工程师中级职称论文13980.docx

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1、小型石油化工设备基础北京XX化工技术有限公司 土建室XX摘要：随着石油化化工装置置的大型型化，设设备尺寸寸及设备备荷载加加大，大大多数石石化项目目都建设设于地基基条件较较差的地地区，凭凭粗糙的的设计就就不能完完全确保保设计的的安全性性，现，通通过几个个实例，对对一些静静力设备备的基础础进行详详细的设设计。本本计算中中，重点点对地震震作用进进行了分分析，采采用了一一些相关关的规范范进行了了分析。地地震作用用均采用用底部剪剪力法，只只在基础础的荷载载取值上上有所不不同。在在工程设设计上，按按“建筑抗抗震设计计规范”进行地地震计算算较为合合理，而而且，计计算地震震作用时时，地震震系数一一般采用用即可

2、，计计算偏于于安全。本本文分为为：一，遵遵照建建筑结构构设计统统一标准准（GGB5000688-20001）和和建筑筑结构荷荷载规范范（GGB5000099-20001）的的原则和和规定，对对建筑筑结构荷荷载规范范（GGB5000099-20001）应应用于化化工、石石化建（构构）筑物物时的补补充和具具体化；二，小小型直立立式钢储储罐罐基基础计算算，采用用茂名664万吨吨/年裂裂解汽油油加氢装装置改造造项目中中的某一一设备为为例，进进行从条条件到结结果的详详细设计计计算；三，热热交换器器基础计计算，同同样采用用茂名664万吨吨/年裂裂解汽油油加氢装装置改造造项目中中的某一一设备为为例，进进行从

3、条条件到结结果的详详细设计计计算。一：化工、石石化建（构构）筑物物的荷载载 本本规定主主要针对对直接作作用（荷荷载）及及部分间间接作用用所作出出的规定定，尚应应由主导导专业提提出的荷荷载条件件为依据据，并以以本规定定为最小小采用值值。1，荷载的的分类：作用于于建（构构）筑物物上的荷荷载，可可分为永永久荷载载，可变变荷载及及偶然荷荷载。永久荷载主主要有下下列荷载载：建筑筑结构的的永久配配件，构构件的材材料总重重；支承承在结构构上的设设备，也也包括设设备内的的操作荷荷载；支支承在结结构或设设备上的的管道空空重和管管道内介介质的重重量；支支承在结结构、设设备上或或管道上上的梯子子、平台台及悬挂挂物的

4、重重量；电电缆桥架架、槽板板的重量量；设备备、管道道的保温温层重量量；结构构、设备备、管道道上的防防腐、防防火材料料的重量量（防腐腐材料需需考虑块块材、耐耐腐蚀砂砂浆及混混凝土；防火材材料需考考虑厚涂涂型和混混凝土类类保护层层）；操操作及维维修时采采用的辅辅助设施施的重量量（固定定的、非非临时性性的）；土重、土土的竖向向压力和和侧向压压力、预预加应力力；池类类结构内内的盛水水压力（静静水压力力）。可变荷载为为在化工工、石化化建（构构）筑物物安装、生生产和检检修期间间，其值值随时间间变化，且且其变化化值与平平均值相相比不可可忽略不不计的荷荷载。主主要有：楼面活活荷载；屋面活活荷载；积灰荷荷载；设

5、设备充水水试验时时设备、管管道内的的介质荷荷载，在在进行水水压实验验时，设设备及管管道内为为的全部部液体重重量，当当某构件件支承多多个容器器时，仅仅考虑一一台容器器处于充充水实验验状态，其其他容器器为空载载或正常常操作中中；吊车车荷载；风荷载载；雪荷荷载；地地表或地地下水的的压力（侧侧压力、浮浮托力）。偶然荷载为为在化工工、石化化建（构构）筑物物安装、生生产和检检修期间间不一定定出现，一一旦出现现，其值值很大且且持续时时间很短短的荷载载。如：事故等等原因产产生的爆爆炸力、撞撞击力等等。2温度作作用：为为在建（构构）筑物物正常操操作期间间，由于于大气温温度和工工艺生产产中温度度的变化化，使结结构

6、、设设备和管管道产生生涨缩对对结构产产生的作作用。卧卧式设备备（包括括卧式换换热器）涨涨缩摩擦擦力标准准值Ptt（KNN）:Pt=(GG+Q)/2*式中 GG-卧卧式设备备自重标标准值(KN); Q-正常常操作时时，卧式式设备内内物料重重量标准准值（KKN）; -卧卧式设备备滑动端端底板与与基础滑滑动墩顶顶部钢板板之间的的摩擦系系数； 钢钢板与钢钢板间取取0.33，潮湿湿地区取取0.44； 聚聚四氟乙乙烯滑板板与聚四四氟乙烯烯板（或或钢）间间取0.1； 钢钢板与混混凝土支支座间取取0.44； 当当采用其其他材质质时，需需拒实际际情况取取值。3荷载效效应及组组合：a在正常常操作、充充水试验验、安

