[石油化工标准]-SH 3058-1994 石油化工企业冷换设备和容器基础设计规范.pdf

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1、U D C 中华人民共和国行业标准 pSH 3 0 5 8 -1 99 4 石油化工企业冷换设备和 容器基础设计规范 Ex c h a n g e r a n d v e s s e l f o u n d at i o n s d e s i g n c o d e f or p r e t r o c h e mi c a l e n t e r p r is e 1 9 9 4 一0 5 一0 7 发布 1 9 9 4一 1 2 一 01实施 中国石油化工总公司发布 中华人民共和国行业标准 石油化工企业冷换设备和 容器基础设计规范 Ex c h an ge r a n d v e s s

2、 e l f o u n da t i o n s d e s i gn c o de f o r p r e t o c h e mi c a l e n t e r p r i c e S H 3 0 5 8 - 1 9 9 4 主编单位:中国石化洛阳石油化工工程公司 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 1 9 6 号 关 于发布行业标准 石油化工企业 冷换设备和容器基础设计规范的通知 各有关单位: 由中国石化洛阳 石油化工工程公司主 编的 石油化工 企业冷 换设备和容器 基础设计规范 已经审查定稿。现批 准 石油化工企

3、业冷换设备和容器基础设计规范S H 3 0 5 8 - 1 9 9 4 为石油 化工行业标准，自1 9 9 4 年1 2 月1 日 起实施。原 炼油厂冷换设备和容器基础设计技 术规定S H 7 1 0 6 3 一8 4 于1 9 9 5 年 5 月 1日废止。 本规范的具体解释工作由中国石 化洛阳石油化工工程 公 司负责。 中国石油化工总公司 一九九四年五月七 日 目次 总则 ， ， ， 1 符号 ， 2 一般规定 4 勘 七 型式 “ “ “ . “ ， “ 4 基 础埋深与 地基计算 ， ， 4 ， ” ， 。 5 地脚螺栓 “” ”“” “ ，1，J.口 ，J，J几 3 . 4基础材料”

4、 “ ” “ 7 冷换设备基础 ， ， n 一一 荷载及荷载效应 结构计算 “ 基础构造“ ” “ “ 414.24.3 5 卧 式容 器 基 础 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 5 . 工 荷 载 及 荷 载 效 应“ . “ 拓 5 . 2结构计算” “ “ ” ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 5 . 3基础构造“ “ “ “ “ . . . .

5、 . . . . . . . 1 9 6小型立式容器基础 . . . . . . 2 1 6 . 1 荷载 及荷载效应 ” ， ， 2 1 6 . 2结构计算” . “ “ ” ， ， ， ， ， ， 2 2 6 . 3基础构遭 “ “ “ 2 2 附录A 用词说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 幼29 附加说明 条 文说明一 总则 1 . 0 . 1本规范适用于石油化工企业的冷换设备 ( 包括冷 凝冷 却器、 冷却器和换热器)

6、、 卧式容器及小型立式容器的 混凝土和钢筋混凝土基础的设计。 本规范不适用于小型储罐及反应器基础的设计。 注: 小型立 式容器是 指容器及其 支承结构 的总 高度 不大于1 0 .的 立 式容器。 1 . 0 . 2 执行本规范时，尚应符合现行有关标准规范的要 求 。 2符号 A 卧式容器在风荷载作用方向 的挡风面积; B . 支墩或支架的短期刚度; C G 永久荷载的荷载效应系 数; C g 活荷载的荷载效应系数; Cw -风荷载的荷载效应系数; C b 抽芯力的荷载效应系数; c， 一一温度作用的荷载效应系数; C E h 水平地震作用的荷载效应系数: D容器外径; F w风荷载标准值;

7、E E k 水平 地震作用 标准值; F b k 抽芯力的标准值; F e k弹性力的标准值; F e k - 摩擦力的标准值; G B k 正常操作状态下，冷换设备 或容器)及介 质永 久荷载的标准值; G J k 基础构件 自重标准值; G R k 充水试压状态下，容器永久 荷载的标准值; G , k 容器及管道内充水荷载的标准值; G b k 冷换设备管束自 重的标准值; G n k 停产检修时，冷换设备永久荷载的标准值; H基础底板的顶面至支墩或支架顶面的高度; Q k 平台活荷载标准值; R 构 件承载力设计值; S 基础构件荷载效应组合的设计值; Q k -垂直于容器表面上的风荷载

