-双曲线冷却塔荷载课件

1、构筑物抗震设计规范构筑物抗震设计规范GB 50191- 2012介绍介绍双曲线冷却塔李永录李永录中中冶建筑研究总院有限公司冶建筑研究总院有限公司国家工业建构筑物质量安全鉴定检验中心国家工业建构筑物质量安全鉴定检验中心双曲线冷却塔双曲线冷却塔双曲线冷却塔 电厂、核电站的循环水自然通风冷却是一种大型薄壳型构电厂、核电站的循环水自然通风冷却是一种大型薄壳型构筑物。建在水源不十分充足的地区的电厂，为了节约用水，筑物。建在水源不十分充足的地区的电厂，为了节约用水，需建造一个循环冷却水系统，以使得冷却器中排出的热水需建造一个循环冷却水系统，以使得冷却器中排出的热水在其中冷却后可重复使用。大型电厂采用的冷却

2、构筑物多在其中冷却后可重复使用。大型电厂采用的冷却构筑物多为双曲线型冷却塔为双曲线型冷却塔。 英国最早使用这种冷却塔。英国最早使用这种冷却塔。20世纪世纪30年代以来在各国广年代以来在各国广泛应用，泛应用，40年代在中国东北抚顺电厂、阜新电厂先后建成年代在中国东北抚顺电厂、阜新电厂先后建成双曲线型冷却塔群。冷却塔由集水池、支柱、塔身和淋水双曲线型冷却塔群。冷却塔由集水池、支柱、塔身和淋水装置组成。装置组成。为什么用双曲线为什么用双曲线 提高效率：提高效率：底部底部有最大的圆周，可以最大限度地有最大的圆周，可以最大限度地进入进入冷空气冷空气冷空气冷空气到达最细部位时，接触热水到达最细部位时，接触

3、热水，由于由于管径变小，空气流速加快，可以管径变小，空气流速加快，可以尽快的带走热水中的尽快的带走热水中的热量热量管管径变小，冷空气的径变小，冷空气的体积压缩，比热体积压缩，比热容增加，细腰容增加，细腰部冷空气可以最大限度部冷空气可以最大限度的吸收热水的的吸收热水的热量使热量使热水热水冷却冷却到到了最上部，管径再次扩大了最上部，管径再次扩大，增加排，增加排放速度，压力放速度，压力减小减小，体积增大，释放，体积增大，释放热量，形成热量，形成白色的水蒸气。白色的水蒸气。双曲线冷却塔结构 多用钢筋混凝土制造。冷却塔通风筒包括下环梁、筒壁、多用钢筋混凝土制造。冷却塔通风筒包括下环梁、筒壁、塔顶刚性环塔

4、顶刚性环3部分部分。 下下环梁位于通风筒壳体的下端，风筒的自重及所承受的其环梁位于通风筒壳体的下端，风筒的自重及所承受的其他荷载都通过下环梁传递给斜支柱，再传到基础他荷载都通过下环梁传递给斜支柱，再传到基础。 筒筒壁是冷却塔通风筒的主体部分，它是承受以风荷载为主壁是冷却塔通风筒的主体部分，它是承受以风荷载为主的高耸薄壳结构，对风十分敏感。其壳体的形状、壁厚，的高耸薄壳结构，对风十分敏感。其壳体的形状、壁厚，必须经过壳体优化计算和曲屈稳定来验算，是优化计算的必须经过壳体优化计算和曲屈稳定来验算，是优化计算的重要内容重要内容。 塔顶塔顶刚性环位于壳体顶端，是筒壳在顶部的加强箍，它加刚性环位于壳体顶

5、端，是筒壳在顶部的加强箍，它加强了壳体顶部的刚度和稳定性。强了壳体顶部的刚度和稳定性。双曲线冷却塔结构 斜支柱为通风筒的支撑结构，主要承受自重、风荷载和温斜支柱为通风筒的支撑结构，主要承受自重、风荷载和温度应力。斜支柱在空间是双向倾斜的，按其几何形状有度应力。斜支柱在空间是双向倾斜的，按其几何形状有“人人”字形、字形、“V”字形和字形和“X”字形柱，截面通常有圆形、矩形、字形柱，截面通常有圆形、矩形、八边形等八边形等。 基础基础主要承受斜支柱传来的全部荷载，按其结构形式分有主要承受斜支柱传来的全部荷载，按其结构形式分有环形基础环形基础(包括倒包括倒“T”型基础型基础)和单独基础。基础的沉降对壳

