使用CAESARⅡ进行地震荷载计算

付潭

摘 要：随着国家的一带一路战略，我国的空分项目走出国门，在中东、东南亚等地取得了很多的项目，国外项目要求应力计算非常精细，经常涉及地震工况下荷载的计算，并且一般会采用美国规范ASCE 7-05/IBC2006，本文就简单探讨一下地震工况下的设计计算。

关键词：地震荷载；CAESARⅡ；工况编辑

中图分类号：TP391 文献标识码：A

0.引言

随着国家的一带一路战略，我国的空分项目走出国门，在中东、东南亚等地取得了很多的项目，国外项目要求应力计算非常精细，经常涉及地震工况下荷载的计算，且一般会采用美国规范ASCE 7-05/IBC2006，本文就简单探讨一下地震工况下的设计计算。

CAESARⅡ是一个在应力计算中应用非常广泛的国际性软件，特别在空气分离项目中，由于蒸汽有更好的经济性，越来越多的项目采用蒸汽拖动压缩机及增压机运行，因此高温、高压的管道应用得越来越广泛，CAESARⅡ也越来越多的应用。

我们以国外某84000Nm3/h空分项目距离说明如何进行地震荷载的计算。

84000Nm3/h空分项目主蒸汽管道的设计压力为5.05MPa，设计温度为410℃，蒸汽流量为228t/h，管道外径壁厚为：D457X19.05，材质为A335P11。

1.在CAESARⅡ中输入地址参数

在进行地震工况的编辑时，首先我们在CAESARⅡ工具栏，点击Static seismic Wizard，在弹出的对话框中，有7个选项，第一位Seismic Design Code，选择执行规范。

第二位Importance Factor I填写重要因子，对于蒸汽管道重要因子查规范ASCE 7 Section 13.1.3可知为1。

第三位为Response Factor R：本参数为响应参数，查看规范可知：Piping in accordance with ASME B31， including in-line components with joints made by welding or brazin，为12。

第四位为Max. Mapped res. Acc. Ss， Specifies the maximum mapped MCE spectral response acceleration at short periods according to Section 11.4.1， 短时谱响应加速度，本次业主提供该参数为1.75.

第五位为Site Class，所在地级别，业主提供为C级。

第六位为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. 管道的高和结构高的比率，本次蒸汽管道位于9.5m高的管廊架上，所以该数值约等于1。

第七个为Component Amplification Factor ap （ASCE）： Specifies the component amplification factor from Table 13.6-1.该数值查规范可知为2.5。

以上7个数据填完后，会在起始点处，Uniform loads处自动计算生成地震静态加速度参数，X、Y、Z方向均生成地震的静态加速度。

如果我们有该数值的资料，也可以越过在Static seismic Wizard填写的参数，可以直接在该处填写地震静态加速度的数值。

填写结束后，如图1所示。

2.在Edit Static Load Sases中编辑工况

基本数据输入完成后，点击工具栏里的Batch Run，因为我们加入了地震荷载参数，这时系统会提示进行工况编辑，进入Edit Static Load Sases（工况编辑程序）后，可以看到新增的U1-Unif load Case#1，U2-Unif load Case#2，U3-Unif load Case#3，因为地震波來的方向不同，所以我们进行不同方向的模拟，因此新增6组不同的工况：OPE+U1，OPE-U1，OPE+U2，OPE-U2，OPE+U3，OPE-U3（图2中L6-L11）。然后我们再次运行Batch Run，就可以计算出地震时的载荷。

结语

对于要求较高的国内、外工程项目，一般要求管道专业提供地震状态下的荷载，从而更加可靠地进行结构设计，通过本文介绍的方法，我们可以通过CAESARⅡ这款在国际是应用非常广泛的软件进行计算，来提供准确的荷载值，帮助我们的设计更加可靠、经济。

参考文献

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

[2]压力管道应力分析[M].北京：中国石化出版社，2003.