8、标准值; Wp 基本风压; ， 正常操作状态下，卧式容器 的热膨胀量; 。 : 水平地震影响系 数最大值; r 抽芯力的分项系 数; r c 正常操作状态永久荷载的分项系数; r 6 停产 检修 状态永久荷载的分顶系数; r Q 平台活荷载的分顶系数。 r , 充水荷载的分顶系数; r , 结构构 件重要性系数; r , -温度作用的分顶系数; r , . 风荷载的分顶系 数; r E n 水平地震作用分顶系数; r l t e 承载力抗震调整系数; H摩擦系数; 产 。 风荷载体型系数; 产 : 风压高度变化系数; 0可变荷载组合系数。 3一 般 规 定 3 . 1基 础 型 式 3 . 1

9、 . 1 冷换设备和容器的基础型式， 可分为支墩式、支 架式、支柱式、 圆柱式和圆筒 式 ( 图3 . 1 . 1 ) a 3 . 1 . 2 冷换设备的 基础，宜采用支墩式。 3 . 1 . 3 卧式容器的基础型式，可按表3 . 1 . 3 选用。 卧式容器的基础型式 m)表3. 1 . 3 设计地面至基础顶面的高度H。容器内径Do 基础型式 Ho 1 . 5Do 2 R形或A形 支架式 3 . 1 . 4小型立式容器的基础型式，应根据容器的支座类 型按下列规定确定: 3 . 1 . 4 . 1 支腿式支座的容器基础，宜采用支柱式，当 H o 1 . 8 圆筒 式 H o 3 . 03 .

10、0环形支架式 注:D o 1 . 8 m的落地式容器基础，也可采用圆柱式。 3 . 2基础埋深与地基计算 3 . 2 . 1 基础的埋置深度，应考虑相邻基础埋深及地基土 的冻胀、融陷的影响，并根据工程地质和水文地质条件确 定，且不应小于0 . 5 m o 3 . 2 . 2基础的安全等级为二级。 3 . 2 . 3 地基计算应符合下列规定 : 3 . 2 . 3 . 1 基础的底面面积，应满足现行 建筑地基基 础设计规范对地基承载力的要求; 3 . 2 . 3 . 2 在地震或停产检修状态下， 基础底面出现的 负压力区的面积不应大于基础底面面积的2 5 0/ a ; 3 . 2 . 3 . 3

11、 在各 种荷载状态下，均可不进行地基变形验 算 3 . 2 . 3 . 地震作用 状态下 的天然地荃，应按 建筑抗 震设计规范G B J 1 1 -8 9 第 3 . 2 . 2 条的规定进行抗震验 算。 3 . 3地 脚 螺 栓 3 . 3 . 1 基础的地脚螺栓，宜采用直钩式，当螺栓的直径 大于3 3 m m或锚固长度受到限制时，也可采用爪式或锚板 式。 3 . 3 . 2 地脚螺栓的构造，应符 合下列要求 图3 . 3 . 2 ) ; 3 . 3 . 2 . ! 直钩式螺栓的埋深不得小于2 0 d，直钩长度 不得小于4 d ( d为螺栓直径); 3 . 3 . 2 . 2 爪式螺栓的埋深

12、不得小于1 0 d;爪枝钢筋截 面积的总和不宜小于螺栓杆截面积的 2 / 3。 每根爪枝的长 度为6 d ( d 为螺栓直径) ， 其中 长段为4 d， 短段为2 d , 弯折 成1 2 0 “角.短 段与螺杆双面捍接; 3 . 3 . 2 . 3锚 板螺栓的理深不得小于l o d。锚板尺寸可 按 石油化工企业 塔型设备基础设计规范 S H J 3 0 -9 1 表6 . 0 . 8 -2采用。 3 . 3 . 3 地脚螺栓宜采用一次埋入法。当 需要采用预留 孔 法埋设时， 预留 孔的孔边至钢筋混凝土基础边缘的距离不 宜小于 8 0 m m ， 至混 凝土基础边缘的距离 不宜小于1 2 0 m

