工程师中级职称论文

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：

随着石油化工装置的大型化，设备尺寸及设备荷载加大，大多数石化项目都建设于地基条件较差的地区，凭粗糙的设计就不能完全确保设计的安全性，现，通过几个实例，对一些静力设备的基础进行详细的设计。本计算中，重点对地震作用进行了分析，采用了一些相关的规范进行了分析。地震作用均采用底部剪力法，只在基础的荷载取值上有所不同。在工程设计上，按“建筑抗震设计规范”进行地震计算较为合理，而且，计算地震作用时，地震系数一般采用即可，计算偏于安全。本文分为：一，遵照《建筑结构设计统一标准》（GB50068-2001）和《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）的原则和规定，对《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）应用于化工、石化建（构）筑物时的补充和具体化；二，小型直立式钢储罐罐基础计算，采用茂名64万吨/年裂解汽油加氢装置改造项目中的某一设备为例，进行从条件到结果的详细设计计算；三，热交换器基础计算，同样采用茂名64万吨/年裂解汽油加氢装置改造项目中的某一设备为例，进行从条件到结果的详细设计计算。

一：化工、石化建（构）筑物的荷载

本规定主要针对直接作用（荷载）及部分间接作用所作出的规定，尚应由主导专业提出的荷载条件为依据，并以本规定为最小采用值。

1，荷载的分类：作用于建（构）筑物上的荷载，可分为永久荷载，可变荷载及偶然荷载。

永久荷载主要有下列荷载：建筑结构的永久配件，构件的材料总重；支承在结构上的设备，也包括设备内的操作荷载；支承在结构或设备上的管道空重和管道内介质的重量；支承在结构、设备上或管道上的梯子、平台及悬挂物的重量；电缆桥架、槽板的重量；设备、管道的保温层重量；结构、设备、管道上的防腐、防火材料的重量（防腐材料需考虑块材、耐腐蚀砂浆及混凝土；防火材料需考虑厚涂型和混凝土类保护层）；操作及维修时采用的辅助设施的重量（固定的、非临时性的）；土重、土的竖向压力和侧向压力、预加应力；池类结构内的盛水压力（静水压力）。

可变荷载为在化工、石化建（构）筑物安装、生产和检修期间，其值随时间变化，且其变化值与平均值相比不可忽略不计的荷载。主要有：楼面活荷载；屋面活荷载；积灰荷载；设备充水试验时设备、管道内的介质荷载，在进行水压实验时，设备及管道内为的全部液体重量，当某构件支承多个容器时，仅考虑一台容器处于充水实验状态，其他容器为空载或正常操作中；吊车荷载；风荷载；雪荷载；地表或地下水的压力（侧压力、浮托力）。

偶然荷载为在化工、石化建（构）筑物安装、生产和检修期间不一定出现，一旦出现，其值很大且持续时间很短的荷载。如：事故等原因产生的爆炸力、撞击力等。

2．温度作用：为在建（构）筑物正常操作期间，由于大气温度和工艺生产中温度的变化，使结构、设备和管道产生涨缩对结构产生的作用。卧式设备（包

括卧式换热器）涨缩摩擦力标准值Pt（KN）:

Pt=(G+Q)/2*

式中 G-----卧式设备自重标准值(KN);

Q-----正常操作时，卧式设备内物料重量标准值（KN）;

----卧式设备滑动端底板与基础滑动墩顶部钢板之间的摩擦系数；

钢板与钢板间取0.3，潮湿地区取0.4；

聚四氟乙烯滑板与聚四氟乙烯板（或钢）间取0.1；

钢板与混凝土支座间取0.4；

当采用其他材质时，需拒实际情况取值。

3．荷载效应及组合：

a．在正常操作、充水试验、安装、检修及地震等状态下采用的荷载组合见

漂移时，对抗倾覆和滑移有利时可取0.9。

2 在使用通用软件时，如分项系数的值与软件的设置不同时，可改变荷

载标准值以采用软件的分项系数。

，分别为风荷载、活荷载（正常操作或安装、检修活荷载）的组合值系数，

为除以上荷载以外的可变荷载的组合值系数。

2 塔型设备在充水试压状态，基本风压值可取0.15kN/m2，其他按有关规范。

二、小型直立式钢储罐罐基础计算

1．采用标准规范

建筑抗震设计规范 GB50011-2001

石油化工塔型设备基础设计规范 SH3030-1997

建筑结构荷载规范 GB50009-2001

2．设计条件

风荷载：基本风压 W=0.74kN/m

场地条件：Ⅱ类场地，特征周期Tg=0.35s,fa=120kN/m2;

φ600钻孔灌注桩，单桩竖向承载力Ra=1100kN 地震设防：7度，αmax=0.08

设备荷载：空载标准值Gnk=122kN

操作总荷重标准值 Gbk=275kN

充水总荷重标准值 Grk=275kN

3．计算简图：

4．荷载计算：

a．竖向荷载标准值

设备空荷载：Gnk=122kN

设备操作总荷载：Gbk=275kN

基础自重：

=623kN

b．水平荷载标准值：

风荷载：

沿高度作用的风荷载标准值（按石油化工塔型设备基础设计规范

SH3030-1997公式）Wk=βzμsμzμr(1+μe)(D0+2δ

2)W

式中μe=0.26 μs=0.6 μr=1.0

基本自振周期：

由于：h

2

/D<700

故T=0.35+0.85*10-3*h

2

/D=0.44S

故：βz=1+ξνφz/μz=1.877

W1k=1.94kN/m

对于H=10~13m：μz=1.056

W2k=2.1kN/m

Vwk=W1k*H1+W2k*H2=23.6kN

Mwk=W1k*H12/2+W2k*H2*(H1+H2/2)=143kN.m 作用在基础底面的风荷载：

Mwk’=Mwk+Vwk(T+R)=185.5kN.m

V=23.6kN