大型塔器桁架内件结构设计和计算.pdf

渡米 P石油化工设计 etrochemical Design 大型塔器桁架内件结构的设计与计算 逄金娥 ，王长城 (1．中国石化工程建设有限公司，北京 100101；2．SEW传动设备(天津)有限公司，天津300457) 摘要 ：桁架具有材料荷载较大的工况利用率高、结构轻巧、利于塔内介质径向流动等优点，在大跨度 塔 内件支撑中逐渐得到应用；在探讨了形式选择 、载荷作用点传到支座端部支撑设置前提下，分析了如何 确定塔器支撑用桁架的杆件截面形式、斜杆角度和高跨 比；详细介绍 了如何进行平面桁架桁架的强度、刚 度和稳定性计算，尤其是如何计算梁的最大挠度和长细比；阐述了侧向支撑的设置前提和设置方式，如何 进行腹杆与弦杆间的连接节点设计；为了在能够在满足使用要求的前提下尽量减轻桁架的重量，讨论 了 如何进行桁架进行优化设计，找到最合理的设计序列。 关键词：桁架 强度 挠度 稳定性 侧 向支撑 优化设计 1 端部支撑的设置 3 桁架的计算 在塔器设备中，塔盘、填料格栅必须具有很高 在设计桁架的过程中，需要对其强度、稳定性 的水平度。因此支撑系统要选择平面桁架，即上、 和挠度进行核算计算。在理论的平面桁架结构 下弦是相互平行 的直杆，中间用腹杆 (斜杆和竖 中，假设各杆轴线和载荷作用线都在 同一平面 内， 杆)连接。对于大塔的桁架，两端常用支腿 (牛腿) 故所有杆件都是铰接的二力杆，只承受轴力。 支撑 ¨J。牛腿 的位置可以选择在上弦或下弦。 3．1 杆件的强度计算 出于桁架稳定性的考虑，支撑点最好与载荷 通常对于上下弦杆，中间部位杆件的轴力最 作用点处于同一平面上。即：若塔盘放置在桁架 大；对于腹杆，最外侧杆所受的轴力最大。杆件 内 的上表面，支撑点应优先设置在上弦杆；若塔盘 吊 力强度的满足条件 ：or=N／A-fo 在桁架的下表面，支撑点应优先设置在下弦杆 [见 上式中：7 最大 内力； ——杆件横截面 图1(a)和(b)]。本文仅讨论上弦受压情况。 中的轴向应力；A——杆件的截面积 产__钢材在 设计温度下的许用应力 (MPa)。用于塔内件支撑 的桁架，上弦主要受到竖向均布载荷作用，因此需 【a) fb1 考虑节间载荷引起的局部弯矩。 由于端点处的支撑作用较强，故端节间的正 图1 上弦杆受压示意 2 桁架形式的选择 弯矩M =0。8Mo；其他节间的弯矩 M =0．6M。。 其中 是将单个上弦杆视为简支梁计算出的弯 塔 内件支撑因腹杆布置方式不同，可选择的 平面桁架形式主要有：V形、人字形和 N形，如 矩。在考虑到局部弯矩后，上弦杆的强度满足条 件 ：Or=N／A + ／ ≤ 式中， ——上弦杆 图2(a)～图2(c)。 局部弯矩； ——弯矩作用平面内对x轴 (强轴) 的抗弯截面模量。 (a)V形 收稿 日期 ：2012—40 —15。