1、石油化工构筑物抗震设计规石油化工构筑物抗震设计规范范内内 容容l冷换设备和立式容器基础l管式炉基础l管架l排气筒、火炬塔架l冷却塔结构l水池l钢筋混凝土筒仓l烟囱l前言l与建筑抗震设计规范GB50011-2001的比较l钢筋混凝土框排架结构l钢框排架结构l塔形设备基础l常压立式圆筒形储罐基础l球形储罐基础2前前 言言 石油化工装置中存在很多构筑物，处于抗震设防地区的构筑物都应进行抗震设计。而由于构筑物具有很多特殊性，建筑抗震设计规范GB50011-2008不能涵盖这些结构，因此构筑物抗震设计主要应执行石油化工构筑物抗震设计规范 SH/T 3147-2004。从目前来看，我室在设计项目中对该规范
2、的执行情况并不好，为了更好的执行石油化工构筑物抗震设计规范，特开展本次宣贯。 本次宣贯重点围绕构筑物的特殊性进行，设计中还要按照不同的构筑物，对照相关条文加以执行，同时尚应执行相关的专业规范。3 石油化工构筑物抗震设计规范（以下简称“构抗规”）在基本原则上与建筑抗震设计规范 （以下简称“建抗规”）是相一致的，但由于结合了构筑物的特点，“构抗规”在许多方面存在差异，如适用范围、抗震等级确定等。现通过列表形式比较如下：一、一、与建筑抗震设计规范GB50011-2008的比较4一、一、与建筑抗震设计规范GB50011-2008的比较项目项目建抗规建抗规构抗规构抗规适用范围6、7、8、9度地区建筑工程
3、6、7、8、9度地区石油化工构筑物包括：钢筋混凝土框排架结构，钢框排架结构、设备基础、管架、塔架、料仓、水池、烟囱等场地和地基一类场地土，甲、乙类建筑允许按本地区设防烈度采取抗震措施，丙类允许降低一度采取抗震措施一类场地土，同时基本自振周期大于0.3s的甲、乙类构筑物允许按本地区设防烈度采取抗震措施，丙类允许降低一度采取抗震措施对不均匀沉降敏感的构筑物及输送易燃、易爆、剧毒介质的大口径管道的支承结构应采取减少不均匀沉降措施5一、一、与建筑抗震设计规范GB50011-2008的比较项目项目建抗规建抗规构抗规构抗规结构材料地脚螺栓材料、垫板厚度及埋置深度等有规定，见5.7款天然地基和基础不进行抗震
4、验算范围见4.2.1款1）6度时的构筑物2）7、8、9度时，地基承载力特征值分别大于80、100、120kPa，且高度（含所支承设备的高度）不超过25m的构筑物3）规范规定可不进行上部结构抗震验算的构筑物天然地基基础底面零应力区高宽比大于4的高层建筑不允许出现，其它建筑不大于15%所有构筑物不大于15%6一、一、与建筑抗震设计规范GB50011-2008的比较项目项目建抗规建抗规构抗规构抗规天然地基基础抗滑验算无要求8度类场地土和9度类场地土，对水平荷载较大的结构和未设置基础梁的柱间支撑部位的柱基应进行地震抗滑验算部分消除液化措施见4.3.8款处理后液化指数及处理深度要求不同，具体见6.3.5
5、款液化地基需要另行考虑1）地下或半地下结构底面或侧面有液化土层时，宜考虑液化后侧压力和浮力增大的影响2）大面积液化土层下界面倾斜度超过2或有临空面时应考虑土体流动的可能性7一、一、与建筑抗震设计规范GB50011-2008的比较项目项目建抗规建抗规构抗规构抗规天然地基消除软土地基震陷按具体情况综合考虑存在淤泥、淤泥质土且承载力特征值8度小于100kPa、9度小于120kPa，除丁类以外的构筑物应考虑消除地基震陷，具体见6.4.1和6.4.2款不进行桩基抗震验算的范围见4.4.1款要求更严，不但是结构高度等限制，还有桩基及承台周围土层的限制，见6.5.1款液化土层桩基需按规定进行抗震验算，见4.
