塔段號(hào)i1234567891011mi/kg863.63462.111131.55050.71952.25050.71952.25050.71952.23762.12803.2hi/mm400355093001410016625191502167524200267252875031318.5mi(hi/H)31.64258.7409259.21025574.520681076.82583.52488.4Hi/mm325872628720287Ii/mm46.965.54H0.025630.01350.00777H0.01350.00777表4.4不等厚度塔設(shè)備的固有周期T1/sEi：塔在該段的設(shè)計(jì)溫度下的彈性模量。由GB150.2表B.13查得20R在145℃時(shí)的彈性模量為1.94×105MPa即Et=1.94×105MPa。致謝4.3.2風(fēng)載荷計(jì)算塔設(shè)備風(fēng)載荷的分段與前面質(zhì)量分段情況一致，如表4.5所示。第i段所受水平風(fēng)力：（4-33）：第i段迎風(fēng)面有效直徑，m；：風(fēng)壓高度變化系數(shù)，查NB/T47041-2014表10得；：基本風(fēng)壓，；：各計(jì)算段的計(jì)算高度，m；：體型系數(shù)，取；：第i計(jì)算段的風(fēng)振系數(shù)，；ξ：脈動(dòng)增大系數(shù)，查NBT47041-2014表11取ξ=2.83；Vi：脈動(dòng)影響系數(shù)，查 NBT47041-2014表12取Vi=0.83；：振型系數(shù)，查NBT47041-2014表13得；當(dāng)籠式扶梯與塔頂管線布置成90°時(shí)，，（4-34）Dei的值取公式（4-34）兩者之間較大值。表4.5各段風(fēng)載匯總塔段號(hào)i水平風(fēng)力段高196780040382358055001943343906000179442940360017555124014501745634703600172671470145017208426036001708917501450170410328026001698113380253716934.3.3風(fēng)彎矩計(jì)算4.3.3.10-0截面風(fēng)彎矩（4-35）由公式（4-35）得：4.3.3.21-1截面風(fēng)彎矩（4-36）由公式（4-36）得：4.3.3.32-2截面風(fēng)彎矩（4-37）由公式（4-37）得：4.3.3.43-3截面風(fēng)彎矩（4-38）由公式（4-38）得：4.3.4地震載荷計(jì)算各段地震載荷如表4.6所示。表4.6地震載荷匯總表塔段號(hào)i1234567891011備注863.63462.111131.5.5050.71952.25050.71952.25050.71952.23762.12803.2400355093001410016625191502167524200267252875031318.56×10127.32×10109.98×1098.46×1094.18×10913.4×1096.23×1091.9×10108.53×10918.34×10915.54×1095.53×10101.55×10148.95×10151.42×10168.97×10153.55×10162×10167.16×10163.73×10168.94×10168.61×10160.00230.06070.2570.480.620.760.921.11.2541.41.590.4845.8696589.8294.5933.94371351.7595.61281.41084.43.45×1071.1×1071.04×1077.12×1073.25×1079.67×1074.23×10712.2×1075.22×1071.09×1088.78×10712382.73600.52476.91130.633641471.54244.11815.937643054.44.3.5地震彎矩的計(jì)算此次設(shè)計(jì)的塔長(zhǎng)徑比H/D=27.16>15且H>20m，根據(jù)NBT47041-2014可知該塔需要考慮高振型的影響。水平地震彎矩由公式（4-39）計(jì)算：ME1iME1i-i:任意截面i-i處基本振型的地震彎矩,N·m；hk：第k段塔節(jié)的集中質(zhì)量mk離地面的距離，m；考慮高振型影響時(shí)的地震彎矩：ME4.3.5.10-0截面地震彎矩（4-40）（4-41）4.3.5.21-1截面地震彎矩（4-42）（4-43）4.3.5.32-2截面地震載荷（4-44）（4-45）4.3.5.43-3截面地震載荷（4-46）（4-47）4.3.6偏心載荷偏心載荷Me=04.3.7最大彎矩4.3.7.10-0截面（4-48）4.3.7.21-1截面（4-49）4.3.7.32-2截面（4-50）4.4穩(wěn)定性和強(qiáng)度校核校核主要是針對(duì)前面所計(jì)算出的筒體壁厚封頭壁厚所得出的結(jié)果進(jìn)行校核計(jì)算。