[石油化工标准]-SH 3062-1994 石油化工企业球罐基础设计规范.pdf

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1、MI 中华人民共和国行业标准 S H3 0 6 2 - 1 9 9 4 石油化工企业球罐基础 设 计 规 范 P e t r o - c h e mi c a l e n t e r p r i s e s d e s i g n s p e c i f c a t i o n f o r s p h e r e t a n k f o u n d a t i o n 1 9 9 4 - 1 0 - 2 1发布1 9 9 5 - 0 5 - 0 1实施 中国石油化工总公司发布 中华人民共和国行业标4 石油化工企业球罐基础 设计规范 P e t r ( ) 一 ch e mi c a l e n

2、t e r pr i s e s de s i g n s e c i f c a t i o n f o r s p h er e T a nk f o un d a i o n SH 3 0 6 2 -1 9 9 4 主编单位:中国石化北京设计院 批准部门中国石油化工总公司 中国石油化工总公司文件 中石化 ( 1 9 9 4 )建字 4 5 9 号 关于 发布行业标准 石油化工企业 球罐基础设计规范的通知 各有关单位: 由中国石化北京设计院_ 卜 编的 石油化工企业球雏墓 础设计规范已经审查定稿。现批准 石油化工企业球罐 基础设计规范 S H 3 0 6 2 - 1 9 9 4 为石油化工

3、行业标准，自 1 9 9 5 年5 月1 日 起实施。 本规范的具体解释工作， 由中国石化北京设计院负责 。 中国石油化工总公司 一九九四年十月二十日 ! I次 t 总则 4 ， ， t ， - ， 】二 门 2主要符号， ， . ， ， ， . . . . . . . 一 ， ， . . . . . . . . 2 3荷载 - 5 3 . 1 荷 载 数 据“ ” “ “ “ ” ” ”“ “ ” “ 5 3 2 风荷载 ， ， ， “ ， “ 一5 3 . 3 地震作用 “ . ” “ “ “ ” “ “ “ ， ， “ “7 3 . 4 荷 载 效 应 组 合 . . . . . . .

4、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1 地从 与) ,l 础 - ， 1 0 4 . 1 华础创 式 . . ， ， . . . . 1 o 4 , 2地从承载夕 i 计算“ “ ” “ “ ， 川 4 . 3变形计算” ”“ 曰 4 . 4 基础承载力 计算 “ “ . ” “ . “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ 1 3 5 材料和构造要 求 - . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 附录A球罐基础顶面荷载计算 1 ， ， ， ， .

5、 . . . . 2 7 附录B 环形基础底面部分出现零应力区时，基底 压力计 算系数r 、 5 插页 附录 C连续水 平圆弧在均布荷载作用下的弯矩、 剪力和扭矩的计算 ， ， 插页 附录D 用词说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 附加说明 ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 6 总则 1 . 0 . 1 本规范适用于石油化工企业由钢架支承 的钢制球 形储罐 以下简称 球罐) 基础的设计 。 1 .

6、 0 . z 执行本规范时，尚应符合现行有关标准规范的要 求 i主 要 符 号 Z - 0 1 1 作用和作用效应 F 上部结构 传至基础顶面的竖向荷载效应组合 设计值; F E K -球雄基础总水平地震作用标准值; 基础自 重的设计值和 基础上土重 标准值之 和; G E a 球暇在 正常操作状态时 的总重力 荷载标准 值; G K I 正常操作时的重力荷载标准值; G K 2 -液压试验时的重力荷载标准值: M基础底面弯矩组合设计值; P纂础底面处的平均压力设计值; P . . . . .i. - 基础底面 边缘的最大、 最小压力设计值; P l . P 2 上部结构引起的基底平均压力设计

