化工厂土建设计

2.按结构形式分：
• 墙体结构 • 框架结构 • 深梁结构 • 筒体结构 • 拱结构 • 网架结构 • 空间薄壁（折板）结构 • 钢索结构
3.按结构体型分：
• 单层结构（单层工业厂房） • 多层结构（2~7层） • 高层结构（8层以上） • 大跨结构（40~50米以上）
结构要解决的问题
• 1.服务 • 2.抵抗 • 3.材料 • 4.构造 • 5.经济
• 五。计算和构造上的建议 • 1.纯框架 • 梁柱节点： • 柱脚： • 计算方案：
• 2.双向支撑框架 • 梁柱节点： • 柱脚： • 计算方案： • 支撑形式：
• 3.单向支撑框架 • 梁柱节点 • 柱脚： • 计算方案： • 支撑形式：
• 六。侧移要求： • 顶点位移：概念。限值：500(民用建筑），300(化工） • 层间相对位移：概念。限值：400(民用建筑），250(化工）
结构材料
• 力学性能： • 1.弹性和线弹性 • 2.塑性和脆性 • 3.延性 • 4.强度
结构承载力
• 包括三个基本要求： • 1.承受可能出现的荷载或内力，不致于因为承载力不足而破坏。（包括因长细比过大而产生
的失稳）
• 2.倾覆 • 3.变形和裂缝
结构的倾覆
• 1.结构的整体倾覆 • 2.局部结构构件的倾覆
单纯从结构专业的角度出发，所要做的工作内容
• 地基基础设计包括地基处理和基础设计，其中地基处理是难点，要求对土力学的基本概念清
晰，对各种处理方法特点，适用性的掌握，更关键的是：经验的积累。
• 上部结构设计混凝土结构，钢结构。结构形式有各种各样。 • 特种结构很多
相关专业的术语
工艺： 管道： 设备： 仪表： 电气： 土建： 建筑： 结构：
• 3.钢梁之间的连接： • 铰接连接 • 刚接连接
石油化工钢框架的抗震设计
• 1.最大高宽比： • 6度和7度抗震时：7.5 • 8度抗震时：7 • 2.体系选用： • 优先选用：框架-支撑体系。
石油化工钢框架的抗震设计
• 一。楼层水平支撑的设置： • 1.楼面为钢-混凝土的组合楼面时：（混凝土楼板必须与钢梁有可靠支撑，一般采用抗剪栓钉）
• 钢筋混凝土水池 • 筒仓及造粒塔 • 钢筋混凝土烟囱 • 冷却塔结构 • 压缩机及泵基础 • 栈桥结构 • 挡土墙结构
结构概念体系
• 第一讲 • 一。结构的功能 • 定义：结构实际上就是为实现建、构筑物的功能的骨架。 • 包含两个方面的含义。
结构的类型
• 1.按建筑材料分： • 钢筋混凝土结构 • 钢结构 • 砌体结构（砖、砌块、石） • 木结构 • 塑料结构 • 薄膜充气结构
什么样的结构是好结构？
• 功能和结构骨架的有机统一，才是完美的结构。
设计程序
• 1.概念设计 • 2.基础设计 • 3.详细设计 • 4.交付施工
结构设计中的总体问题
• 1.作用力 • 2.材料 • 3.承载力 • 4.倾覆 • 5.刚度 • 6.地基
结构上的作用力
• 1.荷载：直接施加于结构，使结构产生内力效应。 • 2.作用：由于某种原因使结构产生约束变形或外加变形，从而使结构产生内力效应。
化工厂土建设计
• 观念： • 概念是基础 • 方法是关键 • 操作能力是直接表现
土建的范围
• 总图 • 建筑 • 结构 • 给排水 • 采暖通风空调 (, , )
结构专业在化工厂设计中所处的地位
• 辅助专业 • 配合主导专业 • 按要求（条件）实现被要求的功能
化工厂设计中结构专业的特点
• 责任大安全性要求高，设备贵重，投资大 • 牵涉面广专业内容多 • 相关的专业知识尽量多的掌握管道，设备，电气仪表，建筑，暖通，防火，防腐。 • 难点多特种结构 • 时间紧（赶工多） • 完工晚 • 对经验要求高 • 对概念要求高解决问题的出发点
桁（网）架体系
• 平面桁架（平面屋架） • 空间桁架（空间网架） • 受力特点
框架体系
• 定义： • 特点： • 梁柱间的连接为刚节点。 • 梁端受有部分固端约束。 • 柱须考虑二阶效应
第三讲：钢结构概述
• 一。钢材 • 1.结构用钢Q235B、Q345B。钢材选择须考虑环境温度和受荷载状况。 • 2.常用于结构构件的型钢。 • 二。特点 • 钢梁 • 钢柱 • 稳定是钢结构设计的一个核心问题。
• 三。连接 • 包括：梁柱连接、主次梁连接、支撑与梁柱的连接、柱脚与基础连接。 • 方法：焊接、高强螺栓连接。 • 受力：铰接、刚接、半刚接。
• 焊缝：角焊缝、对接焊缝。 • 高强螺栓： • 从受力的极限状态：摩擦型、承压型 • 从强度：10.9级、8.8级。制作材料不同。
• 四。钢梁计算 • 强度 • 刚度 • 整体稳定 • 局部稳定
• 五。拉、压杆（柱-压弯构件） • 稳定 • 强度 • 几个概念 • 计算长度 • 回转半径 • 长细比