校核計(jì)算分為正常工況下的應(yīng)力校核和壓力試驗(yàn)下的應(yīng)力校核。載荷工況包含有正常操作下的工況，特殊載荷下的工況以及意外載荷下的工況。壓力試驗(yàn)包含液壓和氣壓，由于液壓試驗(yàn)在于液體的壓縮系數(shù)在正常情況下要比氣體小的多，操作時(shí)更加的具有安全性，其次液壓實(shí)驗(yàn)可以有效地檢測(cè)填料塔在超壓狀態(tài)下是否內(nèi)部液體會(huì)發(fā)生泄露，所以選用液壓試驗(yàn)。對(duì)于塔設(shè)備的強(qiáng)度校核以及水壓試驗(yàn)校核是十分有必要的，只有進(jìn)行這兩個(gè)校核，我們才能夠知道我們所計(jì)算出的壁厚是否符合要求，如果校驗(yàn)不合格，就要采取增加壁厚或者改變材料的方法對(duì)填料塔進(jìn)行改進(jìn)，再進(jìn)行校核直至校驗(yàn)合格。4.4.1塔殼軸向應(yīng)力校核根據(jù)塔殼有效壁厚的不同，外壓應(yīng)變系數(shù)A的值由公式（4-52）可以得出（4-52）根據(jù)A值查GB150.3圖4-5得：外壓應(yīng)力系數(shù)。塔殼各計(jì)算截面的穩(wěn)定性和強(qiáng)度驗(yàn)算結(jié)果如表4.7所示。表4.7各計(jì)算截面穩(wěn)定性和強(qiáng)度驗(yàn)算結(jié)果計(jì)算截面1-12-23-3塔殼有效厚度10108計(jì)算截面以上操作質(zhì)量42167.638705.527574計(jì)算截面橫截面積37699.137699.130159.3計(jì)算截面斷面模數(shù)1.13×1071.13×1079.05×106最大彎矩5.4×1083.86×1082.42×108允許軸向壓應(yīng)力操作時(shí)引起的軸向壓力10.210.212.75引起的軸向應(yīng)力10.97引起的軸向應(yīng)力47.7934.1626.74軸向壓應(yīng)力/MPa58.7644.2435.84軸向拉應(yīng)力/MPa47.0234.2830.3958.76＜158.444.24＜158.435.84＜152.447.02＜158.434.28＜158.430.39＜158.44.4.2裙座殼軸向應(yīng)力校核裙座材料選取為Q235B，選取圓筒形裙座，查GB150可以得出，Q235B材料的屈服強(qiáng)度極限為Rel=235MPa，在145℃條件下的許用應(yīng)力為σst=（4-53）根據(jù)A值查GB150.3圖4-5得:B=160MPa。4.4.2.10-0截面（4-53）根據(jù)公式（4-53）取較小值，則取135.6MPa。（4-54）根據(jù)公式（4-54）取較小值，則取160MPa。在操作工況下：=+=61.6MPa（4-55）61.6MPa＜135.6MPa，則校驗(yàn)合格。說明：式中FV在耐壓試驗(yàn)時(shí)：=+=28.5MPa（4-56）28.5MPa＜160MPa，則校驗(yàn)合格。4.4.2.21-1截面（人孔所在截面）人孔的相關(guān)尺寸：l1=230mm，b1=450mm，=14mm，=1200mm，=42167.6kg，=56528.3kg。1-1截面處裙座的截面積：==39359mm2（4-57）1-1截面處裙座的抗彎截面系數(shù)：==3582023.9mm3（4-58）==1.22mm3（4-59）人孔所在截面的風(fēng)彎矩和地震彎矩為：（4-60）（4-61）（4-62）在操作工況下，=+=62.5MPa（4-63）62.5MPa＜135.6MPa，則校驗(yàn)合格。在耐壓試驗(yàn)時(shí)，=+=25.3MPa（4-64）25.3MPa＜160MPa，則校驗(yàn)合格。4.4.3立置液壓試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)力校核（2-2截面校核）4.4.3.1環(huán)向應(yīng)力的計(jì)算（4-65）（4-66）液柱靜壓力=（4-67）4.4.3.2軸向拉應(yīng)力的計(jì)算（4-68）4.4.3.3軸向壓應(yīng)力的計(jì)算（4-69）4.4.3.4彎矩引起的軸向應(yīng)力（4-70）4.4.3.5水壓試驗(yàn)時(shí)，校核筒體環(huán)向應(yīng)力（4-71），滿足要求。4.4.3.6水壓試驗(yàn)時(shí)，校核最大組合軸向拉應(yīng)力（4-72），滿足要求。