油气田中球形储罐地震反应及结构控制

宫成欣 大庆油田设计院

油气田中球形储罐地震反应及结构控制

宫成欣 大庆油田设计院

选择不同的地震波作为输入波，进行基础隔震及附加耗能减震装置的球形储罐地震响应时程分析。分析结果表明：基础隔震及附加耗能减震装置均能有效降低结构地震反应，但由于不同地震波的特性不同，其减震效果不同。针对不同场地条件，对球形储罐进行附加耗能减震装置及基础隔震控制下的地震反应分析。分析结果表明：场地不同其减震效果不同，但总体减震效果明显。

结构控制；减震控制；地震反应；球形储罐；相对位移；加速度

1 研究内容

针对球形储罐的结构特点，对其地震反应及结构控制作如下研究：

（1）了解球形储罐的破坏机理和现有抗震措施，给球形储罐布置基础隔震及附加耗能减震装置。

（2）运用ANSYS软件，以实际数据及理论分析后得出的数据为依据进行模态分析。选择不同的地震波作为输入波，进行基础隔震及附加耗能减震装置的球形储罐地震响应时程分析；进行不同类型场地情况下基础隔震及附加耗能减震装置的球形储罐地震响应时程分析。

（3）通过数值分析，比较不同结构控制下球形储罐的相对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类型场地情况下，两种结构控制方法都可以达到控制地震响应的效果，为球形储罐结构控制设计提供了理论参考。

2 球形储罐消能减震结构动力分析

在球形储罐上考虑附加一消能装置（由算子Г表示），则运动方程为

消能装置单元附加到某一结构体系后，原有体系的刚度、质量和阻尼值都将发生变化，即可将Γ(x)模拟表达成

在球形储罐上考虑附加一隔震装置，震时上部结构位移反应的最大绝对值为

3 球形储罐地震反应数值分析

（1）隔震及耗能减震结构在不同地震波的作用下，其地震控制效果不同。耗能减震结构的控制效果：ELCentro波，相对位移减小了71.8%～72.3%，加速度减小了25.2%～28.3%；Taft波，相对位移减小了76.2%～76.7%，加速度减小了77.4%～77.9%；天津波，相对位移减小了75.7%～76.0%，加速度减小了65.8%～71.9%。隔震结构的控制效果：EL Centro波，相对位移减小了77.2%，加速度减小了41.4%～43.1%；Taft波，相对位移减小了62.3%～62.8%，加速度减小了76.1%～76.4%；天津波，相对位移减小了50.3%～50.4%，加速度减小了50.8%～52.6%。

（2）隔震及耗能减震结构在不同类型场地情况下，其地震控制效果不同。Ⅰ类场地地震控制效果：耗能减震结构，相对位移减小了43.8%～49.2%，加速度减小了31.1%～34.7%；隔震结构，相对位移减小了21.8%～28.0%，加速度减小了37.6%～38.1%。Ⅱ类场地地震控制效果：耗能减震结构，相对位移减小了83.0%～83.2%，加速度减小了73.4%～73.8%；隔震结构，相对位移减小了72.7%～72.8%，加速度减小了56.8%～58.0%。Ⅲ类场地地震控制效果：耗能减震结构，相对位移减小了74.4%～76.1%，加速度减小了59.1%～59.9%；隔震结构，相对位移减小了66.9%～68.2%，加速度减小了52.8%～54.5%。Ⅳ类场地地震控制效果：耗能减震结构，相对位移减小了80.6%～80.9%，加速度减小了71.4%～71.5%；隔震结构，相对位移减小了72.4%，加速度减小了59.5%～60.7%。

4 结论

（1）球形储罐采取隔震及附加耗能减震装置均可达到减小地震响应的效果。

（2）对输入三种典型的地震波进行数据分析，其结果表明：基础隔震及附加耗能减震装置均能有效降低结构地震反应，但由于不同地震波的特性不同，其减震效果不同。基础隔震结构加速度降幅为41.4%～76.4%，相对位移降幅为50.3%～77.2%；附加耗能减震结构加速度降幅为25.2%～77.9%，相对位移降幅为71.8%～76.7%。

（3）针对不同场地条件，对球形储罐进行附加耗能减震装置及基础隔震控制下的地震反应分析。分析结果表明：场地不同其减震效果不同，但总体减震效果明显。基础隔震结构加速度降幅为37.6%～60.7%，相对位移降幅为21.8%～72.8%；附加耗能减震结构加速度降幅为31.1%～73.8%，相对位移降幅为43.8%～83.2%。说明各类型场地条件下，两种控制方法均有较好的减震效果。

（栏目主持 樊韶华）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.3.028