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第一章 概述1

一、塔设备的用途及其构造1

1.塔设备在石油化工生产中的作用1

2.塔设备的分类和塔体结构2

3.塔设备的发展及现状4

二、塔设备的功能及对基础的要求4

1.石油化工生产对塔设备的要求4

2.塔盘结构对基础的要求4

3.塔设备裙座与塔基础的共同作用要求7

三、塔基础的类型8

1.按塔基础结构形式分类8

2.按塔基础形状分类11

四、塔基础的设计原则12

五、塔基础的技术经济分析15

六、塔基础的现状与发展16

1.两器框架的结构改革16

2.尿素合成塔高框架采用滑模施工21

3.装配式大厚板构架式塔基础的应用23

4.预制装配式圆环形框架24

5.薄壳基础在塔基础中的应用24

七、施工新技术、新材料得到推广应用25

1.高性能混凝土(HPC)的应用25

2.U 型混凝土膨胀剂(UEA)的推广应用26

3.无粘结预应力技术应用27

4.土钉、土锚支护在基坑工程中的应用27

6.高塔设备的整体制作吊装28

5.静态爆破技术的应用28

7.高塔设备的大件运输29

8.强夯处理抛石填海地基30

第二章 塔基础的荷载31

一、荷载分类31

二、重力荷载32

三、荷载效应组合36

1.塔设备上的风力特性37

四、风荷载37

2.高塔风力特性的实测39

3.风压高度变化系数μz42

4.风荷载体型系数μz44

5.风振系数βz70

6.风荷载扩大系数μe72

7.塔型构筑物风力的简捷计算75

五、高塔设备的动力特性80

1.自振特性计算的理论公式81

2.塔设备自振特性实测83

3.“建筑结构荷载规范”中关于石油化工塔设备自振周期的计算86

4.根据实测的自振特性，推导塔设备自振周期及振型的计算公式99

六、地震作用114

1.抗震设计的基本地震烈度115

2.地震作用和抗震验算118

3.水平地震作用的简化计算126

1.基础底板的设计130

一、圆柱式塔基础设计130

第三章 圆柱式及圆筒式塔基础130

2．圆柱台座设计147

二、圆筒式塔基础设计183

1.基础底板的设计183

2.圆筒环形截面偏心受压构件计算192

三、塔基础的构造设计253

1.材料及一般构造要求253

2.混凝土保护层258

3.钢筋的锚固259

4.圆柱式塔基础构造261

5.圆筒式塔基础构造262

6.地脚螺栓锚固265

第四章 框架式塔基础273

一、环形框架式塔基础设计273

1.环形框架的简化计算273

2.用有限单元法解空间环形框架284

3.环形基础底板内力计算288

二、方形(或矩形)框架式塔基础设计296

1.平面框架计算法296

2.空间框架计算法300

3.双向偏心受压柱的计算303

4.偏心受压基础的计算327

三、厚板框架式塔基础设计333

1.大板的近似计算333

2.大板用有限单元法分析339

四、框架式塔基础构造344

1.框架节点的选型344

2.板与厚板构造349

3.钢结构的防火保护措施351

4.基础与其他构造354

五、H 型钢的应用357

1.H 型钢的特性357

2.H 型钢应用概况359

3.H 型钢技术标准及截面规格361

4.H 型钢构件的节点连接363

六、塔设备裙座与环梁共同作用分析376

1.塔设备裙座与环梁的共同作用376

2.连续裙座的计算378

3.环梁内力分析381

4.环梁与裙座组合截面应力分析383

第五章 联合塔基础385

一、筏板基础基底反力实测385

2.箱型基础基底反力的实测386

1.板式基础荷载试验386

二、刚性板的计算393

三、弹性地基上板的计算396

1.弹性地基上刚性板的反力计算法396

2.可变基床系数法(简称轮算法)397

3.基底反力系数法402

4.圆形和多边形板的计算406

1.基本假定及计算方法416

四、十字交叉条形基础计算416

2.计算实例423

五、弹性地基板的联合基础电算分析425

1.程序使用范围427

2.弹性地基板的内力计算427

3.三次样条函数能量429

4.Hetenyi 弹性地基板法429

5.基床系数 Ko 值确定435

6.问题及建议435

六、高塔基础与地基基础共同作用的机理分析436

1.上部结构刚度贡献的有限性436

2.结构刚度对共同作用的影响437

3.箱基底板钢筋应力计算时，计算单元的变化438

4.地基模型和土性变化时对共同作用的影响439

5.相邻建构筑物对共同作用的影响440

七、联合塔基础构造要求441

1.一般规定441

2.箱形基础442

3.筏形基础445

4.桩箱与桩筏基础447

第六章 高塔基础计算机辅助设计449

一、圆柱型及圆筒型基础计算机内力分析449

1.程序使用范围449

2.桩基承台内力计算449

3.计算机程序使用说明450

4.说明和建议452

5.圆筒型落地单塔基础计算程序(TWEC1)452

二、联合塔基础计算机内力分析464

1.程序使用范围465

2.弹性地基板的内力计算465

3.说明及建议466

三、高塔基础施工图自动绘制466

1.绘图功能的实现467

2.利用 ADS 技术开发的塔基 CAD467

一、地基设计的基本原则470

第七章 地基计算470

二、地基承载力计算472

1.计算地基承载力的理论公式473

2.关于按《建筑地基基础设计规范》确定地基承载力的探讨480

3.基础底面积的确定482

三、地基中的附加应力计算483

1.矩形面积上为均布荷载484

