探析石油化工控制室钢筋混凝土侧墙抗爆设计的动力计算方法

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发布时间：2021-10-22

资料介绍

随着石油化工生产装置规模的不断扩大，石
油化工生产装置高温、高压、易燃、易爆的特性，
装置发生爆炸的可能性及危险性逐步升级。石油
化工装置的控制室作为生产装置自动化操作控制
的枢纽，操控着整个装置的运行状态，在爆炸事
故中必须确保控制室结构不发生整体破坏并能保
证人员的人身安全，避免结构出现突然连续倒塌
及由此产生的次生灾害，保证局部受损的结构构
件经过简单维护就可以恢复正常的使用功能，使
经济损失降至最低。这就要求控制室结构设计应
具备一一定的抗爆能力，满足现代化工生产装置的
需要。爆炸荷载为动荷载，具有偶然性，在爆炸
的瞬间会释放出巨大的能量，主要以冲击波或压
力波的形式作用于建筑物，使建筑物表面受到很
大的压力而损坏。控制室的抗爆受力体系由前墙、
侧墙、后墙及屋盖组成，其中，侧墙的受力比较
复杂，本文重点讨论侧墙的抗爆设计。
1 侧墙的动力弹塑性设计
1．1 定义
抗爆控制室的侧墙是根据爆炸源的方位定义
的，爆炸冲击波的传播方向与墙体面方向 (矢量
的)平行的墙体，被称之为前墙，与之垂直的墙
体，被称之为侧墙，侧墙与前墙正交垂直布置。
1．2 受力特点
侧墙在爆炸荷载作用下呈双向受力状态，平
面内计算模型是一竖向悬臂构件，承受屋面板传
来的水平爆炸动反力；平面外计算模型可简化为
单跨竖向简支构件，一端铰接于屋面板，另一端
与基础铰接，为达到侧墙与基础铰接目的，侧墙
与基础连接节点处墙纵筋不直接锚人基础内，二
者采用 x型交叉钢筋连接。
1．3 动力分析方法
侧墙采用单自由度体系进行构件的动力分析，
其动力方程为：
mⅡ+KY= (1)
= K,JKL (2)
式中，K 为考虑了荷载、刚度、质量的传递系
数；K 为质量传递系数，计算方法见附录 D；m
为构件质量，kg；a为质点运动加速度，m／s ；K
为荷载或刚度传递系数，计算方法见附录 D；K为
构件刚度，计算方法见附录 D；Y为质点位移，m；
F。为作用在构件上的力 (时间的函数 )，N。
1．4 弹塑性设计
爆炸冲击波是一种瞬间作用的巨大荷载，为
充分利用构件的承载能力，吸收爆炸能量，构件
设计应按弹塑性工作阶段考虑，侧墙的弹塑性设
计需考虑以下三个方面：①平面外按弹塑性设计，
其支座转角满足 0 ≤ [0]；②平面内按弹性考虑，
其延性比满足 d≤ [ ] =1；③侧墙平面内、外
共同作用，根据文献 3，侧墙平面内、外共同作用
应满足相关公式( d／[ ])i +(e ／[0])O ≤1。