高塔基础设计与计算PDF电子书下载

第一章 概述 1

一、塔设备的用途及其构造 1

1.塔设备在石油化工生产中的作用 1

2.塔设备的分类和塔体结构 2

3.塔设备的发展及现状 4

二、塔设备的功能及对基础的要求 4

1.石油化工生产对塔设备的要求 4

2.塔盘结构对基础的要求 4

3.塔设备裙座与塔基础的共同作用要求 7

三、塔基础的类型 8

1.按塔基础结构形式分类 8

2.按塔基础形状分类 11

四、塔基础的设计原则 12

五、塔基础的技术经济分析 15

六、塔基础的现状与发展 16

1.两器框架的结构改革 16

2.尿素合成塔高框架采用滑模施工 21

3.装配式大厚板构架式塔基础的应用 23

4.预制装配式圆环形框架 24

5.薄壳基础在塔基础中的应用 24

七、施工新技术、新材料得到推广应用 25

1.高性能混凝土(HPC)的应用 25

2.U 型混凝土膨胀剂(UEA)的推广应用 26

3.无粘结预应力技术应用 27

4.土钉、土锚支护在基坑工程中的应用 27

6.高塔设备的整体制作吊装 28

5.静态爆破技术的应用 28

7.高塔设备的大件运输 29

8.强夯处理抛石填海地基 30

第二章 塔基础的荷载 31

一、荷载分类 31

二、重力荷载 32

三、荷载效应组合 36

1.塔设备上的风力特性 37

四、风荷载 37

2.高塔风力特性的实测 39

3.风压高度变化系数μz 42

4.风荷载体型系数μz 44

5.风振系数βz 70

6.风荷载扩大系数μe 72

7.塔型构筑物风力的简捷计算 75

五、高塔设备的动力特性 80

1.自振特性计算的理论公式 81

2.塔设备自振特性实测 83

3.“建筑结构荷载规范”中关于石油化工塔设备自振周期的计算 86

4.根据实测的自振特性，推导塔设备自振周期及振型的计算公式 99

六、地震作用 114

1.抗震设计的基本地震烈度 115

2.地震作用和抗震验算 118

3.水平地震作用的简化计算 126

1.基础底板的设计 130

一、圆柱式塔基础设计 130

第三章 圆柱式及圆筒式塔基础 130

2．圆柱台座设计 147

二、圆筒式塔基础设计 183

1.基础底板的设计 183

2.圆筒环形截面偏心受压构件计算 192

三、塔基础的构造设计 253

1.材料及一般构造要求 253

2.混凝土保护层 258

3.钢筋的锚固 259

4.圆柱式塔基础构造 261

5.圆筒式塔基础构造 262

6.地脚螺栓锚固 265

第四章 框架式塔基础 273

一、环形框架式塔基础设计 273

1.环形框架的简化计算 273

2.用有限单元法解空间环形框架 284

3.环形基础底板内力计算 288

二、方形(或矩形)框架式塔基础设计 296

1.平面框架计算法 296

2.空间框架计算法 300

3.双向偏心受压柱的计算 303

4.偏心受压基础的计算 327

三、厚板框架式塔基础设计 333

1.大板的近似计算 333

2.大板用有限单元法分析 339

四、框架式塔基础构造 344

1.框架节点的选型 344

2.板与厚板构造 349

3.钢结构的防火保护措施 351

4.基础与其他构造 354

五、H 型钢的应用 357

1.H 型钢的特性 357

2.H 型钢应用概况 359

3.H 型钢技术标准及截面规格 361

4.H 型钢构件的节点连接 363

六、塔设备裙座与环梁共同作用分析 376

1.塔设备裙座与环梁的共同作用 376

2.连续裙座的计算 378

3.环梁内力分析 381

4.环梁与裙座组合截面应力分析 383

第五章 联合塔基础 385

一、筏板基础基底反力实测 385

2.箱型基础基底反力的实测 386

1.板式基础荷载试验 386

二、刚性板的计算 393

三、弹性地基上板的计算 396

1.弹性地基上刚性板的反力计算法 396