7、值; 尸 由P : 或P 2 中取其大者; Q l K 正常操作时嫩内物料重力荷载标准值; Q 2 K -液压试验时液体的重力荷载 标准值: S 正 常操作时 基础顶面的 荷载效应 组合设计值: S . 1 1 -液压试验时基础顶面的荷载效应组合设计 值; SE A 地震作用时墓础顶面的荷载效应组合设计值: V , 冲切破坏锥体以外 的基底反力设计值; W o -基本风压值; WK 风荷载标准值; W K I 取W。 为0 . 1 5 k N/ m z 时的风荷载标准值。 0 . 2 计算指标 f 地基承载力设计值; f t棍凝土轴心抗拉强度设计值; 0 . 3几何参数 A f础底板面积 A

8、L 地脚螺栓面积 A r -基础底面与地基土 之间零应力区的面积; 月 一螺栓爪枝总面积; 口 圆环形基础底面受压面积的宽度; C-螺栓锚板长度; D-圆环形苹础底板外直径; D o 球壳外直径 ( 当有保温层时为保温层外直 径 ) : d 地脚螺栓直径; e -荷载偏心距 H, -球罐中心至基础顶面的距离; h o , h , a - 基础底板不同位f的厚度; h a 截面有效高度; 1 基础底板的惯性矩; L m -螺栓最小埋置深度; r z -圆环梁中心至环形墓础底板中心的距离; r , 圆环形攀础底面外环半径; r 2 , 7 3 圆环形基础底板中 心至基础底板不同位置 的 半径 ;

9、几圆环形基础底板内环半径; S 冲切破坏锥体截面上边的周长 S , 冲切破坏锥体截面下 边的周长 S i . S 2 -基础倾斜方向两端边缘的最终沉降量 W基础底面的抵抗矩; Q 基础倾斜方向沉降差与水平面的夹角 5 , 8 , 地 脚螺 拴 锚 板 厚度 r 2 . 0 . 1 计算系 数及其他 C c 重力荷载的效应系数; C e 正常操作时物料的效应系数; C 风荷载的效应系数; C E h 水平地震作用的效应系 数; a l 相应于球嫩基本自 振周期的水平地震影响系 数; 儿球峨中心处的风振系数; R - 圆环形基础底板的外形系数: Y c - 重力荷载的分项系数; Y Q I 正常操

10、作时雄内物料的分项系 数 Y e t 液压试验时液体的分项系数; Y . 风荷载的分项系数; Y F. h 水平地震作用的分项系数; k 5 风荷载体型系 数; I U z -曦中心处的风压高度变化系数; P C - 球雌附 件增大系数; 0风荷载组合系数。 3荷载 3 . 1荷 载 数 据 3 . 1 . 1 球罐基础的荷载，可分为下列两类: 3 . 1 . 1 . 1 永久荷载;包括球罐自重、保温重、球姗的 支桂和拉杆重、 附件重 ( 包括人孔、接管、 液面计、 内 件 喷淋装置、安全阀、梯子及平台 等重) ; 3 . 1 . 1 . 2 可变荷载;包括球雄内物料重、 液压试验时 的液体重

11、、风荷载、地震作用。 3 . 1 . 2 荷载标准值应根据现行的国家标准 钢制球形储 罐中的有关规定进行计算。 3 小 3 当 球罐对相邻两支柱间 均采用可调式拉杆连 接时， At 础柱墩顶面 荷载可参 照附录A 进行计算 3 . 2 风 荷载 球罐表面上的风荷载标准值，应按下式计算 : W k 二 专 r D # . k . P . 1U . W . 3 . ， ， Wk 风荷载 标准值 ( k N) ; D , 一一 球壳外直径 ( 当 有保温层时为保温层的外 直径) ( m) ; P . 球罐中心处的风振系数，按现行的 建筑 结构荷载规范有关规定采用; ，d. 3.式 P . -风荷载体

12、型系数，取0 . 4 0 : / . -嫩中心处的风压高度变化系数，按现行的 建筑结构荷载规范规定采用; P -球雌附件增大系 数，取1 . 1 0 : W , -基本风压值 ( k N/ m1 ) o 风荷载应分别考虑人. B两个方向的水平作用( 图 2. 2). W 花 A向 以又 WK B 向 图3 . 2 . 2风荷载i f- 算方向 注:6 i 为球暇支柱的方位角，计算见附录Ao 3. 3. 1 震作用 3. 3. 2 规范 类建筑。 3 . 3地 屁 作 用 球罐AL础，仅分别考虑A, B两个方向的水平地 ( 图3 . 2 . 2 ) o 球罐基础的水平地震作用，应按 建筑抗震设计

