一、设计任务1. 结构设计任务完成各板式塔的总体结构设计，绘图工作量折合A1图共计4张左右，具体包括以下内容：⑴各塔总图1张A0或A0加长； ⑵各塔塔盘装配及零部件图2张A1。

2. 设计计算内容完成各板式塔设计计算说明书，主要包括各塔主要受压元件的壁厚计算及相应的强度校核、稳定性校核等内容。

二、设计条件1. 塔体内径mm 2000=i D ，塔高m 299.59H i =；2.设计压力p c =2.36MPa ，设计温度为=t 90C ︒；3. 设置地区：山东省东营市，基本风压值q 0=480Pa ，地震设防烈度8度，场地土类别III 类，地面粗糙度是B 类；4. 塔内装有N=94层浮阀塔盘；开有人孔12个，在人孔处安装半圆形平台12个，平台宽度B=900m m ，高度为1200m m ；5. 塔外保温层厚度为δs =100m m ，保温层密度ρ2=3503m /kg ；三、设备强度及稳定性校核计算1. 选材说明已知东营的基本风压值q 0=480Pa ，地震设防烈度8度，场地土类别III 类；塔壳与裙座对接；塔内装有N=94层浮阀塔盘；塔外保温层厚度为δs =100m m ，保温层密度ρ2=3503m /kg ；塔体开有人孔12个，在人孔处安装半圆形平台12个，平台宽度B=900m m ，高度为1200m m ；设计压力 p c =2.36MPa ，设计温度为=t 90C ︒；壳3m m ，裙座厚度附加量2m m ；焊接接头系数取为0.85；塔内径mm 2000=i D 。

通过上述工艺条件和经验，塔壳和封头材料选用Q345R 。

对该塔进行强度和稳定计算。

2. 主要受压元件壁厚计算本部分应包括常压塔的主要筒体及椭圆封头等重要受压元件的壁厚计算，裙座厚度先按经验值取。

l塔壳和封头材料选用Q345R[MPa 185][,325)(t.20p eL ==σR R (16<≤δ36)] 直径mm 2000=i D 段圆筒及封头： 圆筒：15.12mm 36.285.01852200036.2][2ci c =-⨯⨯⨯=-=p D p tφσδ 封头：mm 06.1536.25.085.018521200036.25.0][2ci c h =⨯-⨯⨯⨯⨯=-=p K D p tφσδ 经圆整后，塔壳厚度取为22m m ，封头厚度取为24m m ，裙座壳厚度取为18m m 。

3. 原油分馏塔质量载荷的计算质量载荷包括：塔体、裙座质量01m ；塔内件如塔盘的质量02m ；保温材料的质量03m ；操作平台及扶梯的质量04m ；操作时物料的质量05m ；塔附件如人孔、接管、法兰等质量a m ；水压试验时充水的质量w m 。

塔体、裙座质量01m =7850299.59)2044.2(414.322⨯⨯-⨯=65020.53kg 附属件质量a m =0.2501m =16255.13kg 则01m +a m =65020.53+16255.13=81275.66kg 塔内件质量02m =kg 2213775940.242=⨯⨯⨯π保温层质量03m =725.50350)044.2244.2(422⨯⨯-⨯π=11958.17kg操作平台及扶梯的质量04m =2112150)244.2044.4(422⨯⨯⨯-⨯π+299.5940⨯ =10372.46kg操作时物料的质量05m =94050.00.243972⨯⨯⨯⨯π=5861.90kg水压试验时充水的质量w m =69.161608)1257.12725.500.24(10002=⨯+⨯⨯⨯πkg塔设备在正常操作时的质量0m =01m +02m +03m +04m +05m +a m=131605.19kg塔设备在水压试验时的最大质量max m =01m +02m +03m +04m +w m +a m=287351.98kg塔设备在停工检修时的质量min m =01m +022.0m +03m +04m +a m=108033.69kg将塔高分成9段，每段的质量列于表1中。

表1 kg【注】塔内构件浮阀塔盘的质量每m 2质量为75kg 计算平台质量按每m 2为150kg 计算 笼式扶梯质量按每m 为40kg 计算4. 分段相关参数说明将塔沿高度分成9段，在裙座开孔处及裙座和筒体连接处作为分段点，筒体以上每10m 平均分段。

