問題提出

PVElite中計算開孔補(bǔ)強(qiáng)可以在塔器模型中輸入，也可以單獨(dú)建一節(jié)筒體，然后再計算開孔補(bǔ)強(qiáng)，（即塔器的開孔補(bǔ)強(qiáng)和容器的開孔補(bǔ)強(qiáng)）這兩種有什么區(qū)別呢？

在GB中一般不考慮兩者的區(qū)別，在PVElite計算某個模型的時候，卻發(fā)生了很奇怪的現(xiàn)象。

1. 整體塔模型輸入正壓，零部件模型輸入正壓，運(yùn)行，兩者開孔補(bǔ)強(qiáng)計算結(jié)果一樣。

2. 整體塔模型輸入負(fù)壓，零部件模型輸入負(fù)壓，運(yùn)行，兩者開孔補(bǔ)強(qiáng)計算結(jié)果一樣。

3. 整體塔模型輸入正/負(fù)壓，零部件模型輸入正/負(fù)壓，運(yùn)行，兩者開孔補(bǔ)強(qiáng)計算結(jié)果不一樣。

問題產(chǎn)生的原因

為什么會出現(xiàn)這樣奇葩的結(jié)果，仔細(xì)核對了一下兩者的計算書：

當(dāng)作為零部件模型輸入正/負(fù)壓時，計算結(jié)果如下：

當(dāng)作為整體塔模型輸入正/負(fù)壓，計算結(jié)果如下：

為何Ar和A1會不一樣？查詢一下整體模型的筒體計算可以發(fā)現(xiàn)如下的算式：

所以問題產(chǎn)生的原因如下：

零部件模型中內(nèi)壓所需筒體厚度為5.18mm， 所需要面積為2548.167；整體模型中由于塔彎矩作用，塔的最小厚度需要19.5*0.43333=8.45mm。所以所需面積按比例增大：2548.167*（8.45/5.18）=4156.7mm2

零部件模型殼體剩余厚度為19.5-5.18=14.32，殼體提供面積為7044.06；整體模型殼體剩余厚度為19.5-8.45=11.05，殼體提供剩余面積=7044.06/14.32*11.05=5435.53mm2

這樣就與前面的計算書的數(shù)據(jù)全部對起來了。

也就是說：PVElite在正負(fù)壓同時作用時考慮了風(fēng)和地震彎矩對開孔補(bǔ)強(qiáng)的影響。

問題的解決

但是為何只有正負(fù)壓同時作用的時候，才考慮風(fēng)和地震彎矩對開孔補(bǔ)強(qiáng)的影響？如果需要考慮，那么內(nèi)外壓單獨(dú)作用時也應(yīng)該考慮。

注：

整體模型單獨(dú)輸入負(fù)壓：軸向應(yīng)力比率0.433. 但是正壓補(bǔ)強(qiáng)不計算NA。

整體模型單獨(dú)輸入正壓: 軸向應(yīng)力比率0.4215，但是正壓補(bǔ)強(qiáng)不計算塔彎矩作用。

在鷹圖趙工的幫助下，找到了原因所在：

Consider External Loads for Nozzle Tr勾選與不勾選時，在正負(fù)壓同時作用時會使計算結(jié)果不一樣。

Consider External Loads for Nozzle Tr

Select to calculate the nozzle area of replacement requirements using the required thickness of the shell. This value, tr, is critical in the ASME code. The software determines the maximum thickness based on the highest stress ratio and uses that value if it governs over the required thickness based on internal or external pressure. There are cases where pressure requirements do not govern the value of tr. This can occur when a nozzle is located near the bottom of a tall vertical vessel. If there is a high wind load or seismic load on the structure, bending stress can govern the required thickness of the shell section. If this is the case, then the value of tr (per UG-22 Div. 1) should be based on the controlling factor.

勾選上是保守的算法，如果不考慮軸向力對開孔補(bǔ)強(qiáng)的影響，此處可以不勾選。

但是只考慮內(nèi)壓，或者外壓時，這一項(xiàng)夠不夠選，對結(jié)果沒有影響，此處軟件還是需要修正一下。

擴(kuò)展

軸向力的所需厚度參與接管的開孔補(bǔ)強(qiáng)計算，是否合理。

我記得原先看過一篇論文，《塔器受傾覆力矩作用的開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計》。

文章對塔器的開孔補(bǔ)強(qiáng)，特別是細(xì)高塔的下部接管開孔補(bǔ)強(qiáng)計算提出了質(zhì)疑。

作者試算了一個案例，對于一臺細(xì)高塔，環(huán)向應(yīng)力和軸向應(yīng)力的值相差非常大。

最后作者的結(jié)論

作者結(jié)論是應(yīng)該考慮塔的軸向力對于接管開孔補(bǔ)強(qiáng)的影響。

而實(shí)際情況是，幾乎沒有公司這樣考慮，如果不是PVElite有這么個選項(xiàng)被莫名打開了（默認(rèn)情況下是關(guān)閉的），幾乎不會注意到軸向力對于開孔補(bǔ)強(qiáng)的影響。

那么到底應(yīng)不應(yīng)該考慮呢。我個人覺得，不考慮也是有其道理：

塔的彎矩產(chǎn)生的軸向力，和內(nèi)壓產(chǎn)生的還是有些不一樣。內(nèi)壓產(chǎn)生的應(yīng)力在整個截面上是均勻的。彎矩的正應(yīng)力在整個截面上分布是半圈受壓半圈受壓線型變化的，將正應(yīng)力完全放在認(rèn)為在管口處是非常保守的考慮。

彎矩產(chǎn)生的正應(yīng)力主要抵抗措施應(yīng)該是整圈塔截面的抗彎模量是否足夠。

對于σ3來說，補(bǔ)償σ3應(yīng)該從接管和筒體的抗彎模量方面考慮。而不是從內(nèi)壓開孔補(bǔ)強(qiáng)考慮。從抗彎模量考慮，基本不會對筒體產(chǎn)生影響。也就是σ3相當(dāng)于已經(jīng)考慮過一遍了。開孔補(bǔ)強(qiáng)不用再重復(fù)考慮σ3的影響。

例如：對于裙座上的進(jìn)出口，主要受彎曲正應(yīng)力作用。由于沒有內(nèi)壓，是不是就不需要進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)呢？

規(guī)范要求要將缺失的抗彎模量給補(bǔ)回來。

缺多少，補(bǔ)多少。不過已經(jīng)補(bǔ)的不是內(nèi)壓了，而是抗彎模量。

所以一個補(bǔ)的是面積，一個補(bǔ)的是抗彎模量。類似于內(nèi)壓補(bǔ)的是面積，外壓補(bǔ)的是抗彎模量。不能都用內(nèi)壓補(bǔ)強(qiáng)公式來計算。