2.矩形面积上为三角形荷载484

3.圆形面积上为均布荷载484

4.圆形面积上为三角形荷载485

5.感应图法计算地基内的附加应力491

四、地基允许变形值的确定494

1.变形计算参数495

2.地基最终沉降量计算498

3.根据塔基础的实测沉降与倾斜进行统计分析501

4.塔型设备基础倾斜与变形值的确定507

五、桩基础509

1.单桩承载力的确定510

2.桩的动力测试515

3.桩与承台共同作用的研究520

4.沉降控制复合桩基529

六、基础设计中的共同作用问题534

第八章 地基处理536

一、地基处理方法分类536

二、地基处理的基本要求538

1.选择地基处理方案前的准备工作538

2.工程地质勘察539

3.考虑上部结构条件539

4.合理选定地基处理方法539

5.必须满足上部结构对地基承载力和变形的要求539

三、充水预压地基540

1.预压法的沿革与发展540

7.地基变形观测540

6.加强地基处理工程的质量监督540

2.预压排水固结原理541

3.设计计算542

4.充水预压实施要点545

5.工程实例546

四、强夯法548

1.强夯加固地基的发展548

2.加固机理与设计要点550

3.施工工艺与质量检验553

4.工程实例555

五、CFG 桩复合地基562

1.概述562

2.CFG 桩中的褥垫层加固机理563

3.CFG 桩复合地基的工程特性566

4.设计计算要点568

5.工程实例570

1.挤扩支盘桩的工艺原理571

六、挤扩支盘桩的应用571

2.桩的特点和适用范围572

第九章 塔基础加固与改造573

一、塔基础的鉴定与评估573

1.调查、鉴定的项目和内容573

2.塔基础检验评估方法575

3.塔基础结构耐久性评估577

二、塔基础结构加固及改造总则577

1.加固及改造工作程序578

2.加固及改造的一般原则580

3.加固、改造方法的选择581

三、地基与基础加固582

1.加强基础的沉降观测，掌握地基的变形规律，从规律中挖掘地基的潜力582

2.控制地基加荷速率，预压加固提高地基的承载力582

3.塔基础突发沉降的事故处理583

4.扩大塔基础的底面积，减少基底应力588

5.塔基础地基的深层加固588

1.塔基础支承结构的直径加大，地脚螺栓的数量增多591

2.构架式塔基础采用砖墙填充，加固构架顶层横梁591

四、塔基础上部结构的加固591

3.框架横梁加固的其他几种方案592

4.环形构架增设立柱597

5.环形构架增加横向刚度599

6.钢筋混凝土构架柱加固599

7.钢筋混凝土大板加固599

五、塔基础热应力产生裂缝的预防与加固处理600

1.塔基础产生裂缝调查601

2.预防与加固处理603

六、塔基础的防腐蚀609

1.塔基础的防腐蚀设计610

2.耐腐蚀材料的选用611

3.加固受严重腐蚀的工程实例612

七、火灾后的结构诊断及处理方法613

1.石化系统重大典型火灾事故613

2.火灾后的结构诊断及处理方法615

3.工程实例617

第十章 火炬排气塔设计618

一、火炬排气塔防护半径的确定619

1.国外的典型计算方法619

2.R 公式的推导622

3.H 公式的提出626

4.计算应用实例627

二、工艺要求与设计原则628

1.塔架位置的选择628

3.火炬排气塔设计原则629

2.火炬排气塔使用特点629

4.设计塔架时应考虑制作、运输、安装、维修检修等要求，并在经济合理的条件下注意塔体的造型美观630

5.设计荷载时，一般应具备下述原始资料630

6.塔架设计的材料要求630

7.塔架施工安装的要求631

三、火炬排气塔结构选型631

1.塔架结构选型631

2.塔架结构布置632

1.一般规定633

四、构造及施工要求633

4.基础633

3.塔架结构构件633

2.节点连接构造634

3.基础构造636

4.塔架结构施工要求636

五、计算实例637

1.90m 冷火炬排气塔塔架计算实例(柔性塔架)637

2.85m 火炬排气塔塔架计算实例(刚性塔架)648

六、火炬排气塔高柔结构的整体吊装655

1.火炬排气塔120m 工程吊装实例655

2.100m 火炬排气塔管柱节点的组装662

3.在火炬排气塔吊装中采用钢丝绳受力自动监测报警系统665

第十一章 计算实例668

一、丙烯分馏塔基础计算(圆柱式基础)668

二、减压塔基础计算(环形框架式基础)673

三、催化剂贮罐基础计算(按平面框架及空间框架计算框架式塔基础)682

四、催化裂化再生器基础计算(多层框架式塔基础)691

五、芳烃抽提苯塔基础计算(筏板式联合塔基础)700

六、氧化塔、冷却器基础计算(桩筏联合基础)705

附录 A 圆形、圆环形、外切八边形、内切八边形、外切六边形底板的力学特性表712

表 A-1 圆形底板的力学特性表712

表 A-2 圆环形底板的力学特性表714

表 A-3 外切八边形底板的力学特性表717

表 A-4 内接八边形底板的力学特性表719

表 A-5 外切六边形底板的力学特性表721

表 B-1 石油化工主要生产装置高塔设备直径、高度一览表723

附录 B723

附录 C 落地塔、框架塔振动特性实测一览表732

表 C-1 落地塔测振资料一览表732

表 C-2 落地塔实测振型与周期资料一览表737

表 C-3 框架塔测振资料一览表741

表 C-4 框架塔实测振型与周期一览表743

表 C-5 反应器、再生器自振周期实测表746

附录 D747

表 D-1 塔设备基础沉降实测成果一览表747