[发明专利]一种乙烯裂解炉复合钢板剪力墙抗震性能试验装置及方法

说明书

本发明公开一种乙烯裂解炉复合钢板剪力墙抗震性能试验装置及方法，其中试验装置包括：一地梁和两个压梁；一反力支架；一乙烯裂解炉复合钢板剪力墙试件，其通过螺栓固定在地梁上；两个千斤顶，其一端分别设置于乙烯裂解炉复合钢板剪力墙试件的两个框架柱的顶端，另一端通过张力支撑到反力支架的横梁上；一作动装置，其包括一力传感器、一球铰及一作动器，其中，作动器的一端通过球铰和力传感器与乙烯裂解炉复合钢板剪力墙试件的吊耳连接，作动器的另一端固定于一反力墙上，用于对乙烯裂解炉复合钢板剪力墙试件的水平拉向加载，以实现通过试验研究确定乙烯裂解炉复合钢板剪力墙的抗震性能的目的。

技术领域

本发明涉及石油化工设备领域，具体而言，涉及一种乙烯裂解炉复合钢板剪力墙抗震性能试验装置及方法。

背景技术

乙烯裂解炉作为乙烯装置的核心设备，用于将石油等烃类原材料加热裂解生成乙烯丙烯等产品，并提供给下游装置。乙烯裂解炉具有工艺流程复杂、操作工况苛刻、炉体体积大、炉管排布紧密、炉体结构高、设备布置多、炉子载荷大、结构布置不规则等特点。乙烯裂解炉支撑炉内外载荷的钢结构主要包括：同轴设置的箱体及多层钢框架，其中多层钢框架套装在箱体的外部，用于支撑箱体。目前，随着乙烯装置建设规模不断提高，乙烯裂解炉的高度也不断增加，过大的高径比会导致乙烯裂解炉在地震载荷作用下易发生倾斜，甚至倒塌。乙烯裂解炉炉墙板作为焊接在框架梁柱上的钢板，具有良好的延性和抗侧力性能，炉墙板一方面是裂解炉的围护结构起到密封炉墙的作用，另一方面对于整体结构的抗震性能有重要作用。由于炉墙板参与裂解炉整体结构的受力，需考虑炉墙板平面内对结构刚度的贡献，钢板炉墙板和钢框架共同承担荷载，形成钢板剪力墙+钢框架结构。为了保证炉墙板平面内的刚度，保证炉墙板局部不失稳，在构造上应在炉墙板外设置必要的加劲肋，利用结构概念设计采取加强措施，减少不规则性对结构带来的不利影响。同时，薄钢板剪力墙屈曲并不会失去承载力，相反，钢板剪力墙屈曲后的拉力带类似于一系列斜撑作用，仍具备较大的弹性侧移刚度和抗剪承载力。

乙烯裂解炉复合钢板剪力墙不同于普通的钢板剪力墙，其一侧通过锚固钢钉与裂解炉相连，且裂解炉内壁衬有330mm厚复合衬里。在对乙烯裂解炉复合钢板剪力墙抗震性能研究时，一方面，如何考虑衬里锚固钢钉对乙烯裂解炉复合钢板剪力墙抗震性能的影响仍是未知；另一方面，由于缺少实用的抗震设计方法，在确保装备结构的抗震安全性时可能会出现过于保守的抗震设计方案，增加装备结构的建造成本，例如，如果不考虑炉墙板剪力墙的平面内刚度，即水平荷载完全由框架柱承担，这样得出的框架柱截面非常大且不合理，会造成不必要的浪费。目前国内针对乙烯裂解炉复合钢板墙结构的抗震性能的研究比较少，也没有专门的规范或规程作为其抗震设计的依据，使得乙烯裂解炉复合钢板墙结构的抗震设计成为一大难题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种乙烯裂解炉复合钢板剪力墙抗震性能试验装置及方法，通过研究炉体复合钢板剪力墙的破坏过程和破坏形态，观察试验过程中拉力带的变化规律，观察并记录试验过程中钢板墙面外鼓屈位移，定量研究其承载能力、刚度、延性等力学性能与耗能性能。同时，考虑乙烯裂解炉内不同衬里刚度约束情况，对钢板侧面布置约束栓钉和加劲肋来模拟炉墙板内衬里的侧向约束刚度，通过乙烯裂解炉复合钢板剪力墙抗震性能试验装置对乙烯裂解炉复合钢板剪力墙进行试验研究，用以确定乙烯裂解炉复合钢板剪力墙的抗震性能。

为达到上述目的，本发明提供了一种乙烯裂解炉复合钢板剪力墙抗震性能试验装置，其包括：

一地梁和两个压梁，其中，所述两个压梁设置于所述地梁两端的上方，并且所述两个压梁通过地锚螺栓将所述地梁与地面固定；

一反力支架，其包括：一横梁和两个立柱，其中，所述两个立柱的下端设置在所述地梁的两侧并通过地锚螺栓与地面固定，所述横梁固定于所述两个立柱的上方；

一乙烯裂解炉复合钢板剪力墙试件，其通过螺栓固定在地梁上，所述乙烯裂解炉复合钢板剪力墙试件为缩尺模型，其包括：两个框架柱和设置在所述两个框架柱其中之一上的一吊耳；