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中欧规范下炼油加热炉钢结构设计对比_张伟乾.pdf
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1、收稿日期:;修改稿收到日期:。作者简介:张伟乾,男,年毕业于中国石油大学(北京)化学工艺专业,工学硕士,长期从事石油化工加热炉设计工作,已发表论文篇,高级工程师。:。中欧规范下炼油加热炉钢结构设计对比张伟乾(中国石化工程建设有限公司,北京 )摘要:随着项目国际化的深入,越来越多的炼油装置加热炉需要按照国外规范进行结构设计,文章对欧洲规范和中国规范在加热炉钢结构设计中的规范体系、设计原则、风荷载、地震作用、荷载组合、结构布置及节点做法等方面进行了对比,以期能够为国内工程设计人员提供借鉴和参考。关键词:中国规范欧洲规范加热炉钢结构 :在石化行业,加热炉是重要的物料加热设备,其长期处于高温环境下,炉
2、管排布、燃烧器布置、进出口管线等形式复杂,同时,还具有钢结构跨度大、炉膛的空腔内无立柱横梁支撑并带有自支撑烟囱等结构特点,设计时应充分考虑其建设的安全性和经济性,并在此基础上尽量做到结构设计合理、简洁、美观、适用。随着项目国际化的深入,工程公司开始越来越多地承担海外炼油项目的工程设计,然而,不同国家都习惯使用本国熟悉常用的设计规范,不同的加热炉公司对加热炉结构设计的理解、节点处理也都有各自的特点,使得海外项目设计过程中面临执行标准国际化的挑战。目前,加热炉工艺设计已经基本做到了国内规范与国际规范接轨。但对于加热炉的结构设计,国际通行的设计方式是遵循结构专业的通用设计规范。与加热炉工艺设计规范专
3、业化不同,结构专业设计规范是一套通用的、比较成熟的专业规范体系。由于设计理念、习惯传承的不同,各国规范并没有统一。除了国标体系,欧洲标准作为一套成熟、先进的规范体系,在欧洲、非洲、亚洲等多个国家均有应用。本文将就加热炉设计过程中中欧规范的区别进行对比,从规范体系、设计原则、风荷载、地震荷载、荷载组合、结构布置及节点做法等方面分析两者的异同,以便能够为今后国外项目采用欧洲规范进行加热炉的结构设计提供参考。规范体系欧洲规范是欧洲一体化进程的产物,是由欧洲标准化委员会()编制的一套完善的结构设计规范,致力于“建立一套关于建筑与土木工程设计的常用技术标准,以最终取代欧盟各成员国相关的各种不同的标准”。
4、全套规范体系一共分为 个部分(),对从基本理论基础、荷载作用的定义到各种材质下结构的设计等方面分别作了规定,条款之间相互引用,是一套完整的体系。其中加热炉结构设计采用的规范有如下个部分:欧洲规范结构设计基础 欧洲规范结构上的作用 欧洲规范钢结构设计 欧洲规范抗震结构设计欧洲规范为推荐性规范,欧洲各国在使用时,基本上是依托该套规范,按照各自国家的实际情况,对规范的个别条款进行修改或补充,包括本国规范中的一些强制性条款,从而编制成为该国规范的附件。国内通用规范则是以强制性为原则,条款基本上要求完全遵守。这虽然牺牲了设计人员的自主性、创造性,却在一定程度上保护了设计人员,也促进了设计成品的标准化。但
5、相比较来说,国内的各个规范相互独立,内容也有相互之间重复定义的部分。国内设计加热炉用到的结构规范如下:建筑结构荷载规范 (年版)建筑抗震设计规范标准与规范石油化工设备技术,()钢结构设计标准 建筑结构可靠性设计统一标准 工程结构通用规范 建筑与市政工程抗震通用规范设计原则 为结构设计原则,内容对应于 建筑结构可靠度设计统一标准(以下简称 )和 建筑结构荷载规范。该规范规定了结构设计的基本原则,涉及结构基本要求、极限状态设计、结构分析方法、分项系数法等几个方面,为欧洲规范其他各章提供相应的设计参数和基本准则。设计使用年限设计使用年限按照 的定义,是指设计规定的结构或结构构件不需大修就可满足其设计
6、使用功能的时间。加热炉钢结构属于普通结构构筑物,中规定为 年,与中国规范采用的设计使用年限是一致的(见表)。可靠度划分欧洲规范基于可靠性设计的要求,对结构失效产生的后果进行了分级,相当于对结构的重要性进行了程度划分。欧洲规范相应的规定相当于 中的“建筑结构安全等级”(见表和表)。表设计使用年限对比欧洲规范中国规范设计使用年限示例设计使用年限示例 临时性结构临时性结构 易于替换的结构构件 易于替换的结构构件 农用及类似结构 普通房屋和构筑物 建筑结构和普通结构 纪念性建筑和特别重要的建筑结构 具有纪念性或大型建筑、桥梁和其他构筑物表欧洲规范后果等级()划分重要性类别描述 造成重大的人员生命和财产
7、损失,对社会或环境造成严重后果 造成较大的人员生命和财产损失,对社会或环境造成较大后果 造成轻微的人员生命和财产损失,对社会或环境造成较小后果在石化加热炉的结构设计中,国内采用的安全等级为二级,欧洲规范采用的重要性类别为 ,二者基本一致。表中国规范安全等级划分安全等级破坏后果建筑物类型一级很严重重要的房屋二级严重一般的房屋三级不严重次要的房屋风荷载欧洲规范风荷载作用力确定顺序如图所示。中国规范风荷载作用力确定顺序如图所示。图欧洲规范风荷载确定流程图中国规范风荷载确定流程第 卷第期张伟乾中欧规范下炼油加热炉钢结构设计对比欧洲规范的平均风速与中国规范的基本风速确定方法是一样的,都是取 高开阔区 的
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