13、 ( G B J 1 1 -8 9 ) 的有关规定计 算，其重要性为乙 3 . 3 . 3 球暇其础的总水 平地震作用标准值，应 按下式计 算 ( 图3 . 3 . 3 ) 0 F E K=a i G e 4 ( 3 . 3 . 3 ) 式中F E rc 球罐基础总水平地震作用标准值 (UN) ; a , 相应于球雄基本自 振周期的水平地震影响 系 数，按现行的国家标准 建筑抗震设计 规范有关规定采用; G ,球嫩在正常操作状态时的总重力荷载标准 值 ( k N) H , 球魄中 心至基础顶面的距离 ( m) . c记 。 .皿皿 E F 图3 . 3 . 3结构水平地震作用计算简图 a .

14、4荷载效应组合 3. 4. 1 的 要求 球幼基础顶面的荷载效应组合，应符合表3 . 4 . 1 荷载效应组合表3 . 4 . 1 荷载作用状态组合内容 正常操作 正常操 作时的重力荷 载 ( 包括砚 休自 重保 温重、支 柱和拉杆重、附件重) 、物料4、风荷载 液压试验 液压试验时的重力荷载 ( 包括暇体自重支柱和拉杆 重、附件重) 、液压试验时的液体重、风荷载 地展作用 正常操作时的重力荷载、物料重、风荷载、水平地展 作用 3 . 4。 之 计值， 式中 正常操作时，作用在基 础顶面的荷载效应组合设 应按下式计 算: S=Y G CG C K I + Y Q I C Q QI K+彻 C

15、W 附K (3. 4. 2) S正常操作时基础顶面的荷载效应组合 的设 计值 ( k N) ; Y G 重力荷载的分项系 数，取1 . 2 0 ; C G 重力荷载的效应系数; G K I 正常操作时的重力荷载标准值 ( k N) Y Q 】 一 一 正 常操作时味内物料的分项系 数， 取1 . 2 0 ; C Q -正 常操作时的物 料效应系 数 Q l K - - Y w . 风荷载的分项系数，取1 . 4 0 ; C 风 荷载 的 效应 系 数 。 3 . 4 . 3 液压试验时，作用在纂础顶面的荷载效应 组合设 计值，应 按下式计 算: S w e ， 二Y (; 0 0 0K 2+

16、Y Q 2 CQ Q 2 K+ Y W C WW K I ( 3 . 9 . 3 ) 式 中 S w I . -液压试验时基础顶面的荷载效应组合设计 值 ( k N) ; G K 2 - 液压试验时的重力荷载标准值 ( k N) ; Y G 2 一 液压试验时液体的分项系数，取1 . 1 0 ; Q 2 K - 液压试 验时液体的 重力荷载 标准值( k N ) ; W K I 取W。 为0 . 1 5 k N / m2 时的风荷载标准值 U N ) 。 3 . 4 . 4 地震作用时，作用在基础顶面的荷载效应组合设 计值，应按下式计算: S E h = Y G CG G K 1十 Y . I

17、 C Q QI K+P Y w C w 甲 +介。 C E h F h K (3. 4. 4) 式中s E h 地震作用时签础顶面的荷载效应组合设计 值 ( k N) ; 沪风荷载组合值系 数，取0 . 2 0 ; Y E h 水平地震作用的分项系 数，取1 . 3 0 ; C E h 水平地震作用 的效应系 数。 4地J , t 与J ,L- i出 4 . 1基 础 型 式 4 . 1 . 1 基础型式，宜采用圆环形钢筋混 凝土基础。 4 . 2 地墓承载力计算 4 . 2 . 1 基础底面压力，应符合下列要求: 4 . 2 . 1 . 1 当 承受轴心荷载时 P 0 ( 4 . 2 . 2