13、 m. 预留孔应在螺栓定位后用比基础混凝土的强度等级高一级 却城乌烟哪翰杖以暇己郭城命侧巴 刊 画 + 一 p 0 1 图4 . 3 . 1支墩构造配筋 4 . 3 . 1 . 1竖向钢筋直径不宜小于l o m m，间距不宜大 于2 5 0 m m 4 . 3 . 1 . 2 横向应配置封闭箍筋，其直径不应小于6 m m,间距不宜人于3 0 0 m m o 4 . 3 . 2设备固定端的支墩顶面应设2 0 m m厚的 1: 2水 泥砂浆或3 0 - 5 0 mm 厚的细石混 凝土找平 层，滑动端的支 墩顶面应铺设厚度不小于l o m m的钢垫板。 4 . 3 . 3支墩顶面的平面尺寸，应符合下

14、列要求 ( 图4 . 3 . 3) . 1八岁 ， 一 t一 一一 一 、 ”J 丰厂 二 二 不 _ 支墩顶面 2 图4 . 3 . 3支墩顶面平面尺寸 4 . 3 . 3 . 1 地脚螺栓中心至支墩边缘的距离不应小于4 d ( d 为地脚螺栓直径) ，且不应小于7 5 m m : 4 . 3 . 3 . 2 支墩的宽度不宜小于3 0 0 m m 。支墩边缘至 支墩顶面铺设的钢垫板边缘的距离 不应小于2 5 m m a 4 . 3 . 4 混 凝土支墩式基础底板挑出 部分的宽高比，不宜 大于 1 :钢筋混 凝土支墩 式基础底板 挑出部分的宽高比， 不宜 大于25 。 卧式容器基础 荷载及荷载

15、效应 5 . 1 . 1 卧式容器基础的荷载，可分为下列 两类: 5 . 1 . 1 . 1 永久荷载包括:结构自重、 容器及其附件的 自 重、 容器 及管道内 介质的自 重以 及保温材料、 平台梯子 的 自重; 5 . 1 . 1 . 2 可变荷载包括:平台上的活荷载、风荷载、 地展作用、 沮度变化在容器支承面上产生的摩擦力或弹性 力 及容器及管道在充水试压状态的充水荷载。 肠 . 1 . 2 风荷载标准值，应按下式计算: F=P . P. W . A ( 5 . 1 . 2) 式中凡风 荷载 标准值 ( k N); 产 ， 风荷载体型系数，沿容器纵向取 1 . 3 ,沿 容器 横向取0 .

16、 7 ; 产 ， 风压高度变化系数，按现行 ( 建筑结构荷 载规范的规定采用; Wo 基本风压 ( k N/ m2 ) ; A 卧式容器在风荷载作用方向的挡风面积 ( m2 ) . 5 . 1 . 5 摩擦力或弹性力 的标准值，应按下列 规定计算: : 一; 摩擦力的 标准值，应按公式 ( 4 . 1 . 2 ) 计算; 弹性力的标准值，应按下式计算: 日臼 凡 3B. 二 一; 二汁 水 月。 ( 5 1. 3) 式中F d k 弹性力的标准值 ( k N); H 基础底板的顶面至支墩或支架顶高的高度 ( m) ; a 一正常操作状态下，卧式容器的热膨胀 量 ( m) 。 B . 支墩或支架

17、的短期刚度，应 按现行国家 标 准 棍授土结构 设计规范的有关规定计 算 ( k N. m2 ) . 注:当容器内的介质温度小于8 0 时，可不考虑介质沮度变化产生 的本攘力或 弹性力 的影响。 5 . 1 . 4 水平地足作用的标准值，应 按下式计算: FE K=、。 二( GB K+0 . 5 GJ K) ( 5 . 1 . 4) 式中F E K 水平地展作用标准值 ( k N) = “ 水平地健形响系数最大值，按现行 建筑 抗展设计规范的规定采用。 5 . 1 . 5 正常操作状态下，基础构 件的荷载效应组合的设 计值，应按下式计算: S=Y G CG G B K+Y G C C G J

18、 K+Y , C, F , k( 或Y e C , F d k ) + 0 ( 和C e Q K + 布C w F . ) ( 5 . 1 . 5 ) 式中Y W 风荷载 的分项系 数，取1 . 4 1 C W 风荷载的荷载效应系 数; 0 可变荷载组合系 数，取。 . 8 5 0 法当F, k Fd k 时，取F“进行荷载效应组合。 5 . 1 . 8充水试压状态下，基础构件的荷载效应组合的设 计值，应按下式计算: S二 Y G C G G R K+ Y G CG G J K+ Y S C G G S K+ 0( Y Q C U Q K + 今C , F . ) ( 5 . 1 . G )