6、和单独基础。基础的沉降对壳体应力的分布影响较大、敏感性强。故斜支柱和基础在冷体应力的分布影响较大、敏感性强。故斜支柱和基础在冷却塔优化计算和设计中亦显得十分重要。却塔优化计算和设计中亦显得十分重要。双曲线冷却塔结构 冷却塔高度一般为冷却塔高度一般为75150米，底边直径米，底边直径65120米。塔内米。塔内上部为风筒，筒壁第一节（下环梁）以下为配水槽和淋水上部为风筒，筒壁第一节（下环梁）以下为配水槽和淋水装置装置。 淋淋水装置是使水蒸发散热的主要设备。运行时，水从配水水装置是使水蒸发散热的主要设备。运行时，水从配水槽向下流淋滴溅，空气从塔底侧面进入，与水充分接触后槽向下流淋滴溅，空气从塔底侧面

7、进入，与水充分接触后带着热量向上排出带着热量向上排出。 冷却冷却过程以蒸发散热为主，一小部分为对流散热。双曲线过程以蒸发散热为主，一小部分为对流散热。双曲线型冷却塔比水池式冷却构筑物占地面积小，布置紧凑，水型冷却塔比水池式冷却构筑物占地面积小，布置紧凑，水量损失小，且冷却效果不受风力影响；它又比机力通风冷量损失小，且冷却效果不受风力影响；它又比机力通风冷却塔维护简便，节约电能；但体形高大，施工复杂，造价却塔维护简便，节约电能；但体形高大，施工复杂，造价较高。较高。一般规定 冷却塔抗震设计应根据设防烈度、结构类型和淋水面积冷却塔抗震设计应根据设防烈度、结构类型和淋水面积（塔体高度）（塔体高度）按

8、按下表下表确定确定其抗震等级，并应符合相应的抗其抗震等级，并应符合相应的抗震计算规定和抗震构造措施要求。震计算规定和抗震构造措施要求。结构类型结构类型6 度度7 度度8 度度9 度度 塔筒塔筒S4000m2四四四四三三二二4000S9000 m2四四三三二二一一S9000 m2三三二二一一一一淋水装置淋水装置框架、排架框架、排架四四三三二二一一计算 冷却塔应按构筑物抗震设计规范第冷却塔应按构筑物抗震设计规范第5章多遇地震确定章多遇地震确定地震影响系数，并应进行地震作用和作用效应计算地震影响系数，并应进行地震作用和作用效应计算。 冷却塔塔筒符合下列条件之一时，可不进行抗震验算，但冷却塔塔筒符合下

9、列条件之一时，可不进行抗震验算，但应符合相应的抗震构造措施要求：应符合相应的抗震构造措施要求： 7度度、类场地或类场地或8度度、类场地，且淋水面积小于类场地，且淋水面积小于4000。 7度度、类场地或类场地或8度度类场地，且淋水面积为类场地，且淋水面积为40009000和基本风压大于和基本风压大于0.35kN/。 8度、度、9度时，宜选择度时，宜选择、类场地建塔；类场地建塔；7度、度、8度时，天度时，天然地基承载力特征值不小于然地基承载力特征值不小于180kPa、土层平均剪变模量不、土层平均剪变模量不小于小于45MPa的的类场地，可不进行地基处理。类场地，可不进行地基处理。计算 、类场地时，塔

10、筒基础宜采用环板型基础或倒类场地时，塔筒基础宜采用环板型基础或倒T型型基础；基础；类场地时类场地时，可，可采用独立基础采用独立基础。 塔筒的水平、竖向地震作用标准值效应，应按下列公式塔筒的水平、竖向地震作用标准值效应，应按下列公式确定：确定：计算 塔筒按有限元法计算时，其抗震计算宜采用振型分解反应塔筒按有限元法计算时，其抗震计算宜采用振型分解反应谱法；谱法；8度且淋水面积大于度且淋水面积大于9000和和9度时，淋水面积大于度时，淋水面积大于7000的塔筒，宜同时采用时程分析法进行补充计算。采的塔筒，宜同时采用时程分析法进行补充计算。采用时程分析法进行补充计算时，应符合构筑物抗震设计用时程分析法