18、 - ll 1 0 式 中P. ， (1) 从础底边缘的最小压力设计值 ( k P a ) 轴，L : 荷载作用时 P = F士 G 月 ( 4 . 2 . 2 - 2 ) 式中F 上部结构传至基础顶部的竖向荷载效应组合 设计值 ( k N) ; G -基础自 重的设计值和基础土重的标准值之和 ( kN) ; A-基础底面面积 ( mZ ) 。 ( 2)单向偏心荷载作用时 M一尸材1甲 。F +G rm a i = 十 月 P, . F士 G A ( 4 . 2 . 2 - 3 ) ( 4.2 .2 - 4) 式中 M从础底面弯矩组合设计值 (UN - m) ; W -鹅础底面的抵抗距 ( m

19、3 ) 。 4 . 2 . 2 - 2 地震作用 状态时，基础底面与 地基土之间 零 应力区面积，不应大于 基础底面面积的1 / 4 圆环形基础承受偏心荷载作用时，底面压力应按下列 公式计算 ( 图4 . 2 . 2 ) F+ G S r z (4. 2. 2- 5) 式中 a=zr , ( 4 . r , - 圆环形基础 ( 外环)半径 ( m ) ; a -圆环形基础底面受压面积的宽度 2- 6) (m ) ; c 、 一系 数， 查得 ;根 据 ， 二 r , r ;及 分由 附 录 ” 表 “ r , 圆环形纂础底面内 环半径 ( m卜 e 荷载偏心距 ( m) 击 基础底面与地蕊土之

20、问零应力区的面积 (m 2)。 图4 . 2 . 2偏心荷载作用下环形从础底面压力 . 3变 形 计 算 4 . 3 . 1 当 地从承载力标准值人于或等2 0 0 k P a , I L 在 地撬压缩层范围内无软弱土夹层时， 可不作地基变形验竹 4 甲 3 . 之地革变形应按正常操作状态时的荷载效应t i t 合伙 进行i t 算，荷载取标准值，但不计入风荷载。 4 . 3 . 3 球旅基础最终沉降量，圆环形 基础可 按国家现行 的 烟囱设计规范进行计算。 4 . 3 . 4 球罐从础的倾斜，应 按下式计算 ，S2 - S, I xa = u 式中0基础倾斜方向沉降差与水平 面的夹角 ( “

21、); S i . S 2纂础倾斜方向两端边缘的最终沉降量 ( m m ); D圆环形基础底板外直径 ( mm) . 4 . 3 . 地茶允i午 最终变形债，应符合下列规定; 4 . 3 . 5 . 1 沉降量为l o o m m; 4 . 3 . 5 . 2倾斜值为0 . 0 0 2 . 4 . 4墓础承载力计算 4 . 4 . 1圆环形甚础，可按基底均布荷载作用下的倒置圆 弧梁所支承的环形板进行计算，圆弧梁在均布荷载作用一 的弯矩、剪力和 扭矩，可按附录C表C计算。 4 . 4 . 2圆环形基础底板的 外形尺寸，宜符合下列要求 ( 图4 . 4 . 2 ) : 一 勺 . J皿 月卜 r r

22、 a 夕r , r , - r 2h . 2 . 2气 r , 。 t 告 。 ( 4. 4.2 - 2) ( 4. 4. 2 -3) 式中几 圆环梁中心至环形基础底板中心的距离 (m ) ; r , , r z , r , , r , 圆环形基础底板中心至基础不同位置的 半径 m ) ; h . , h ) . 基础底板不同位置 的厚度 m p 一 一 圆环形基础底板外 形系数， 按表4 . 4 . 2 采用。 图4 . 4 . 2圆环形基础外形尺 冷 一一下一一 一 看一 三 一一蕊一一一升 二 岌 器 一 ;喂 勺捅戚决二夺 1 5 4 . 4 . 3 计算圆环形纂础底板承载力时，_ 卜