19、式中G R K 充水试压状态下， 容器永久荷载的标准值， 包括容器及其附件的目重、保温材料及平 台梯子的自重; Y S 充水荷载的分项系数，取1 . 1 ; G . k 容器及管道内充水荷载的标准值; F ; 当Q N 0 = 0 . 1 5 k N / mz 时，按5 . 1 . 2 式算得 的风荷载标准值。 5 . 1 . 7 地震作用状态下，基础 构件的荷载效应组合的设 计值，应按下式计算: S=Y G CG G R K+Y G C G G J K + Y , C , F l k( 或Y , C , F d k ) + +Y E h CE h FE K ( 5 . 1 . 7) 式中Y

20、E h 水 平地震作用分项系数， 取1 . 3 ; CE h 水平地震作用的荷载效应系数。 . 之结 构 计 算 5 . 2 . 1 进行结构内力分析时，可不考虑竖向荷载在设备 的纵、横两个方向偏心的影响，并将容器视为与支墩或支 架顶面铰 接连接的刚体。 5 . 2 . 2 荷载作用点的位置，应符合下列 规定: 5 . 2 . 2 . 1 当为支墩式或T形支架式基 础时，竖向荷载 作用在地脚螺 栓中心处;当为n形或H 形支架时，竖向 荷 载可按均布线荷载作用在支架横梁的顶面: 5. 2 面 : 5. 2 高处、 与. 2. 3 用。 摩擦力或弹性力作用在支墩或支架横梁的顶 水平地震作用与风荷载

21、作用在容器的中 心标 支架 式纂础支架柱的计 算长度，应按表.5 . 2 . 3 采 支架柱的计算长度表 5 支架型式纵向 横向 T形 1 . 5 H 2 . 0 H H 、日 形1 . 5 “1 . 0 H 注表中“X J l X 础的底板顶面至支架顶面的高度。 5 . 2 . 1 正 常操作与充水试压两种状态时，纂础构件的承 载力，应符合本规范公式4 . 2 . 2 的要求。 5 . 2 . 5 地震 作用 状态时，基础构 件的承载力，应符合下 式 要求 _ . _R Y aJL I RE ( 5. 2. 5) 式中Y R F :承载力抗震调整系数.按现行 建筑抗震 设计规范的规定采用。

22、基础构造 支墩式摧础的构造要求，可按本规范第 3 . 3 节的 规定执行。 肠 . 3 . 2支架式基础支架梁的宽度，应符合下列要求: 5 . 8 . 2 . 1地脚螺栓中心至梁边缘的距离不应小于5 0 M 5 . 3 . 2 . 2 设备底座钢板边缘至梁边缘的距离不应小于 2 5m m. 5. 3. 3 支架式基础梁、柱的配筋构造 ( 包括抗震构造) ， 应符合现行国家 标准 混 凝土结构设 计规范 的有关规定 。 s小型立式容器基础 6 . 1荷载及荷载效应 6 . 1 . 1 小型立式容器基础的荷载，可分为下列两类: 6 . 1 . 1 . 1永久荷载包括:结构自重、容器及其附件的 自

23、重、容器 及管道内 介质的自重以及保温材料、平台梯子 的自重; 6 . 1 . 1 . 2 可变荷载包括平台上的活荷载、 风荷载、 地 震作用、容器及管道在充水试压状态的充水荷重。 二1 . 2 乖直于容器 表面上的风荷载标准值， 应按下式计 算: Q k二产 , k, WoD ( 6 . 1 . 2) 式中 y k 垂直于容器 表面上 的风菏载 标准 值( k N / m) , 产 : 风荷载体型系数， 取。 . 7 7 D容器外径( m ) ， 当有保温层时， 应包括保温层的 厚度。 6 . 1 . 3 水平地震作用的标准值，应按公 式 ( 5 . 1 . 4 计 算 。 6 . 1 .

