延性高、耗能容量大且在钢管混凝土柱之间加设双杆件支撑，从结构体系和结构构件上保证塔体的稳定，利于抗震。通过在结构上的改进，复合肥生产厂可以把生产设备放到造粒塔的顶部，这缩短了物料在系统中的运行周期，使工艺生产大大简化。本工程采用钢结构，加快了施工进度。我国处于地震多发区，建筑抗震设计是工程界十分重视的问题。因此，抗震设计也成为造粒塔设计中需要重点注意的问题。
2.工程概况
该结构平面布置如图1所示，由11mx7.8m的矩形框架和一个直径为15.6m的圆筒组成。
框架部分为楼梯，电梯及提升机间，标准层高为3.6m；圆形部分为造粒塔，用于化工生产，其从0m到81m为中空圆筒，上部为设备平台，分别设在81m，84m，87.5m，92m，95m，98m，建筑总高度98m。外维护采用压型钢板，中空圆筒部分采用玻璃钢作防腐内维护。
3.结构体系布置
结构是由钢管混凝土柱和剪力墙组成的筒体结构，柱子在54.800m标高以下为630x9，54.800m标高以上600x8，管内浇筑C40的混凝土。
为了减轻结构自重，圆筒部分81m以下各层横梁采用空心钢管，以？377×8和2×？80×8为主，矩形框架部分各层横梁采用工字型钢。此外矩形框架和圆筒部分也都采用空心钢管为支撑。按照“强柱弱梁，强节点弱构件”的抗震设计要求，通过在柱与柱之间加设双杆件支撑，利用柱间支撑的屈服来吸收和消耗地震能量，使结构构件之间的连接可靠和具有较好的延性及竖向刚度，能满足传递地震力时的承载力要求和适应地震时大变形的延性要求，从而保证整个结构的安全。整个框架透视图2所示。
4.结构计算和分析
该工程抗震设防烈度为6度，场地土类别为II类，基本风压.。主要考虑的荷载有：楼面恒荷载、活荷载，设备荷载，x和y方向的风荷载，x和y方向的水平地震作用。
本工程假定斜杆支撑与塔柱为铰接连接，采用STWE对结构进行地震时程分析，根据大量的计
时程分析是一种直接动力分析方法，它通过动力方法计算得到里程波作用的各时刻各个质点的位移、速度、加速度以及各构件的内力，反映地面运动的方向、特性及持续作用的影响。从理论上讲，时程分析方法比反应谱法更为先进，实际工程中，常使用时程分析方法来校核结构是否存在承载力、刚度等方面的薄弱部位，以避免大震下的结构倒塌。它最大的优点就是可得到结构各构件在任意时刻的内力与变形，特别是在强烈的地震作用下开裂乃至进入塑性时的内力和变形，发现薄弱楼层，进行变形验算，控制使用阶段的变形和防止倒塌的极限层间变形。
依据我国《建筑抗震设计规范》第5.1.2条的规定：“采用时程分析时，应按建筑场地和设计地震分组选用不少于两组的实际强震记录和一组人工模拟的加速度时程曲线，其平均地震响应系数应与振型分解反应谱法所采用的地震响应系数在统计意义上相符”，本工程根据场地土的类型选取LAN1-2兰州人工波，TH2TG035天然波，TH4TG035天然波。
4.1 结构动力特性
5.结束语
该工程在6度地震作用下的顶点位移、层间位移基本满足现行规范的限值。通过对计算结果的分析，本工程改变传统化工塔的结构设计形式，在钢管混凝土柱之间加设双杆件支撑，通过柱间支撑的屈服来吸收和消耗地震能量，使结构构件之间的连接可靠和具有较好的延性及竖向刚度，能满足传递地震力时的承载力要求和适应地震时大变形的延性要求，从而保证整个结构的安全。通过在结构上的改进，从而提高生产能力。
参考文献
1.建筑抗震设计规范（GB50011-2001），中国建筑工业出版社，2001
2.郝际平，王迎春，张俊峰，钢结构造粒塔设计，石油和化工设备，2007：36-38
3.盛朝晖，陈淮，巨型框架结构的抗震分析，工业建筑，2006，36：192-194