7、装装、检修修及地震震等状态态下采用用的荷载载组合见见下表：荷载（或作作用）元元素正常操作充水试验安装检修地震撞击无风有风永久荷载有有有有有有有楼面操作活活荷载有有有有楼面安装、检检修活荷荷载有有有积灰荷载有有有有有有有雪荷载和屋屋面活荷荷载之大大值有有有有有有有设备内操作作重有有有有设备内充水水试验重重有吊车荷载有有有有卧式换热器器抽芯力力有风荷载有有有有有有撞击力有温度作用有有有有地震作用有注：爆炸状状态按专专门规定定设计。b永久荷荷载与可可变荷载载的分项项系数、见见下表：序号永久荷载或或可变荷荷载分项系数1设备自重、保保温重、衬衬里重1.22设备操作介介质重（包包括催化化剂重）1.23设备

8、充水重重1.14管线自重、保保温重、衬衬里重1.25管线操作介介质重1.26管线充水重重1.17结构自重1.28操作平台、斜斜（直）梯梯1.29催化剂波动动引起的的水平振振动力1.210空冷风机和和电机等等动力设设备的竖竖向当量量静荷载载1.211空冷风机和和电机等等动力设设备的水水平当量量静荷载载1.212卧式换热器器、卧式式设备温温度产生生的摩擦擦力或弹弹性力1.213卧式设备的的抽芯力力1.114管线水平力力1.315池类结构壁壁内水压压力1.216池类结构壁壁外水压压力1.217土压力118操作平台及及地面活活荷载4kN/m21.34kN/m21.419楼面检修荷荷载1.320风荷载、

9、雪雪荷载、吊吊车荷载载1.421 水平地震震作用1.322竖向地震作作用仅考虑竖向向地震作作用1.3同时考虑水水平地震震作用和和竖向地地震作用用0.523温度作用1.2注：1 永永久荷载载的分项项系数，当当其效应应对结构构有利时时取1.0；在在验算倾倾覆和漂漂移时，对对抗倾覆覆和滑移移有利时时可取00.9。 22 在使使用通用用软件时时，如分分项系数数的值与与软件的的设置不不同时，可可改变荷荷载标准准值以采采用软件件的分项项系数。c可变荷荷载的组组合值系系数，可可按下表表采用序号工作状态组合值系数数1安装状态0.750.72正常操作状状态0.60.70.73设备充水试试验状态态0.60.70.

10、74停产检修状状态0.60.70.75地震作用或或撞击状状态0.2或000.50.7注：1 ，分分别为风风荷载、活活荷载（正正常操作作或安装装、检修修活荷载载）的组组合值系系数，为为除以上上荷载以以外的可可变荷载载的组合合值系数数。2 塔型设设备在充充水试压压状态，基基本风压压值可取取0.115kNN/m22，其他他按有关关规范。二、小型直直立式钢钢储罐罐罐基础计计算1采用标标准规范范 建筑筑抗震设设计规范范 GBB500011-20001 石油油化工塔塔型设备备基础设设计规范范 SHH30330-119977 建筑筑结构荷荷载规范范 GGB5000099-200012设计条条件 风荷荷载：基

11、基本风压压 W=0.774kNN/m 场地地条件： 类场地地，特征征周期TTg=00.355s,ffa=1120kkN/mm2;600钻钻孔灌注注桩，单单桩竖向向承载力力Ra=11000kNN地震设防：7度，max=0.08设备荷载：空载标标准值GGnk=1222kN 操操作总荷荷重标准准值 GGbk=2755kN 充充水总荷荷重标准准值 GGrk=2755kN3计算简简图：4荷载计计算： a竖向荷荷载标准准值 设备备空荷载载：Gnnk=1122kkN 设备备操作总总荷载：Gbkk=2775kNN 基础础自重： =6623kkNb水平荷荷载标准准值：风荷载：沿高度作用用的风荷荷载标准准值（按按

12、石油化化工塔型型设备基基础设计计规范SSH30030-19997公式式）Wkk=zszr(11+e)(D0+22)W0式中e=0.226 s=00.6 r=11.0基本自振周周期：由于：h22/D00 满足足要求 操作作+地震震（计算算公式见见GB5500007-220022） P=Fk/A=665kNN/m22 Pmmax=P+MMk/WW=1117kNN/m22 Pmmin= P-Mk/W00 满足足要求 检修修+风（计计算公式式见GBB500007-20002） P=Fk/A=665kNN/m22 Pmmax=P+MMk/WW=911kN/m2 Pmmin= P-Mk/W00满足要求三、

13、热交换换器基础础计算1采用标标准规范范 石油油化工企企业冷换换设备和和容器基基础设计计规范 SHH-T330588-20005 建筑筑抗震设设计规范范 GBB500011-20001 建筑筑结构荷荷载规范范 GGB5000099-200012设计条条件 风荷荷载：基基本风压压 W=0.774kNN/m,地面粗粗糙度BB类 场地地条件： 类场地地，特征征周期TTg=00.355s,ffa=1120kkN/mm2; 地震设防：7度，max=0.08设备荷载：空载标标准值GGnk=3000kN 操操作总荷荷重标准准值 GGBK=5520kkN 充充水总荷荷重标准准值 GGTK=4485kkN 可可拆

