使用CAESARⅡ進行地震荷載計算

付潭

摘 要：隨著國家的一帶一路戰略，我國的空分項目走出國門，在中東、東南亞等地取得了很多的項目，國外項目要求應力計算非常精細，經常涉及地震工況下荷載的計算，并且一般會采用美國規范ASCE 7-05/IBC2006，本文就簡單探討一下地震工況下的設計計算。

關鍵詞：地震荷載；CAESARⅡ；工況編輯

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A

0.引言

隨著國家的一帶一路戰略，我國的空分項目走出國門，在中東、東南亞等地取得了很多的項目，國外項目要求應力計算非常精細，經常涉及地震工況下荷載的計算，且一般會采用美國規范ASCE 7-05/IBC2006，本文就簡單探討一下地震工況下的設計計算。

CAESARⅡ是一個在應力計算中應用非常廣泛的國際性軟件，特別在空氣分離項目中，由于蒸汽有更好的經濟性，越來越多的項目采用蒸汽拖動壓縮機及增壓機運行，因此高溫、高壓的管道應用得越來越廣泛，CAESARⅡ也越來越多的應用。

我們以國外某84000Nm3/h空分項目距離說明如何進行地震荷載的計算。

84000Nm3/h空分項目主蒸汽管道的設計壓力為5.05MPa，設計溫度為410℃，蒸汽流量為228t/h，管道外徑壁厚為：D457X19.05，材質為A335P11。

1.在CAESARⅡ中輸入地址參數

在進行地震工況的編輯時，首先我們在CAESARⅡ工具欄，點擊Static seismic Wizard，在彈出的對話框中，有7個選項，第一位Seismic Design Code，選擇執行規范。

第二位Importance Factor I填寫重要因子，對于蒸汽管道重要因子查規范ASCE 7 Section 13.1.3可知為1。

第三位為Response Factor R：本參數為響應參數，查看規范可知：Piping in accordance with ASME B31， including in-line components with joints made by welding or brazin，為12。

第四位為Max. Mapped res. Acc. Ss， Specifies the maximum mapped MCE spectral response acceleration at short periods according to Section 11.4.1， 短時譜響應加速度，本次業主提供該參數為1.75.

第五位為Site Class，所在地級別，業主提供為C級。

第六位為Component Elevation Ratio z/h （ASCE）， Specifies the ratio of height in structure at the point of attachment over the average height of the supporting structure. 管道的高和結構高的比率，本次蒸汽管道位于9.5m高的管廊架上，所以該數值約等于1。

第七個為Component Amplification Factor ap （ASCE）： Specifies the component amplification factor from Table 13.6-1.該數值查規范可知為2.5。

以上7個數據填完后，會在起始點處，Uniform loads處自動計算生成地震靜態加速度參數，X、Y、Z方向均生成地震的靜態加速度。

如果我們有該數值的資料，也可以越過在Static seismic Wizard填寫的參數，可以直接在該處填寫地震靜態加速度的數值。

填寫結束后，如圖1所示。

2.在Edit Static Load Sases中編輯工況

基本數據輸入完成后，點擊工具欄里的Batch Run，因為我們加入了地震荷載參數，這時系統會提示進行工況編輯，進入Edit Static Load Sases（工況編輯程序）后，可以看到新增的U1-Unif load Case#1，U2-Unif load Case#2，U3-Unif load Case#3，因為地震波來的方向不同，所以我們進行不同方向的模擬，因此新增6組不同的工況：OPE+U1，OPE-U1，OPE+U2，OPE-U2，OPE+U3，OPE-U3（圖2中L6-L11）。然后我們再次運行Batch Run，就可以計算出地震時的載荷。

結語

對于要求較高的國內、外工程項目，一般要求管道專業提供地震狀態下的荷載，從而更加可靠地進行結構設計，通過本文介紹的方法，我們可以通過CAESARⅡ這款在國際是應用非常廣泛的軟件進行計算，來提供準確的荷載值，幫助我們的設計更加可靠、經濟。

參考文獻

[1] ASCE_7-10 Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures Chapter 13 SEISMIC DESIGN REQUIREMENTS FOR NONSTRUCTURAL COMPONENTS[Z].

[2]壓力管道應力分析[M].北京：中國石化出版社，2003.