2.可变基床系数法(简称轮算法) 397

3.基底反力系数法 402

4.圆形和多边形板的计算 406

1.基本假定及计算方法 416

四、十字交叉条形基础计算 416

2.计算实例 423

五、弹性地基板的联合基础电算分析 425

1.程序使用范围 427

2.弹性地基板的内力计算 427

3.三次样条函数能量 429

4.Hetenyi 弹性地基板法 429

5.基床系数 Ko 值确定 435

6.问题及建议 435

六、高塔基础与地基基础共同作用的机理分析 436

1.上部结构刚度贡献的有限性 436

2.结构刚度对共同作用的影响 437

3.箱基底板钢筋应力计算时，计算单元的变化 438

4.地基模型和土性变化时对共同作用的影响 439

5.相邻建构筑物对共同作用的影响 440

七、联合塔基础构造要求 441

1.一般规定 441

2.箱形基础 442

3.筏形基础 445

4.桩箱与桩筏基础 447

第六章 高塔基础计算机辅助设计 449

一、圆柱型及圆筒型基础计算机内力分析 449

1.程序使用范围 449

2.桩基承台内力计算 449

3.计算机程序使用说明 450

4.说明和建议 452

5.圆筒型落地单塔基础计算程序(TWEC1) 452

二、联合塔基础计算机内力分析 464

1.程序使用范围 465

2.弹性地基板的内力计算 465

3.说明及建议 466

三、高塔基础施工图自动绘制 466

1.绘图功能的实现 467

2.利用 ADS 技术开发的塔基 CAD 467

一、地基设计的基本原则 470

第七章 地基计算 470

二、地基承载力计算 472

1.计算地基承载力的理论公式 473

2.关于按《建筑地基基础设计规范》确定地基承载力的探讨 480

3.基础底面积的确定 482

三、地基中的附加应力计算 483

1.矩形面积上为均布荷载 484

2.矩形面积上为三角形荷载 484

3.圆形面积上为均布荷载 484

4.圆形面积上为三角形荷载 485

5.感应图法计算地基内的附加应力 491

四、地基允许变形值的确定 494

1.变形计算参数 495

2.地基最终沉降量计算 498

3.根据塔基础的实测沉降与倾斜进行统计分析 501

4.塔型设备基础倾斜与变形值的确定 507

五、桩基础 509

1.单桩承载力的确定 510

2.桩的动力测试 515

3.桩与承台共同作用的研究 520

4.沉降控制复合桩基 529

六、基础设计中的共同作用问题 534

第八章 地基处理 536

一、地基处理方法分类 536

二、地基处理的基本要求 538

1.选择地基处理方案前的准备工作 538

2.工程地质勘察 539

3.考虑上部结构条件 539

4.合理选定地基处理方法 539

5.必须满足上部结构对地基承载力和变形的要求 539

三、充水预压地基 540

1.预压法的沿革与发展 540

7.地基变形观测 540

6.加强地基处理工程的质量监督 540

2.预压排水固结原理 541

3.设计计算 542

4.充水预压实施要点 545

5.工程实例 546

四、强夯法 548

1.强夯加固地基的发展 548

2.加固机理与设计要点 550

3.施工工艺与质量检验 553

4.工程实例 555

五、CFG 桩复合地基 562

1.概述 562

2.CFG 桩中的褥垫层加固机理 563

3.CFG 桩复合地基的工程特性 566

4.设计计算要点 568

5.工程实例 570

1.挤扩支盘桩的工艺原理 571

六、挤扩支盘桩的应用 571

2.桩的特点和适用范围 572

第九章 塔基础加固与改造 573

一、塔基础的鉴定与评估 573

1.调查、鉴定的项目和内容 573

2.塔基础检验评估方法 575

3.塔基础结构耐久性评估 577

二、塔基础结构加固及改造总则 577