14、件重重量 FF=1660kNN材料特性：混凝土土：C330 fc=14.3N/m2 EEc=33.000X1004 N/m2钢筋：fyy=3000 NN/m223计算简简图：4荷载计计算： a竖向荷荷载标准准值 容器器操作荷荷载标准准值：FFek=5520kkN 容器器空荷载载标准值值：Fnnk=2275kkN 基础础自重标标准值：=179.7kNN （基基础加土土）自重重标准值值：=280.1kNNb.水平荷荷载：热膨胀摩擦擦力： fttk=FFekX=788kN温度作用在在一个基基础上的的荷载：Ftk=778kNNMtk=FFtk(E+RR)=2287kkN.mm管束抽芯力力：管束抽芯作作

15、用于一一个基础础上的荷荷载：Fbk=GGbk=1600kNMbk=ffbk(E+RR+y)=7336kNN.mNbk=ffbk*y/LL=366.8kkN地震作用：按石油化工工钢制设设备抗震震设计规规范（SSH30048-19999）计计算：TX(设备备轴向自自振周期期)=0.332STy(设备备横向自自振周期期)=0.0096SS式中，meeq为操操作状态态下的等等效质量量，取设设备操作作质量的的1/22和1个个基础质质量的11/4之之和。由于基础的的轴向和和横向计计算周期期T/TTg大于00.1和和小于11.0，故故轴向和和横向地地震作用用值相同同。Fi=（GGiHii/GjHHj）FFe

16、kFxk=FFyk=F1kk+F22k=228kNNMxk=MMyk=F1kk(E+R+yy)+FF2k(E+RR)=1123.6kNN.m风荷载：一，纵向风风荷载计计算：Fw1k=szW0A1；s=11.3；z=11.0W0=0.74kkN/mm2A1=DRR+(+0.3X22)(yy+/2+0.33)Fw1k=6.224kNN作用在一个个基础上上的风荷荷载：Fw1k/2=33.122kNMw1k=0.55(DD+R)(R/2+EE)+(+0.3X22)(yy+/2+0.33)(y+/2+0.33)/22+R+EszW0=122.0kkN.mm二，横向风风荷载计计算：Fw2k=szW0A2；

17、s=00.7；z=11.0；W0=0.74kkN/mm2A1=（+0.3X22）（LL+L11+L22+2XX0.33)+22XCXXRFw2k=11.0kNN作用在一个个基础上上的风荷荷载：Fw2k/2=55.5kkNMw1k=0.55(+0.3X22)(yy+R+E)(L+L1+L2+2X00.3)+2XXRXCC(R/2+EE)szW0=244.488kN.mc.荷载组组合：纵向作用：操作+温度度+风：FA=FBBK/22+Gjjk=5540.1kNNMA=Mttk+MMw1kk=2999kNN.mVA=Fttk+FFw1kk=811.122kN操作+温度度+地震震：FB=FBBK/22

18、+Gjjk=5540.1kNNMB=Mttk+MMek=4100.6kkN.mmVB=Fttk+FFek=1066kN检修+抽芯芯：Fc=4885/22+2880=5522.5kNNMC=Mbbk=7736kkN.mmVC=Fbbk=1160kkN横向作用：操作+地震震：FD=5440kNNMD=1223.66kN.mVD=288kN检修+风：FE=5222.11kNME=244.488kN.mVE=5.5kNN5. 地基承载力力核算：沿纵向：a 操作+温度度+地震震：P=FB/A0=622.5kkN/mm2Pmax=P+MMB/Wyy=1441.88Pmin=P-MMB/WyyB/6故Pma

19、xx=2FFB/(33La)Pmax=1444.2kkN/mm2b 检修+抽芯芯P=Fc/A=660.44kN/m2Pmax=P+MMc/WWy=2202kkN/mm2 不满满足横向：a 操作+地震震P=FD/A=662.55kN/m2Pmax=P+MMD/Wxx=988.2kkN/mm26. 稳定性演算算：a 纵向：M倾=7336kNN.mM抗=4667X11.8=8411kN.mK=M抗/M倾=1.11411.6结论： 基础的的纵向地地基强度度和稳定定性不能能满足，建建议将两两个基础础底板纵纵向连成成整体，减减小抽芯芯力的影影响。四，束语：本文从塔型型设备和和卧式设设备的基基础计算算，说明明了石油油化工方方面小型型设备基基础的计计算，现现实中，还还存在一一些其他他很多种种的设备备及结构构形式，计计算原理理大致相相同，并并参看相相关方面面的规定定。比如如：石油油化工离离心压缩缩机工程程设计规规定（SSHT331444-20004），石石油化工工离心泵泵基础设设计规范范（SHHT30057-20007）等等等。另另外，各各规范对对同一意意义上的的规定可可能有所所区别，这这时，按按较大值值取。16