23、 部结构引起的 基底平均反力设计 值，应按下列 公式计算 ( 图4 . 4 . 3 ) : 4 . 4 . 3 . 1 当 基础底面压力P . A 夕0 时; P ) = 专 十 笋 兴互 一， ( 4 . 1 . 卜 ， ) 式中P , 上部结构引 起的笨底平 均压力 设L l 值 ( k P a ) ; 1 纂础底板的惯性矩 ( m 0 ) 4 . 4 . 3 . 2当墓础与地葵 上之间出现零应力区时 P 2 = P . - 卜T i r 22 a 3 一 2) G一月 式中 P 2 上部 结构引起 的基底平均压力 设计值( k P a ) a 圆环形基础底面受压面积的宽度 ( m) 4

24、. 4 . 4 带有圆环梁的圆环形基础底板的有效高度，应由 抗冲切承载力确定。 4 . 4 . 5 在基 础圆环梁边缘与 底板交接处的抗冲O 1 承载力 ， 应 符 合 下列 要 求 ( 图4 . 4 . 3 ) ; V 0瓜八 划潭侮洲祀琳酸氏画一|6.。比困 。NVO 。1呱八 N叫呱八 吊 引“J 犷leeeees1. N工冰八 o gz 。 时为环形基础; 当P 二 NJ: 为中间值时，二 、 c 值用内 插法确定; 粗线以下表示基础的零应力区面积A T 已 超过全面积的 刀4 附录c 连续水平圆弧梁在均布荷载作用 下的弯矩、剪力和扭矩的计算 连续水平圆弧梁在均布荷载作用下弯矩、剪力和

25、扭矩的计算表C 圆弧 梁的 支 柱 数 圆弧梁 跨中中 线与支 座夹角 0 弯矩最大剪力 Q.。 ， K N 最大扭矩 M T . K N . m 最大扭 矩与跨 中中线 夹角 甲 M 。 K N . m M A. Ma K N - m 44 50 . 1 1 0 7 gr 2一 0 . 2 1 4 6 q “0 . 7 85 49 r 0 . 0 3 3 l q r Z 2 5 0 4 8 6 3 0 - 0. 0 4 7 2 9 r 2一0 . 0 9 3 耳r z0 . 5 2 3 6 q r0 . 0 0 9 5 9 r 21 7 一 1 6 吕2 2 0 3 00. 0 2 6 2

26、gr 2 一 0 . 0 5 1 9 q r ,0 . 3 92 7 qr0 . 0 0 4 0 q r 71 2 0 8 1 01 8 0 . 0 1 6 6 q r s一 0 . 0 3 3 1 g r 20 . 3 1 4 0 q r0. 0 0 2 0 g. 21 0 2 3 1 2 盈 50 . 0 1 1 5 g r 2一0 . 0 2 3 0 gr 20 . 2 6 1 8 q r0 . 0 0 1 2 9r 28 3 9 1 61 l 1 5 0 . 0 0 6 5 gr 2一0 . 0 1 2 9 g r z0 . 1 9 6 4q r0 , 0 0 0 5 gr 26 2

27、9 工 81 0-o. ( ) 0 5 1 9r 2一 0 . 0 1 0 2 g r 20 . 1 7 6 0q r0. 0 0 0 3 gr z 5 4 6 2 O90 . 0 0 4 1 gr 2 一 0 . 0 0 8 2 g r 20 . 1 5 7 0 q r0 . 0 0 0 2 5 q r 2 5 1 1 注:q圆弧梁上的均布荷载 k N m 圆弧梁计算简图 附录0川 b l说 明 本规范条文 中要 求严格程度的用词，在执行时按下 述 说明区别对待 D . 0 . 1表示很严格，非这样做不. it 的用词: I F 面ii-4 采用 “ 必须 反面词采用 严禁 - u . 0 . 2表示严格.在I F 常情况下均应这样做的用词: 正面词采用 . 应” ; 反面词采用 “ 不应或 “ 不得” D . 0 . 3 表示允许稍有选择， 在 条件允许时可首 先应 这样做的用词: 正面词采用 “ 宜 或 “ 可 : 反面词采用 “ 不宜， 附加说明本规范主编单位和 仁 要起草人 名 单 主编单 位:中国石化北京设计 院 主要起草人 :张立成、宋恩荣、巫敏令