化工、石油化工钢框架结构体系及节点设计
• 一。钢结构的应用方面 • 1.设备支架 • 2.设备钢框架 • 3.钢管廊 • 4.操作平台 • 5.塔平台
• 二。常用材料 • 1.热轧型钢：H型钢、T型钢、角钢、槽钢、工字钢 • 2.钢管：无缝钢管、焊接钢管 • 3.焊接H型钢 • 4.热轧钢板、花纹钢板、钢格栅板 • 5.普通螺栓、高强螺栓
• 一。从功能要求和概念设计的观点进行结构方案的选择。 • 二。结构形式 • 钢框架 • 钢管廊 • 钢排架 • 钢桁架 • 钢塔架
• 三。钢框架的三种型式 • 1.纯框架 • 2.单向支撑框架 • 3.双向支撑框架 • 四。建立有侧移和无侧移框架的概念 • 1.对刚度的影响 • 2.对稳定的影响—体现在框架柱的计算长度系数上。
• 七。多层钢框架的抗震设计要求： • 1.不同楼面的刚度区别 • 现浇混凝土楼面 • 钢格栅板楼面 • 设水平支撑的楼面
• 八。钢结构的节点设计 • 1.柱脚设计 • 铰接柱脚 • 单向刚接柱脚 • 双向刚接柱脚
• 2.梁柱节点 • 按受力能力分为： • 刚接节点 • 铰接节点 • 按连接方法分为： • 全焊接 • 栓焊连接 • 纯高强螺栓连接
总图： 水道：
暖通： 消防：
安全：
设备术语
• 静设备： • 塔器： • 容器： • 反应器： • 烟囱：
换热器： 储罐： 工业炉：
火炬：
• 动设备： • 压缩机： 活塞式，离心式 • 泵： • 风机：
常见的结构形式
• 钢筋混凝土框排架结构 • 钢框排架结构* • 塔设备基础 • 储罐基础 • 冷换设备和卧式容器基础 • 管廊结构 • 排气筒火炬塔架
•
基础体系
• 作用
板-梁体系
• 1.梁： • 按支承条件：简支梁、悬臂梁、连续梁、交叉梁。 • 按几何形状：水平直梁、斜梁、曲梁。
• 2.板：受弯构件。 • 板和梁的区别 • 结论
• 3.板-梁体系楼盖 • 五种体系： • 平板楼盖 • 主次梁楼盖 • 交叉梁楼盖 • 密肋楼盖 • 无梁（板柱）楼盖
• 四.单向刚接柱脚的设计 • 1.构造要求: • 2.计算内容： • a.柱脚底板下混凝土基础的压应力 • b.受拉侧螺栓的总有效面积 • c.水平抗剪承载力 • d.柱脚底板的厚度 • e.柱脚焊缝计算
• 五.梁与柱强轴刚性连接节点设计 • 1.计算内容： • a.梁Baidu Nhomakorabea柱连接在弯矩和剪力作用下的承载力 • b.在梁上翼缘标高处设置的柱水平加劲肋的厚度 • c.节点板域的抗剪强度
• 标准图的使用 • 1.直爬梯 • 2.斜梯 • 3.栏杆 • 4.平台铺板 • 5.塔平台
• 安全防护要求 • 固定式钢梯及平台安全要求
结语
谢谢大家！
• 三。常用材质 • 1.《碳素结构钢》 700-2006中的Q235。有A、B、C、D四个等级。使用规定。 • 2.《低合金高强度结构钢》 1591-2008中的Q345。有A、B、C、D、E五个等级。使用上的区
别。
• 3.从稳定理论来理解材料强度上区别。 • 4.欧拉公式：ππλλ
结构体系的建立
• 六.梁梁的铰接节点设计 • 1.计算内容 • a.连接板厚度的计算 • b.连接板与柱梁腹板焊缝的计算 • c.连接板与梁腹板三边围焊角焊缝的计算
设计实例
• 一。设计统一规定的要求 • 1.设计规定的内容 • 2.设计规定对设计的约束
• 二。设计条件的阅读 • 1.设计条件对功能的要求 • 2.设计条件对结构的要求 • 3.结构专业与提条件专业间的交流
结构的刚度和变形
• 概念：结构（构件）的刚度是结构限制作用力产生变形的性质。 • 1.抗轴力刚度：构件刚度形成结构刚度。 • 2.抗弯刚度：构件刚度形成结构刚度。
地基
• 承载力 • 沉降
第二讲：结构的基本水平分体系和基本竖向分体系
• 一。结构体系的组成：
• 三部分：基本水平分体系
•
基本竖向分体系
• 4.当各榀框架侧向刚度相差较大，柱间支撑设置又不规则时，应设水平支撑。 • 5.柱间支撑宜布置在荷载较大的柱间，且在同一柱间上下贯通。
钢框架的节点设计
• 一.柱脚设计：
• 1.刚接柱脚：双向刚接柱脚
•
单向刚接柱脚
• 2.铰接柱脚
• 二.梁柱连接节点 • 1.刚接节点 • 2.铰接节点
• 三.梁梁连接节点 • 1.铰接节点 • 2.刚接节点
一般不需设水平支撑。如楼面有较大的开孔时，应在开孔区格内柱网内设水平支撑。形成刚 性楼面的概念。
• 2.楼面铺设钢板时（钢板与钢梁之间有可靠连接-焊接）：当楼面均布荷载标准值小于10时，
宜设水平支撑。当楼面均布荷载标准值大于10，或有较大的集中荷载时，应设水平支撑。
• 3.当楼面铺设钢格栅板时（钢格栅板为可拆卸的楼面），应设水平支撑。