24、4 正常操作状态下，基础构件的荷载效应组合 的设 计值，应按下式计算: S = Y G C G G a rc + Y G C G G J k + 0( Y Q C Q Q k + Y W C w g k ) (6. 1. 4) 6 . 1 . 5 充水试 压状态下，基础构件的荷载效应组合 的 计值，应按下式计算: s二 Y G C G G R K + Y G 1 . 8 0 m 的立式容器.采用圆筒 式基础的技术经济指标并无明显的 优越性， 故本条对此作了补充规定。 4冷换设备 基础 4 . 1 . 1冷换设备基础的可变荷载不考虑风荷载及地震作 用的形晌。 由 于冷换设备的挡风面积不大， 且离

25、地又较低，故风 荷 载 的 作用 可忽 略 不计 ; 关 于 地展 作 用 ， 则 是考 虑 到 一 般 情况下支墩顶部在纵横 两个方向的抗侧移刚度均很大， 结构体系 的自 振周期通常都很小 ( 据侧算，T , 0 . 0 5 s )， 因此，与长期作用的康擦力相比，其值也可忽略不计。 4 . 1 . 3由于不 同的操作条件( 如抽芯设备、操作方式等) 能使抽芯力大 小产生很大的差异。同时，检修间隔时间的 长短、管束与 折流板的变形、 折流板与壳体内壁可能产生 的锈蚀、 结垢 及壳体内枯度较大的介质的粘 结等诸多因素 也将对抽芯力的大小产生 不同的影响，因此，要对抽芯力 作出 具有普 遍意义的

26、且又比较准确的定量分析是很困难 的。 但是，为了满足工程设计的需要，本规范在对上述诸因素 进行定性分析的基础上并参考了某些国外公司对抽芯力取 值的规定，给出了计算抽 芯力的 ( 4 . 1 . 3 ) 式。 在推导 ( 4 . 1 . 3 ) 式时，仍然遵循了 原 规定 ( S H1 1 0 6 3 -8 4 )的思路，即F a = P “ n l “ n 2 “ G a ，其中 摩擦系数 F = 0 . 3 、 动力系 数n 2 = 1 . 5 一2 . 0 . n : 则应 理解为考虑上述诸 多因素 的综合影响系 数，仍取n ; 二2 则: F二0 . 3x 2x( 1 . 5 - 2 .

27、 0 ) Gy=( 0 . 9 - y 1 . 2 ) Gb=Gb 4 . 1 . 6与其它可变荷载相比，停产检修时的抽芯力具有 作用持续时间很短、 两次作用之间的间隔时间较长的特点。 因此， 严格地讲，抽芯力是有别于诸如楼、屋面活荷载、 风荷载等可变荷载的一种荷载，为便于工 程设计，本规范 将其纳入叮变荷载，但鉴于上述特点，将抽芯力的分项系 数取为1 . 1 0 4 . 2 . 1 以 往有些工程设计中将支墩与冷 换设备 视为一个 联合刚体，由抽芯力对基础底面直接取矩来计算抽芯力作 用效应，致使 基础底面的弯矩过大，同时也不符合冷换设 备与支墩连接的实际情况，为此，作出了 . 可将冷换设备

28、视为与支墩顶面铰连接的刚体”的规定。 . 2 . 。 从构造上分析，采取了一定措施后的现浇混 旋土 地面对支墩可以 形成足够的嵌固作用，以往有的单位在设 计中已 有采用。 特别是当支墩截面的弯矩设计值较大时， 这 种措施对减少截面宽度及配筋量可收到明显的效果。本条 规定的尺寸要求系参照了钢筋混凝土水池底板与壁板交汇 处的加腋的一般做法及杯口基础的构造要求确定的。 5卧式容器基础 5 . 1 . 3由于卧式餐器及其介质的自重较大，且除少量容 器内介质的沮度较高外，大部分容器内的介质沮度都低十 8 o IC。以往设计这类卧式容器基础时，基本上都未考虑过 介质沮度变化产生的康擦力或弹性力的影响，且未

29、发现由 此而产生 的不良后果，故作此规定。 5 . 1 . 4计算水平地展作用标准值时，取a= a。 二对地基 与基础的最终计算结果不致有较大的误差，且能达到简化 计算的目的。 二， 二充水试压状态下充水荷载的性质，与冷换设备抽 芯力相类似，且其发生的次数更少 ( 在容器使用期内仅有 一次)，出于与抽芯力同样的考虑 ( 第4 . 1 . 6 条说明) ， 将其纳入可变荷载类并将其分项系数取为1 . 1 , 呀 . t . ! 容器安装时，通常在地脚点栓两侧均采用 垫铁找 平，当 容器 直径较大时，往往还在支座的中间部位尚 需加 设垫铁，为使结构计算既能符合实际情况，又能满足可能 出现的不利条件的影响，故对荷载作用点的位置作出此条 规定 。