CN104534266A

CN104534266A - 型钢混凝土立柱煤气柜

Info

Publication number: CN104534266A
Application number: CN201510009138.2A
Authority: CN
Inventors: 程杰; 吴涛; 钱力; 周伟; 刘超; 彭放林
Original assignee: CISDI Engineering Co Ltd
Current assignee: CISDI Engineering Co Ltd
Priority date: 2015-01-08
Filing date: 2015-01-08
Publication date: 2015-04-22

Abstract

本发明公开了型钢混凝土立柱煤气柜，属于贮气罐技术领域，包括煤气柜筒体，所述煤气柜筒体的筒壁由依次密封连接的多个筒体侧板组成，所述筒体侧板外部设置有对筒体侧板起支承作用的一般立柱和防回转立柱，所述防回转立柱外部设置有对筒体侧板形成抱紧效果的煤气柜回廊，所述一般立柱、防回转立柱均包括型钢和浇结在型钢上的混凝土。本发明通过将传统的单纯的H型钢立柱改造成型钢混凝土矩形立柱，其刚度值平均提高了133.6707％，其挠度减小25％以上，大大提高煤气柜抗风能力和密封性能，从而提高其安全性，本技术方案不但可以对新煤气柜实施，也可对已投产的煤气柜实施，且施工简单，成本低，极具推广价值。

Description

型钢混凝土立柱煤气柜

技术领域

本发明属于贮气罐技术领域，涉及一种型钢混凝土立柱煤气柜。

背景技术

在干式煤气柜中，目前容积最大，高度最高的煤气柜属圆形稀油煤气柜，其容积达到30万立方米，直径达65m，高度超过120m，但这么高大的设备却没有相应的设计规范，在设计上，主要参照钢结构荷载规范，由于钢结构荷载规范不是煤气柜专用规范，所以，设计中存在着许多不确定的因素，导致现有的煤气柜存在较大的安全隐患，特别是在沿海的煤气柜，由于台风的作用，柜体变形更大，更容易导致泄漏、甚至柜体倒塌，存在更大的安全问题。

针对上述问题，有必要研发出一种新结构的煤气柜，能大幅提高其刚度，减少其挠度变形，从而提高其安全性，且施工方便、成本低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种型钢混凝土立柱煤气柜，克服了现有技术中采用单纯的H型钢导致其刚度不足存在安全隐患的问题，从而提高了煤气柜的抗风能力。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

型钢混凝土立柱煤气柜，包括煤气柜筒体，所述煤气柜筒体的筒壁由依次密封连接的多个筒体侧板组成，所述筒体侧板外部设置有对筒体侧板起支承作用的一般立柱和防回转立柱，所述防回转立柱外部设置有对筒体侧板形成抱紧效果的煤气柜回廊，所述一般立柱、防回转立柱均包括型钢和浇结在型钢上的混凝土。

进一步，所述型钢为H型钢。

进一步，所述一般立柱为20～30个，且均匀分布在煤气柜筒体的圆周上。

进一步，所述一般立柱为3-6个，且均匀分布在煤气柜筒体的圆周上。

进一步，所述立柱、防回转立柱的截面均为矩形。

本发明的有益效果是：

本发明型钢混凝土立柱煤气柜通过将传统的单纯的H型钢立柱改造成型钢混凝土矩形立柱，其刚度值平均提高了133.6707％，其挠度减小超过四分之一，而强度值影响不大，可以大大提高煤气柜抗风能力和密封性能，从而提高其安全性，本技术方案不但可以对新煤气柜实施，也可对已投产的煤气柜实施，且施工简单，成本低，极具推广价值。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明型钢混凝土立柱煤气柜的结构示意图；

图2为本发明煤气柜一般立柱、防回转立柱的截面示意图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

如图1所示，型钢混凝土立柱煤气柜，包括煤气柜筒体1，所述煤气柜筒体1的筒壁由依次密封连接的多个筒体侧板2组成，所述筒体侧板2外部设置有对筒体侧板2起支承作用的一般立柱3和防回转立柱4，所述防回转立柱4外部设置有对筒体侧板2形成抱紧效果的煤气柜回廊5，防止筒体侧板2松散导致相邻侧板之间没有结合力，所述一般立柱3、防回转立柱4均包括型钢6和浇结在型钢上的混凝土7，增强其刚度，所述型钢6为H型钢，所述一般立柱3为20～30个，且均匀分布在煤气柜筒体1的圆周上，所述防回转立柱4为3-6个，也均匀分布在煤气柜筒体1的圆周上，使对筒体侧板的支承力均衡，不易被风折弯或倾颠，所述立柱、防回转立柱的截面均为矩形，与型钢形状匹配，使混凝土与型钢结合牢固。