具体参数见下图1所示。

图15. 风载荷与风弯矩的计算因1529/>=D H 而且高度H >30m ,因此要同时计算顺风向和横风向载荷。

（1）顺风向水平风力计算塔设备第一自振周期EImH T 419.71=)(6479.144030i D D E H m -=πs 539.2)2044.2(14.310101.9159.29919.3160516479.144653=-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=塔设备第二自振周期EImH T 42285.0=)(64285.044030i D D E H m -=πs404.0)2044.2(14.310101.9159.29919.31605164285.044653=-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=塔设备第三自振周期EImH T 43102.0=)(64102.044030i D D E H m -=π s 145.0)2044.2(14.310101.9159.29919.31605164102.044653=-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯= 因地面粗糙度是B 类，基本风压01q q =塔设备中第i 计算段所受的水平风力按下式计算：ei i i i i D l q f K K P 021=式中各参数按线性插值由标准查得，计算结果列于表2表2(2)顺风向弯矩计算0-0截面风弯矩:2(.....)2()2(2456789912331221100l l l l l l P l l l P l l P l P M w ++++++++++++=- =N.mm 10100.69⨯I-I 截面风弯矩：)2(.....)2(223456789923322l l l l l l l lP l l P l P M W +++++++++++=I -I =N.mm 10964.59⨯ II-II 截面风弯矩：)7800176602(.....)7800176602/5(5)2780017660(5678994-+++++++-++-=II -II l l l l l P l P P M W =N.mm 10806.49⨯III-III 截面风弯矩:)8500176002(.....)8500176602(2850017660567899554-+++++++-++-=III -III l l l l l P lP P M W =N.mm 10700.49⨯ （3）横风向振幅计算临界风速计算：t a c S T D v 11=2.0539.2244.2⨯=s /m 42.4= t a c S T D v 22=2.0404.0244.2⨯=s /m 77.27= 共振判别：设计风速0265.1q f v v t H ==48077.1265.1⨯⨯=s /m 87.36= 因为12c c v v v >>，故应同时考虑第一振型和第二振型的振动。

横风塔顶振幅：雷诺数v D a 69Re =224487.3669⨯⨯=561041071.5⨯>⨯=时，2.0=L C当α111)(/H c c v vH H =0)87.3642.4(16.01≈=时，56.11=λ 阻尼比取为01.0=ζ 截面惯性矩)(64440i D D I -=π41044mm 1014.7)20002044(6414.3⨯=-⨯=横风塔顶振幅9114211104.49-⨯=IE H v D C Y tc a L T ζλρ 910542101014.71091.101.04.4956.15929942.425.122442.0-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=m 0319.0=（4）横风向弯矩计算共振时临界风速风压作用下的顺风向风力列于表3中表3顺风向弯矩：0-0截面风弯矩:)2(.....)2()2(2123456789912331221100l l l l l l l l lP l l l P l l P l P M cw +++++++++++++++=- =N.mm 10281.18⨯I-I 截面风弯矩：)2(.....)2(223456789923322l l l l l l l lP l l P l P M cw +++++++++++=I-I =N.mm 10252.18⨯ II-II 截面风弯矩：)7800176602(.....)7800176602(2780017660456789955-+++++++-++-=II-II l l l l l P lP P M cw =N.mm 10002.18⨯III-III 截面风弯矩:)8500176602(.....)8500176602(2850017660567899554-+++++++-++-=III-III l l l l l P lP P M cw =N.mm 10980.08⨯横风向弯矩： 0-0截面：19112100)2(k k k k T cah m Y T Mφπ∑=-=9210763.20319.0)539.214.32(⨯⨯⨯⨯= N.m m 10398.58⨯=I-I截面：192121)800()2(k k k k T cah m Y T Mφπ-=∑=I-I 9210710.20319.0)539.214.32(⨯⨯⨯⨯= N.mm 10294.58⨯=II-II 截面: 194121)7800()2(k k k k T cah m Y T M φπ-=∑=II-II9210242.20319.0)539.214.32(⨯⨯⨯⨯==4.380X108Nmm III-III 截面: 194121)8500()2(k k k k T cah m Y T M φπ-=∑=III-III9210195.20319.0)539.214.32(⨯⨯⨯⨯=N.mm 10288.48⨯=组合风弯矩: 0-0截面：N.mm10548.5)()(N.mm10100.6820020090000⨯=+⨯==----cw ca W ewM M M MN.mm 10100.69⨯=I-I 截面：N.mm10440.5)()(N.mm10964.58229⨯=+⨯==I -I I -I I -I I-I cw ca W ewM M M MN.mm 10964.59⨯=II-II 截面：N.mm10493.4)()(N.mm10806.48229⨯=+⨯==II -II II -II II -II II-II cw ca W ewM M M MN.mm 10806.49⨯=III-III 截面：N.mm10399.4)()(N.mm10700.48229⨯=+⨯==III -III III -III III -III III-III cwcaW ewM M M MN.mm 10700.49⨯=6. 地震弯矩计算地震设防烈度8度，取16.0m ax =α； 因场地土类别III 类，则特性周期s 55.0=g T 阻尼比取为01.0=ξ 阻尼调整系数ξξη7.106.005.012+-+=519.1=衰减指数ξξγ+-+=5.005.09.0=0.978地震影响系数max 211)(αηαγT T g =0544.016.0519.1)539.255.0(978.0=⨯⨯=则0-0截面的地震弯矩：gH m mgH M E 012100135163516αα==-=592999.8 19.1316050544.03516⨯⨯⨯⨯ N.m m 10902.19⨯= I-I 截面的地震弯矩:)41410(17585.35.25.35.111I I I-I +-=h H h H Hmg M E αN.mm 10866.19⨯= II-II 截面的地震弯矩:)41410(17585.35.25.35.111II II II -II +-=h H h H Hmg M E αN.mm 10552.19⨯= III-III 截面的地震弯矩:)41410(17585.35.25.35.111III III III -III +-=h H h H Hmg M E αN.mm 10521.19⨯= 以上计算是按塔设备基本振型的结果，此塔1530/>=D H 且高度大于20m ，故还必须考虑高振型的影响。