11、进行补充计算时，应符合构筑物抗震设计规范第规范第5.1.3条的规定。其加速度时程曲线的最大值可按条的规定。其加速度时程曲线的最大值可按构筑物抗震设计规范表构筑物抗震设计规范表5.1.7选取，各振型阻尼比应与选取，各振型阻尼比应与振型分解反应谱法一致。振型分解反应谱法一致。计算 塔筒的地震作用计算，宜计及地基与上部结构的相互作用，塔筒的地震作用计算，宜计及地基与上部结构的相互作用，计算时应采用土的动力参数。计算时应采用土的动力参数。 塔筒地基基础应按构筑物抗震设计规范第塔筒地基基础应按构筑物抗震设计规范第4.2节规定节规定验算其抗震承载力，并应符合下列规定验算其抗震承载力，并应符合下列规定： 对

12、于环板型和倒对于环板型和倒T型基础，基础底面与地基之间的零应力区的圆心型基础，基础底面与地基之间的零应力区的圆心角，不应大于角，不应大于30。 对于独立基础，基础底面不应出现零应力区对于独立基础，基础底面不应出现零应力区。 7度度、类场地或类场地或7度时，地基承载力特征值大于度时，地基承载力特征值大于160kPa的的类场地，淋水装置可不进行抗震验算，但应符合相应类场地，淋水装置可不进行抗震验算，但应符合相应的抗震措施要求。的抗震措施要求。计算计算 淋水构架宜按平面框排架进行抗震计算，并应符合下列规淋水构架宜按平面框排架进行抗震计算，并应符合下列规定定： 淋水构架的地震剪力，应由水槽下的淋水构架

13、的地震剪力，应由水槽下的形架承受。形架承受。 支承于竖井上的梁或水槽，相对于竖井应可转动和水平移动。支承于竖井上的梁或水槽，相对于竖井应可转动和水平移动。 当梁支承在筒壁牛腿上时，梁相对于筒壁牛腿应可转动和水平移当梁支承在筒壁牛腿上时，梁相对于筒壁牛腿应可转动和水平移动动。 淋水装置的地震作用标准值效应和其他荷载效应的基本组淋水装置的地震作用标准值效应和其他荷载效应的基本组合，应仅包含重力荷载代表值效应、水平和竖向地震作用合，应仅包含重力荷载代表值效应、水平和竖向地震作用标准值效应。其中水平地震作用标准值效应应计入主水槽标准值效应。其中水平地震作用标准值效应应计入主水槽和竖井的地震动水压力。和

14、竖井的地震动水压力。构造措施 塔筒筒壁在子午向和环向均应采用双层配筋，其配筋应按塔筒筒壁在子午向和环向均应采用双层配筋，其配筋应按计算确定，但每层单向配筋率不应小于计算确定，但每层单向配筋率不应小于0.2%；双层钢筋间；双层钢筋间应设置拉筋，拉筋应交错布置，间距不应大于应设置拉筋，拉筋应交错布置，间距不应大于700，直，直径不应小于径不应小于6mm。 筒壁子午向和环向受力钢筋接头的位置，应相互错开。在筒壁子午向和环向受力钢筋接头的位置，应相互错开。在任一搭接长度的区段内，有接头的受力钢筋截面面积与受任一搭接长度的区段内，有接头的受力钢筋截面面积与受力钢筋总截面面积之比，子午向不应大于力钢筋总截

15、面面积之比，子午向不应大于1/3，环向不应，环向不应大于大于1/4。 塔筒基础、斜支柱及环梁的纵向钢筋接头，宜采用焊接或塔筒基础、斜支柱及环梁的纵向钢筋接头，宜采用焊接或机械连接，接头连接区段的长度不应小于机械连接，接头连接区段的长度不应小于35d，且不应小，且不应小于于500mm；柱底部；柱底部500范围内，不应设置钢筋接头。钢范围内，不应设置钢筋接头。钢筋直径不小于筋直径不小于22时，不应采用绑扎搭接接头。时，不应采用绑扎搭接接头。构造措施 塔筒受力钢筋绑扎搭接接头的搭接长度，应按下式计算：塔筒受力钢筋绑扎搭接接头的搭接长度，应按下式计算：构造措施 9度时，筒身与塔顶刚性环的连接处应采取加