1.加固及改造工作程序 578

2.加固及改造的一般原则 580

3.加固、改造方法的选择 581

三、地基与基础加固 582

1.加强基础的沉降观测，掌握地基的变形规律，从规律中挖掘地基的潜力 582

2.控制地基加荷速率，预压加固提高地基的承载力 582

3.塔基础突发沉降的事故处理 583

4.扩大塔基础的底面积，减少基底应力 588

5.塔基础地基的深层加固 588

1.塔基础支承结构的直径加大，地脚螺栓的数量增多 591

2.构架式塔基础采用砖墙填充，加固构架顶层横梁 591

四、塔基础上部结构的加固 591

3.框架横梁加固的其他几种方案 592

4.环形构架增设立柱 597

5.环形构架增加横向刚度 599

6.钢筋混凝土构架柱加固 599

7.钢筋混凝土大板加固 599

五、塔基础热应力产生裂缝的预防与加固处理 600

1.塔基础产生裂缝调查 601

2.预防与加固处理 603

六、塔基础的防腐蚀 609

1.塔基础的防腐蚀设计 610

2.耐腐蚀材料的选用 611

3.加固受严重腐蚀的工程实例 612

七、火灾后的结构诊断及处理方法 613

1.石化系统重大典型火灾事故 613

2.火灾后的结构诊断及处理方法 615

3.工程实例 617

第十章 火炬排气塔设计 618

一、火炬排气塔防护半径的确定 619

1.国外的典型计算方法 619

2.R 公式的推导 622

3.H 公式的提出 626

4.计算应用实例 627

二、工艺要求与设计原则 628

1.塔架位置的选择 628

3.火炬排气塔设计原则 629

2.火炬排气塔使用特点 629

4.设计塔架时应考虑制作、运输、安装、维修检修等要求，并在经济合理的条件下注意塔体的造型美观 630

5.设计荷载时，一般应具备下述原始资料 630

6.塔架设计的材料要求 630

7.塔架施工安装的要求 631

三、火炬排气塔结构选型 631

1.塔架结构选型 631

2.塔架结构布置 632

1.一般规定 633

四、构造及施工要求 633

4.基础 633

3.塔架结构构件 633

2.节点连接构造 634

3.基础构造 636

4.塔架结构施工要求 636

五、计算实例 637

1.90m 冷火炬排气塔塔架计算实例(柔性塔架) 637

2.85m 火炬排气塔塔架计算实例(刚性塔架) 648

六、火炬排气塔高柔结构的整体吊装 655

1.火炬排气塔120m 工程吊装实例 655

2.100m 火炬排气塔管柱节点的组装 662

3.在火炬排气塔吊装中采用钢丝绳受力自动监测报警系统 665

第十一章 计算实例 668

一、丙烯分馏塔基础计算(圆柱式基础) 668

二、减压塔基础计算(环形框架式基础) 673

三、催化剂贮罐基础计算(按平面框架及空间框架计算框架式塔基础) 682

四、催化裂化再生器基础计算(多层框架式塔基础) 691

五、芳烃抽提苯塔基础计算(筏板式联合塔基础) 700

六、氧化塔、冷却器基础计算(桩筏联合基础) 705

附录 A 圆形、圆环形、外切八边形、内切八边形、外切六边形底板的力学特性表 712

表 A-1 圆形底板的力学特性表 712

表 A-2 圆环形底板的力学特性表 714

表 A-3 外切八边形底板的力学特性表 717

表 A-4 内接八边形底板的力学特性表 719

表 A-5 外切六边形底板的力学特性表 721

表 B-1 石油化工主要生产装置高塔设备直径、高度一览表 723

附录 B 723

附录 C 落地塔、框架塔振动特性实测一览表 732

表 C-1 落地塔测振资料一览表 732

表 C-2 落地塔实测振型与周期资料一览表 737

表 C-3 框架塔测振资料一览表 741

表 C-4 框架塔实测振型与周期一览表 743

表 C-5 反应器、再生器自振周期实测表 746

附录 D 747

表 D-1 塔设备基础沉降实测成果一览表 747