宮成欣 大慶油田設(shè)計院
油氣田中球形儲罐地震反應(yīng)及結(jié)構(gòu)控制
宮成欣 大慶油田設(shè)計院
選擇不同的地震波作為輸入波,進行基礎(chǔ)隔震及附加耗能減震裝置的球形儲罐地震響應(yīng)時程分析。分析結(jié)果表明:基礎(chǔ)隔震及附加耗能減震裝置均能有效降低結(jié)構(gòu)地震反應(yīng),但由于不同地震波的特性不同,其減震效果不同。針對不同場地條件,對球形儲罐進行附加耗能減震裝置及基礎(chǔ)隔震控制下的地震反應(yīng)分析。分析結(jié)果表明:場地不同其減震效果不同,但總體減震效果明顯。
結(jié)構(gòu)控制;減震控制;地震反應(yīng);球形儲罐;相對位移;加速度
針對球形儲罐的結(jié)構(gòu)特點,對其地震反應(yīng)及結(jié)構(gòu)控制作如下研究:
(1)了解球形儲罐的破壞機理和現(xiàn)有抗震措施,給球形儲罐布置基礎(chǔ)隔震及附加耗能減震裝置。
(2)運用ANSYS軟件,以實際數(shù)據(jù)及理論分析后得出的數(shù)據(jù)為依據(jù)進行模態(tài)分析。選擇不同的地震波作為輸入波,進行基礎(chǔ)隔震及附加耗能減震裝置的球形儲罐地震響應(yīng)時程分析;進行不同類型場地情況下基礎(chǔ)隔震及附加耗能減震裝置的球形儲罐地震響應(yīng)時程分析。
(3)通過數(shù)值分析,比較不同結(jié)構(gòu)控制下球形儲罐的相對位移和加速度的降幅值,得出在不同地震波作用下以及不同類型場地情況下,兩種結(jié)構(gòu)控制方法都可以達到控制地震響應(yīng)的效果,為球形儲罐結(jié)構(gòu)控制設(shè)計提供了理論參考。
在球形儲罐上考慮附加一消能裝置(由算子Г表示),則運動方程為
消能裝置單元附加到某一結(jié)構(gòu)體系后,原有體系的剛度、質(zhì)量和阻尼值都將發(fā)生變化,即可將Γ(x)模擬表達成
在球形儲罐上考慮附加一隔震裝置,震時上部結(jié)構(gòu)位移反應(yīng)的最大絕對值為
(1)隔震及耗能減震結(jié)構(gòu)在不同地震波的作用下,其地震控制效果不同。耗能減震結(jié)構(gòu)的控制效果:ELCentro波,相對位移減小了71.8%~72.3%,加速度減小了25.2%~28.3%;Taft波,相對位移減小了76.2%~76.7%,加速度減小了77.4%~77.9%;天津波,相對位移減小了75.7%~76.0%,加速度減小了65.8%~71.9%。隔震結(jié)構(gòu)的控制效果:EL Centro波,相對位移減小了77.2%,加速度減小了41.4%~43.1%;Taft波,相對位移減小了62.3%~62.8%,加速度減小了76.1%~76.4%;天津波,相對位移減小了50.3%~50.4%,加速度減小了50.8%~52.6%。
(2)隔震及耗能減震結(jié)構(gòu)在不同類型場地情況下,其地震控制效果不同。Ⅰ類場地地震控制效果:耗能減震結(jié)構(gòu),相對位移減小了43.8%~49.2%,加速度減小了31.1%~34.7%;隔震結(jié)構(gòu),相對位移減小了21.8%~28.0%,加速度減小了37.6%~38.1%。Ⅱ類場地地震控制效果:耗能減震結(jié)構(gòu),相對位移減小了83.0%~83.2%,加速度減小了73.4%~73.8%;隔震結(jié)構(gòu),相對位移減小了72.7%~72.8%,加速度減小了56.8%~58.0%。Ⅲ類場地地震控制效果:耗能減震結(jié)構(gòu),相對位移減小了74.4%~76.1%,加速度減小了59.1%~59.9%;隔震結(jié)構(gòu),相對位移減小了66.9%~68.2%,加速度減小了52.8%~54.5%。Ⅳ類場地地震控制效果:耗能減震結(jié)構(gòu),相對位移減小了80.6%~80.9%,加速度減小了71.4%~71.5%;隔震結(jié)構(gòu),相對位移減小了72.4%,加速度減小了59.5%~60.7%。
(1)球形儲罐采取隔震及附加耗能減震裝置均可達到減小地震響應(yīng)的效果。
(2)對輸入三種典型的地震波進行數(shù)據(jù)分析,其結(jié)果表明:基礎(chǔ)隔震及附加耗能減震裝置均能有效降低結(jié)構(gòu)地震反應(yīng),但由于不同地震波的特性不同,其減震效果不同?;A(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)加速度降幅為41.4%~76.4%,相對位移降幅為50.3%~77.2%;附加耗能減震結(jié)構(gòu)加速度降幅為25.2%~77.9%,相對位移降幅為71.8%~76.7%。
(3)針對不同場地條件,對球形儲罐進行附加耗能減震裝置及基礎(chǔ)隔震控制下的地震反應(yīng)分析。分析結(jié)果表明:場地不同其減震效果不同,但總體減震效果明顯。基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)加速度降幅為37.6%~60.7%,相對位移降幅為21.8%~72.8%;附加耗能減震結(jié)構(gòu)加速度降幅為31.1%~73.8%,相對位移降幅為43.8%~83.2%。說明各類型場地條件下,兩種控制方法均有較好的減震效果。
(欄目主持 樊韶華)
10.3969/j.issn.1006-6896.2015.3.028