16、强措施。度时，筒身与塔顶刚性环的连接处应采取加强措施。 在每对斜支柱组成的平面内，斜支柱的倾斜角不宜小于在每对斜支柱组成的平面内，斜支柱的倾斜角不宜小于11，环梁与斜支柱轴线的倾角宜相同。，环梁与斜支柱轴线的倾角宜相同。 斜支柱的截面宽度和高度均不宜小于斜支柱的截面宽度和高度均不宜小于300，圆形柱直径，圆形柱直径和多边形柱内切圆直径均不宜小于和多边形柱内切圆直径均不宜小于350；矩形截面，斜；矩形截面，斜支柱的计算长度与截面短边长度之比应为支柱的计算长度与截面短边长度之比应为1220；圆形截；圆形截面，其计算长度与圆形截面的直径之比宜为面，其计算长度与圆形截面的直径之比宜为1017，8度和度

17、和9度时宜取取值范围中的较小值。度时宜取取值范围中的较小值。 斜支柱计算长度，径向斜支柱计算长度，径向宜按斜支柱长度乘以宜按斜支柱长度乘以0.9采用，环向宜按乘以采用，环向宜按乘以0.7采用。采用。构造措施 柱的轴压比，不宜柱的轴压比，不宜大于大于下表下表规定规定的限值的限值。结构类型结构类型 抗抗 震震 等等 级级一一二二三三四四斜支柱斜支柱0.6 0.70.8框架柱、框架柱、排架柱排架柱0.70.80.9注：1 轴压比指柱组合的轴压力设计值与柱全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值； 2 在不受冻融影响的地区，其轴压比可按表中数值增加0.05；3 IV类场地的大型冷却塔，轴压比宜适

18、当减小。构造措施柱的纵向钢筋配置，应符合下列规定：柱的纵向钢筋配置，应符合下列规定： 柱柱的纵向钢筋最小总配筋率，应的纵向钢筋最小总配筋率，应按按下表下表采用。采用。 最大总配筋率不应大于最大总配筋率不应大于5%。 矩形截面柱的纵向钢筋宜对称配置；截面尺寸大于矩形截面柱的纵向钢筋宜对称配置；截面尺寸大于400的柱，纵的柱，纵向钢筋间距不宜大于向钢筋间距不宜大于200。结构类型 抗 震 等 级一二三四斜支柱1.21.00.90.8框架柱、排架柱1.00.80.70.6构造措施 斜支柱纵向钢筋伸入环梁的长度，不应小于钢筋直径的60倍；伸入基础的长度，不应小于钢筋直径的40倍。 柱的箍筋配置，应符合

19、下列规定： 柱两端1/6柱长、柱截面长边长度（圆柱直径）和500mm三者的较大值范围内，箍筋应加密配置。 箍筋加密区箍筋的体积配筋率，应符合下式规定：构造措施 柱箍筋加密区箍筋的最小配筋率，应柱箍筋加密区箍筋的最小配筋率，应按按下表下表采用采用 加密区箍筋间距，不应大于纵向钢筋直径的加密区箍筋间距，不应大于纵向钢筋直径的6倍或倍或100；箍筋直径不宜小于箍筋直径不宜小于8，但截面边长或直径小于，但截面边长或直径小于400时，时，三级、四级可采用三级、四级可采用6。结构类型抗 震 等 级一二三四斜支柱1.00.80.6框架柱、排架柱0.80.60.4构造措施 非加密区的箍筋配筋率不宜小于加密区的

20、非加密区的箍筋配筋率不宜小于加密区的50%，且箍筋间，且箍筋间距不宜大于纵向钢筋直径的距不宜大于纵向钢筋直径的10倍。倍。 斜支柱宜采用螺旋箍；采用复合箍和普通箍时，每隔一根斜支柱宜采用螺旋箍；采用复合箍和普通箍时，每隔一根纵向钢筋应在两个方向设置箍筋或拉筋约束纵向钢筋应在两个方向设置箍筋或拉筋约束。 淋水装置的平面、立面布置，应符合下列规定：淋水装置的平面、立面布置，应符合下列规定： 平面、立面布置宜规则对称。平面、立面布置宜规则对称。 淋水面积不大于淋水面积不大于3500时，平面宜采用矩形或辐射形布置；大于时，平面宜采用矩形或辐射形布置；大于3500时，可采用矩形，并宜采用正方形。时，可采

