某年产60万吨PAT主装置钢架设计
作者:钢结构联展网 来源:www.gjglz.com.cn

摘 要:某年产60万吨PTA项目采用钢结构支撑其大型设备及管道,该项目设备重量大,且有振动,根据其工程特点,采用十字型钢柱,H型钢梁组成的钢框架,根据工程的精度要求,采用了可调水平度的柱脚设计。

 

关键词:十字型柱,H型钢柱,水平度

1.前言

 

本工程为大型石化工程中的设备管道构架,主要特点是设备荷载重、位置高、有振动,但又要有较好的水平度,对钢结构设计增加了不少难度。在设计中,采用了可调水平度的柱脚节点以及加强支撑等办法,保证了设计能完全满足该工程的工艺要求。

2.工程概况

PTA项目的大型设备,04区较重设备空重161t,总重536t(不包含管道荷载),设备搅动器动荷载:垂直7.6t,水平1.3t,弯矩5.8t.m,扭矩8.5t.m。

设备框架高度为:35.4(04区)、25.5(0.3区),03区平面布置图见图1,04区平面布置图见图2。

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图1年产60万吨PAT主装置钢架设计

 

3.结构设计

1)结构方案:采用钢框架结构,梁柱均为刚接,考虑到支撑大型设备的钢架承受荷载作用非常大,此部分采用十字型钢柱,可以很好地承受二个方向的水平荷载作用,钢梁采用H型钢梁,H型钢梁与柱,梁与梁间的连接均较容易处理,且连接可靠,图三为一个较典型的柱网内的梁、柱布置图。

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图2年产60万吨PAT主装置钢架设计

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图3

由图三可看出,支撑设备荷载的梁其截面规格均很大。

2)钢柱脚设计:由于设备需要有一定的平整度,因此对钢柱的垂直经度有较高的要求,为此在钢柱脚的设计中采用了图四与图五的两种形式。

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图4

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图5 a年产60万吨PAT主装置钢架设计

图四用于独立基础的柱脚,图五是用于杯口式插入式基础。

其中图五

(a)、先调节钢板平整度(用旋转M24来调整,螺母点焊于钢板上),然后灌浆。

(b)、钢柱直接放置在调平钢板上,然后灌浆。

这样处理柱脚既能保证柱脚强度设计的要求,又能保证上部设备对整个结构平整度的要求。

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图5 b

3)连接节点:

(a)、柱的拼装节点,如图六加耳板的方法,这样可以在高空拼装柱的时候,不仅能提高柱在拼装时的精度,也有利于施工安全。

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图六

(b)、梁与柱的连接为双响,为了避开最大弯矩和最大剪力,均采用在距柱500mm处用栓焊混施的连接,其中,钢梁翼缘直接焊住,腹板采用高强螺栓连接。为了方便运输和施工,一侧梁与柱在工厂焊接,另一侧梁与柱在工地拼装,详见图七。

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图七

(c)、由于设备荷载大,按设计柱间支撑较大, 为了保证可靠的传力,采用了图八的连接形式,该节点现场焊接的工作量较少,而且该节点美观,但是要求构件尺寸,安装尺寸准确,否则安装中不易对位,因此在构件的加工制作时特别注意了其精度。

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图八

四、结 语

重型设备支托钢架,由于其使用条件的特殊性,另外构件位置的设置必须满足工艺要求,因此构件设置位置不一定是最佳的结构,往往使结构内力大,节点复杂,用钢量大。

构件布置位置,从结构方面而言,可能不一定合理。一般而言,此类钢架投资占总投资比例较少,因而其经济性人们往往不予注意。但任何事要求完美,不能因其占总投资比例少而不予注意。对此类钢构件可以在完全熟悉其工艺要求情况下,准确分析荷载,尽可能将构件布置合理,选择尽可能好的节点方案进行计算与设计,往往可以取得较好的效果,因此不断地对工程设计进行总结是达到这种目标的一个很好的办法。

本工程设计思路和节点方案,在具体的实际施工中取得了很大的成效,提高了制作的生产效率,为此对工程进行一些总结,希望在不断总结的基础上对此类工程积累些经验,推动日后设计工作的进步。

 

参考文献

 

[1]《钢结构设计规范》(GB50017-2003)

[2]《建筑钢结构焊接规程》(JGJ81-2002)

[3]《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)

[4]《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS 102:2002)

[5]《低合金高强度结构钢》(GB/T1591-2008)

 

 


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