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(jì)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(jì)院

選擇不同的地震波作為輸入波，進(jìn)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(shí)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(jìn)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

1 研究內(nèi)容

針對球形儲罐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，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(jī)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(yùn)用ANSYS軟件，以實(shí)際數(shù)據(jù)及理論分析后得出的數(shù)據(jù)為依據(jù)進(jìn)行模態(tài)分析。選擇不同的地震波作為輸入波，進(jìn)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(shí)程分析；進(jìn)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(shí)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(dá)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(jì)提供了理論參考。

2 球形儲罐消能減震結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析

在球形儲罐上考慮附加一消能裝置（由算子Г表示），則運(yùn)動(dòng)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(dá)成

在球形儲罐上考慮附加一隔震裝置，震時(shí)上部結(jié)構(gòu)位移反應(yīng)的最大絕對值為

3 球形儲罐地震反應(yīng)數(shù)值分析

（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%。

4 結(jié)論

（1）球形儲罐采取隔震及附加耗能減震裝置均可達(dá)到減小地震響應(yīng)的效果。

（2）對輸入三種典型的地震波進(jìn)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。基礎(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(jìn)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