21、用矩形，并宜采用正方形。 淋水装置采用悬吊结构且仅顶层有梁系时，梁系在柱顶宜正交布置。淋水装置采用悬吊结构且仅顶层有梁系时，梁系在柱顶宜正交布置。 8度和度和9度时，淋水装置的上、下梁系在柱子处宜正交布置，且应有可靠度时，淋水装置的上、下梁系在柱子处宜正交布置，且应有可靠连接。连接。构造措施 当淋水填料采用塑料材料并悬吊支承，且支柱与顶梁为单当淋水填料采用塑料材料并悬吊支承，且支柱与顶梁为单层铰接排架时，支承水槽的支架宜采用门形架；水槽与门层铰接排架时，支承水槽的支架宜采用门形架；水槽与门形架应有可靠连接形架应有可靠连接。 8度和度和9度时，淋水构架的梁和水槽不宜搁置在筒壁牛腿上；度时，淋水构

22、架的梁和水槽不宜搁置在筒壁牛腿上；当有可靠的减振和防倒措施时，淋水构架梁可搁置在筒壁当有可靠的减振和防倒措施时，淋水构架梁可搁置在筒壁牛腿上。牛腿上。 搁置在筒壁和竖井牛腿上的梁和水槽，宜采取下列抗震构搁置在筒壁和竖井牛腿上的梁和水槽，宜采取下列抗震构造措施：造措施： 梁和水槽底部与牛腿接触处宜设置隔震层。梁和水槽底部与牛腿接触处宜设置隔震层。 8度时，梁端宜贴缓冲层或在梁端与筒壁的空隙中填充缓冲层。度时，梁端宜贴缓冲层或在梁端与筒壁的空隙中填充缓冲层。 9度时，筒壁和竖井的牛腿在梁的两侧宜设置挡块，挡块与梁间宜度时，筒壁和竖井的牛腿在梁的两侧宜设置挡块，挡块与梁间宜设置缓冲层或在梁端两侧与牛

23、腿之间设置柔性拉结装置。设置缓冲层或在梁端两侧与牛腿之间设置柔性拉结装置。构造措施 7度、度、8度、度、9度时，淋水装置的梁、柱和水槽外缘与塔筒度时，淋水装置的梁、柱和水槽外缘与塔筒内壁间的防震缝，分别不应小于内壁间的防震缝，分别不应小于70、90、120。 塔筒基础及竖井与水池底板之间，应设置沉降缝；进水沟、塔筒基础及竖井与水池底板之间，应设置沉降缝；进水沟、水池隔墙等跨越沉降缝的结构，均应设置防震缝。穿越池水池隔墙等跨越沉降缝的结构，均应设置防震缝。穿越池壁的大直径进水管道，宜采用柔性接口壁的大直径进水管道，宜采用柔性接口。 预制主水槽的接头应焊接牢靠；配水槽伸入主水槽的搁置预制主水槽的接

24、头应焊接牢靠；配水槽伸入主水槽的搁置长度，不应小于长度，不应小于70；8度和度和9度时，主、配水槽的接头处，度时，主、配水槽的接头处，应采用焊接连接或其他防止拉脱措施应采用焊接连接或其他防止拉脱措施。 8度和度和9度时，除水器、淋水填料、填料格栅均不得浮搁，度时，除水器、淋水填料、填料格栅均不得浮搁，除水器、填料与梁及填料格栅与梁之间应有可靠连接。除水器、填料与梁及填料格栅与梁之间应有可靠连接。构造措施 淋水构架柱的柱顶、柱根淋水构架柱的柱顶、柱根(或杯口顶面以上或杯口顶面以上)500范围内，范围内，以及牛腿全高、牛腿顶面至构架梁顶面以上以及牛腿全高、牛腿顶面至构架梁顶面以上300区段范区段范围内，箍筋均应加密，其间距不应大于围内，箍筋均应加密，其间距不应大于100，加密区的，加密区的箍筋