带导向支撑塔设备强度、挠度的计算

邢 玲 谢腾腾 解德甲 于 啸 孙冬来

（上海蓝滨石化设备有限责任公司）

在化工、炼油、医药、食品及环境保护等领域，塔设备是一种重要的单元设备，其作用是实现气（汽）-液相或液-液相之间的充分接触，从而达到相间传质传热的目的。 据统计，塔设备无论是投资费用还是所消耗的钢材重量，在整个过程设备中所占的比例都非常高。 以年产120 万吨催化裂化装置为例，塔设备重量占比高达48.9%［1］。一方面，装置的大型化有着较高的效益，例如在乙烯生产中， 随着装置的增大生产成本大幅降低，年产100 万吨与年产50 万吨乙烯装置相比，生产成本可降低约25%；年产150 万吨与年产50万吨乙烯装置相比， 生产成本可降低约40%；年产150 万吨与年产100 万吨乙烯装置相比，生产成本可降低约15%［2］。另一方面，随着装置的大型化，出现了很多直径较小而高度很高（即大长径比）的塔设备，这些塔设备在地震载荷或者风载荷的作用下会产生较大的塔底弯矩和塔顶挠度。为满足塔的强度和挠度要求，在工程上通常采用两种方法：增加壁厚或者在塔体某个高度上加设导向支撑。 由于增加壁厚会使成本增加较多，出于经济性考虑，通常采用导向支撑结构来分担风载荷和地震载荷，并且该做法在工程上得到了广泛应用。

加设导向支撑会改变塔体的支承方式，使塔内各截面弯矩重新分布，在不增加塔体壁厚的情况下大幅降低最大弯矩和塔顶挠度［3］。但是，加设导向支撑使得塔设备的计算模型与标准中的模型不一致，其设计计算是个难点。……