赵 寰

(方略建筑设计有限责任公司，北京 100142)

PVC包装厂房抗震设计

赵 寰

(方略建筑设计有限责任公司，北京 100142)

介绍了如何计算PVC包装厂房料仓的地震作用力，进行了PVC包装厂房的抗震设计,主要通过底部剪力法计算料仓的地震作用力，施加在下部框架结构上，然后用PKPM软件进行建模计算,这种方法概念清楚，计算简单且计算结果较保守，满足使用要求。

PVC，料仓，抗震

PKPM是国内结构工程师进行结构设计时使用的主流软件。它在进行民用建筑结构设计时有较好的适用性，但是在进行工业建筑结构设计时，由于工业建筑设计常常有较强的特殊性，这就需要结构设计师根据实际情况，结合力学概念和工程经验，对计算模型进行必要的简化模拟。PVC包装厂房框架上的料仓具有质量大，重心高的特点，如何在PKPM模型中模拟它，进行抗震验算就属于这种情况。

1 工程概况

1)工程名称:某化工厂10万t/年PVC装置。

2)自然条件：地面粗糙度为B类，地震基本烈度为7度(第一组)，设计基本地震加速度0.1g。混凝土结构框架抗震等级为三级。

3)工艺条件:料仓框架为两层，结构总高为14 m，支承2个料仓。料仓直径5.4 m，操作重3 200 kN，支座以上仓体高度17.4 m。框架为钢筋混凝土结构，料仓为钢结构。

2 抗震分析

2.1结构形式

1)钢结构框架在工业厂房结构设计中应用较广。钢结构具有质量轻，强度高，制造周期短，建造速度快的优点。但是由于料仓自重大，在地震作用下，将会产生很大的水平力，若采用钢结构框架则需要布置较强的支撑体系，费用较高。

2)钢筋混凝土框架是结构工程中常用的一种结构形式，钢筋混凝土框架结构施工方法简单，防火性能好，无需专门维护，费用较低，相关研究与规范比较成熟。在地震作用下钢筋混凝土框架结构比钢结构框架侧向刚度大。

综上所述，本工程采用混凝土框架结构。

2.2计算分析

PVC包装厂房具有质量大，重心高的特点，地震作用对计算起控制作用。规范中采用的地震作用计算方法有:底部剪力法,振型分解反应谱法,时程分析法。振型分解反应谱法是把混凝土框架、钢料仓和物料当成一个整体研究，这显然不符合实际情况。实际上地震作用是通过基础传至混凝土框架，然后再通过混凝土框架上的地脚螺栓传至钢料仓和物料，从计算简图的角度，混凝土框架，料仓和物料应该看作三个独立的质点。料仓与框架的地脚螺栓连接是否能保证体系的协调性较难确定。对于料仓当出现半空半满的工况时，可能在物料达到某一高度时产生共振放大地震作用。由于储料情况不同，各料仓自振周期不同，同一时刻自振形式也不同。料仓对支承结构可能会产生较强的扭转作用。综上所述采用振型分解反应谱法精确计算类似PVC包装厂房的料仓类结构的地震作用比较困难，需要更完备的理论，同时还需要做实验验证。而时程分析法主要用于超高层建筑的抗震分析。根据《抗规》5.1.2条-1高度不超过40 m，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构可采用底部剪力法。料仓刚度和质量并不均匀，采用底部剪力法计算并不准确，但是底部剪力法概念清楚，计算简单且计算结果较保守满足使用要求。所以本文采用底部剪力法对该结构进行分析。

3 抗震计算

采用GB 50011—2010建筑抗震设计规范附录H.1.5条的公式：

Fs=αmax(1.0+Hx/Hn)Geq。

其中，Fs为设备或料斗重心处的水平地震作用标准值；αmax为水平地震影响系数最大值；Geq为设备或料斗重力荷载代表值；Hx为设备或料斗重心至室外地坪的距离；Hn为厂房高度。

M=Fs×h。

其中，M为设备或料斗产生的附加弯矩标准值；h为料仓重心到底部支撑点的垂直距离。

其中，Ni为地脚螺栓所受到的拉力标准值；yi为螺栓群形心轴至螺栓的最短距离。

因为每个螺栓受到的拉力不一样大且螺栓较多，所以可以偏保守的取最大值简化成线荷载输入在PKPM模型中支撑料仓的弧梁上，中性轴另一侧螺栓受到的压力同此处理办法。

在进行PKPM建模计算的过程中有两个参数应引起注意：

1)活荷载折减系数——此系数可选择不折减或按照GB 50191—93构筑物抗震设计规范8.2.6条折减系数取0.9。

2)活荷载重力荷载代表值组合系数——因为料仓部分活荷载已按螺栓的拉压力考虑，此系数应有较大折减，取不加拉压力时楼面活荷载与加拉压力楼面活荷载的比值再乘0.5。

此外还应该参考GB 50191—93构筑物抗震设计规范8.2.12条考虑扭转效应。同时还应参考GB 50191—93构筑物抗震设计规范贮仓部分相关部分进行弯矩、剪力调整采取相应抗震构造措施。

4 结语

本文从概念设计的角度结合PKPM软件的实际情况对PVC包装厂房进行了分析、计算，对类似结构也有借鉴意义。但是因为本工程的复杂性，如果需要进行更精确的分析就需要使用功能更完备的软件对工程实际情况进行更真实的模拟，同时对计算结果进行试验验证。

[1] GB 50191—93,构筑物抗震设计规范[S].

[2] GB 50011—2010,建筑抗震设计规范[S].

[3] 蔡 琳.石化装置中料仓框架的结构设计[J].江西化工，2007(3)：103-105.

EarthquakeresistantdesignofPVCpackagingplant

ZhaoHuan

(FanglveArchitectureStudio,Beijing100142,China)

This paper mainly introduces how to calculate seismic forces of stock bin and perform earthquake resistant design of PVC packaging plant. We calculate seismic forces of stock bin by equivalent base shear method, apply force on base frame structure, and use PKPM to model calculation. This method has charateristics of clear concept, simple calculation and satisfactory result.

PVC, stock bin, earthquake resistant

TU973.31

A

1009-6825(2017)26-0055-02

2017-07-06

赵 寰(1977- )，男，工程师