4.4.3.7水壓試驗(yàn)時(shí)，校核最大組合軸向壓應(yīng)力，滿足要求。4.5基礎(chǔ)環(huán)的設(shè)計(jì)4.5.1基礎(chǔ)環(huán)尺寸的確定mm（4-73）mm（4-74）4.5.2基礎(chǔ)環(huán)的應(yīng)力校核（4-75）（4-76）1）2）（4-77）取公式（4-77）中兩者之間的較大值。4.5.3基礎(chǔ)環(huán)厚度的確定；。（4-78）假設(shè)螺栓直徑為，根據(jù)《塔器設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》表5.2.10-1查得l=190mm，l是指兩相鄰筋板最大內(nèi)側(cè)間距。當(dāng)，-0.3850，=0.0151（4-79）（4-80）取其中絕對(duì)值較大值，故按有筋板時(shí)如圖4.1所示計(jì)算基礎(chǔ)環(huán)厚度：+C==22.6mm（4-81）圓整后取。圖4.1有筋板基礎(chǔ)環(huán)4.6地腳螺栓的設(shè)計(jì)=1.27MPa（4-82）取公式（4-82）中兩數(shù)之間的較大值，。地腳螺栓的螺紋小徑d1為：+C2=+3=46.4mm（4-83）則選取M48×5為公稱直徑的螺栓，其螺紋小徑為46.4mm（由《化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書》P266頁查得），故用8個(gè)M48的地腳螺栓。4.7開孔補(bǔ)強(qiáng)4.7.1補(bǔ)強(qiáng)的相關(guān)規(guī)定4.7.1.1不需要另行補(bǔ)強(qiáng)的最大開孔直徑根據(jù)GB150.3-2011的相關(guān)規(guī)定，這些情況不用補(bǔ)強(qiáng)。1）設(shè)計(jì)壓力p≤。2）對(duì)于兩相鄰的不同開口的小孔中心之間的距離應(yīng)大于等于兩個(gè)小孔直徑之和；對(duì)于3個(gè)或以上相鄰的不同開口的小孔，任意兩個(gè)小孔中心的距離應(yīng)大于等于該兩個(gè)小孔直徑之和的2.5倍。3）接管外徑小于或等于89mm。4）開孔不得位于A、B類焊接接頭上。5）接管與殼體的連接采用全焊透的結(jié)構(gòu)型式。6）接管壁厚滿足表4.8的要求。表4.8接管外徑253238454857657689接管壁厚≧3.5≧4.0≧5.0≧6.04.7.1.2在開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算中等面積法的適用范圍1）在開孔為橢圓形或者是長(zhǎng)圓型時(shí),開孔長(zhǎng)徑和短徑的相對(duì)比值一般需要2.0。2）當(dāng)圓筒內(nèi)徑1500mm時(shí)，開孔的最大直徑應(yīng)該其內(nèi)徑的，且開孔最大直徑要520mm，當(dāng)圓筒內(nèi)徑1500mm時(shí)，開孔的最大直徑應(yīng)該其內(nèi)徑的，而且開孔最大直徑要1000mm。3）凸形封頭或球殼開孔的最大允許直徑不大于圓筒內(nèi)徑的。4.7.2對(duì)直徑1200mm，壁厚12mm圓筒上人孔的補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算（DN=450mm）人孔的規(guī)格根據(jù)HG21521-95選取垂直吊蓋對(duì)焊法蘭人孔（RF），尺寸為：φ480×12，H1=250mm，b=42mm。4.7.2.1是否考慮補(bǔ)強(qiáng)的判別由于開孔直徑為480mm，不滿足4.7.1.1中所述接管外徑小于或等于89mm的要求，因此需要考慮開孔補(bǔ)強(qiáng)。其開孔直徑為：開孔直徑由于d=464mm<1200/2=600mm滿足4.7.1.3的規(guī)定，因此使用等面積法計(jì)算開孔補(bǔ)強(qiáng)。4.7.2.2開孔所需要的補(bǔ)強(qiáng)面積人孔有效厚度：開孔所需要的補(bǔ)強(qiáng)面積：=（4-84）注：強(qiáng)度削弱系數(shù)4.7.2.3有效補(bǔ)強(qiáng)范圍1）有效寬度B（4-85）根據(jù)公式（4-85）取較大值，則B=928mm。2）有效高度外側(cè)有效高度h1（4-86）根據(jù)公式（4-86）取較小值，則h1=74.6mm。內(nèi)側(cè)有效高度h2=（4-87）根據(jù)公式（4-87）取較小值，則h2=0mm。4.7.2.4有效補(bǔ)強(qiáng)面積1）封頭多余金屬面積A1:=(928-464)×(8-1.55)-0=2992.8mm2（4-88）2）接管多余金屬面積A2:=2×74.6×(8-1.