以一座30万立方米煤气柜为例，其一般立柱优选为28根，防回转立柱优选为4根，分别对刚度和强度进行计算，具体计算如下：

一、刚度计算：

型钢混凝土柱截面如下所示：

(一)、则绕Y轴的抗弯刚度增强计算如下：

(1)H型钢惯性矩：

I_S＝1.24×10⁸mm⁴

(2)混凝土柱惯性矩

I_C＝I_A-I_S＝15.02×10⁸-1.24×10⁸＝13.78×10⁸mm⁴

其中I_A为整体矩形钢筋混凝土立柱的惯性矩。

则混凝土对整体型钢混凝土柱绕Y轴的抗弯刚度的提升为：

\frac{E_{C} I_{C} + E_{S} I_{S}}{E_{S} I_{S}} - 1 = \frac{E_{C} I_{C}}{E_{S} I_{S}} = \frac{3 \times 10^{4} \times 13.78 \times 10^{8}}{2.06 \times 10^{5} \times 1.24 \times 10^{8}} \times % = 161.84 %

(二)、绕X轴的抗弯刚度增强计算如下：

(1)H型钢惯性矩：

I_S＝9.44×10⁸mm⁴

(2)混凝土柱惯性矩

I_C＝I_A-I_S＝44.37×10⁸-9.44×10⁸＝34.93×10⁸mm⁴

其中I_A为整体矩形钢筋混凝土立柱的惯性矩。

则混凝土对整体型钢混凝土柱绕X轴的抗弯刚度的提升为：

\frac{E_{C} I_{C} + E_{S} I_{S}}{E_{S} I_{S}} - 1 = \frac{E_{C} I_{C}}{E_{S} I_{S}} = \frac{3 \times 10^{4} \times 34.93 \times 10^{8}}{2.06 \times 10^{5} \times 9.44 \times 10^{8}} \times % = 53.89 %

本实施例中，一般立柱优选为28根，防回转立柱优选为4根，相邻立柱之间的夹角为11.5°，其刚度计算如下表：

		绕X轴	53.89	％		绕Y轴	161.84	％	X+Y
												11.25		cos			sin
1	0	0	1	53.89	％	0	0	％	53.89	％
											2	11.25	0.19635	0.980785	52.85452	％	0.19509	31.57342	％	84.42794	％
3	22.5	0.392699	0.92388	49.78787	％	0.382683	61.93349	％	111.7214	％
											4	33.75	0.589049	0.83147	44.8079	％	0.55557	89.91349	％	134.7214	％
5	45	0.785398	0.707107	38.10598	％	0.707107	114.4382	％	152.5441	％
											6	56.25	0.981748	0.55557	29.93968	％	0.83147	134.565	％	164.5047	％
7	67.5	1.178097	0.382683	20.62281	％	0.92388	149.5207	％	170.1435	％
											8	78.75	1.374447	0.19509	10.51342	％	0.980785	158.7303	％	169.2437	％
9	90	1.570796	0	0	％	1	161.84	％	161.84	％
																		合计		1203.037	％
							平均		133.6707	％

上述结论可以看出：通过型钢混凝土对刚度加强效果明显，平均提高为133.6707％。如果将煤气柜视为受到均匀线载荷q作用，高度为H，则最大挠度发生在煤气柜顶部，计算公式为：

f_{A} = \frac{q H^{4}}{8 EI}

上式中I为惯性矩；q为风压。

通过计算改造后挠度减小为改造前的100/133.6706＝74.8％，减小超过四分之一。

二、强度计算：

上述结论可以看出：通过型钢混凝土对强度加强效果不是十分明显，抗压强度提高为15％，而抗拉强度只提高1.5％。下面公式是典型的筒体应力计算公式：

σ = \frac{p D_{i}}{4 δ_{e}}

上式中的δ_e为当量厚度，其值增加，应力就下降。

综上计算可知，本实施例的型钢混凝土立柱煤气柜通过将传统的单纯的H型钢立柱改造成型钢混凝土矩形立柱，其刚度值平均提高了133.6707％，其挠度减小超过四分之一，而强度值影响不大，大幅提高立柱的刚度特性和减小受风时的挠度，其活塞密封性能大大提高，运行更加平稳，大大提高煤气柜抗风能力和密封性能，从而提高煤气柜的使用安全，本技术方案不但可以对新煤气柜实施，也可对已投产的煤气柜实施，且具有施工简单、成本低的优点，极具经济价值和社会价值。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.型钢混凝土立柱煤气柜，其特征在于：包括煤气柜筒体，所述煤气柜筒体的筒壁由依次密封连接的多个筒体侧板组成，所述筒体侧板外部设置有对筒体侧板起支承作用的一般立柱和防回转立柱，所述防回转立柱外部设置有对筒体侧板形成抱紧效果的煤气柜回廊，所述一般立柱、防回转立柱均包括型钢和浇结在型钢上的混凝土。

2.根据权利要求1所述的型钢混凝土立柱煤气柜，其特征在于：所述型钢为H型钢。

3.根据权利要求1所述的型钢混凝土立柱煤气柜，其特征在于：所述一般立柱为20～30个，且均匀分布在煤气柜筒体的圆周上。

4.根据权利要求1所述的型钢混凝土立柱煤气柜，其特征在于：所述一般立柱为3-6个，且均匀分布在煤气柜筒体的圆周上。

5.根据权利要求1所述的型钢混凝土立柱煤气柜，其特征在于：所述立柱、防回转立柱的截面均为矩形。