6、4.3款验算规定相同，但增加桩进入稳定土层深度要求，见6.5.4款。此要求宽于JGJ94-2008第3.4.6款要求，应执行JGJ94-20088一、一、与建筑抗震设计规范GB50011-2008的比较项目项目建抗规建抗规构抗规构抗规竖向地震作用计算范围8、9度时的大跨度和长悬臂结构及9度的高层建筑8、9度时的大跨度和长悬臂结构及箱（筒）型井塔、管式炉、塔式容器和烟囱等高耸构筑物底部剪力法适用条件高度不超过40m、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀高度（含所支承设备）不超过65m、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀计算地震作用时重力荷载代表值结构和构配件自重标准值和可变荷载
7、组合值之和结构构件、内衬、防火层、所支承设备的自重标准值和可变荷载组合值之和。操作介质重量组合值系数1.0，等效均布荷载组合值系数0.59一、一、与建筑抗震设计规范GB50011-2008的比较项目项目建抗规建抗规构抗规构抗规水平地震影响系数增大系数无相关规定多质点体系采用底部剪力法时，地震影响系数应增大，见7.1.6款c）项，与结构类型（剪切型、弯剪型、弯曲性）有关抗震验算规定见5.1.6款1）规定不需验算时，应符合抗震措施要求。2）验算时进行多遇地震作用下截面验算。3）平面尺寸较小的高耸构筑物，应进行整体抗倾覆验算竖向地震作用计算各楼层竖向地震作用按重力代表值与高度的积的比例分配，且宜乘以
8、增大系数1.5，见5.3.1款分配方法不同，见7.3.1款10一、一、与建筑抗震设计规范GB50011-2008的比较项目项目建抗规建抗规构抗规构抗规抗震变形验算范围1）各类结构应进行多遇地震下弹性位移验算2）部分结构应进行罕遇地震下弹塑性位移验算，见5.5.2款对进行罕遇地震下弹塑性位移验算的结构提出规定：1）8度、类场地和9度的框排架结构2）9度的柱承式储仓3）其它规定验算结构弹塑性位移计算方法见7.5.37.5.5款111.钢筋混凝土框排架结构是指：钢筋混凝土框架结构或框架抗震墙结构与钢筋混凝土排架结构的组合结构。2.钢筋混凝土框排架结构的抗震等级按框架部分的高度和设防烈度确定，与GB5
9、0011-2008相比除6度时高度界限为25m外，其余相同。3.抗震计算与GB50011-2008基本一致。4.有别于GB50011-2008的规定： 1）梁纵筋一排多于4根时，每隔一根宜用箍筋或拉筋固定； 2）柱截面尺寸不宜小于400（GB为300），长短边之比不宜大于4 （GB为3）； 3）柱净高和截面高度之比不大于3的短柱： a）除一级外，箍筋应按高一级抗震等级配置； b）应配置对角斜筋，具体见8.3.17款。二、钢筋混凝土框排架结构二、钢筋混凝土框排架结构121.承重的钢框架、钢排架及其组合结构构筑物最大高宽比，高度算至框架顶，有设备时算至设备顶。2.钢结构构筑物，应优先采用框架支撑结
10、构。3.顶层及有设备层宜设置水平支撑。当各榀框架侧向刚度相差较大、竖向支撑布置又不规则时应设置水平支撑。水平支撑构造要求同“建抗规”附录G。三、钢框排架结构三、钢框排架结构设防烈度设防烈度6、7度度8度度9度度最大高宽比7.576.5GB6.565.5134.钢结构阻尼比取值、柱长细比限值、框架梁柱板材宽厚比限值等以高度界限确定，高度界限均为35m。而“建抗规”以层数界限确定，层数界限为12层。5.高度超过35m的钢框架刚接柱脚宜采用插入式或埋入式。实腹式钢柱插入式柱脚的埋入深度不得小于钢柱截面高度的2倍，且同时不小于按9.3.7款计算的深度。6.采用外露式刚接柱脚时，柱脚螺栓的组合弯矩设计值
11、应乘以1.2倍。三、钢框排架结构三、钢框排架结构141.钢筋混凝土框架式塔基础的框架结构抗震等级可（宜）提高一级。2.6度及7度、类场地的圆筒式、圆柱式塔基础可不进行抗震验算，但应满足抗震措施要求。3.抗震设防烈度为7度时，仅考虑水平地震作用；8度、9度时应同时考虑竖向和水平地震作用。4.框架式塔基础及总高度大于或等于65m的圆筒式或圆柱式塔基础，宜采用振型分解反应谱法进行水平地震作用计算。5.计算地震作用时，重力荷载代表值按正常生产工况计算。四、塔形设备基础四、塔形设备基础151.场地为、类时，储罐基础宜采用钢筋混凝土环墙式基础，不宜采用外环墙式和护坡式基础。2.不设置地脚螺栓的的非桩基储罐
12、基础可不进行抗震验算，但应满足抗震措施要求。3.储罐结构的基本自振周期、水平地震作用等计算见12.2条，阻尼比取0.035。五、常压立式圆筒形储罐基础五、常压立式圆筒形储罐基础161. 球罐基础采用钢筋混凝土独立基础时，应加连系梁。2.球罐结构的基本自振周期计算见13.2.3款，水平地震作用可按单质点体系计算，阻尼比取0.035。3.设防烈度为6度时可不进行地震作用计算，但应满足抗震措施要求。抗震设防类别为乙类。球罐基础抗震验算应按两个方向进行：六、球形储罐基础六、球形储罐基础171.卧式冷换设备的基础可不进行抗震验算，但应满足抗震措施要求。2.卧式容器的基础，水平地震作用按下式计算： FEK
13、=max(GBK+0.5Gjk) 式中：max水平地震影响系数最大值 GBK 正常操作状态下容器、保温、平台等及介质重力标准值 Gjk 基础底板以上构件自重标准值七、冷换设备和卧式容器基础七、冷换设备和卧式容器基础181.管式炉基础仅考虑水平地震作用。可采用底部剪力法，地震影响系数取最大值。2.6度及7度、类场地的管式炉基础可不进行抗震验算，但应满足抗震措施要求。八、管式炉基础八、管式炉基础191. 8度和9度时，活动管架不应采用半铰管架，宜采用刚性管架。2.钢筋混凝土管架的抗震等级，固定管架和活动管架可分别按三、四级采用。3. 7度9度时，下列管架应考虑横向水平地震作用： a）管道中有三根及
14、以上的直径大于500的管道，单根烟气管道，高温高压油气管道、剧毒介质管道； b）带重型顶盖的管架，带空冷器或换热器的管架。4. 7度9度时，下列管架应考虑纵向水平地震作用： a）独立管架中的固定管架，计算见17.2.3款； b）纵梁式管架的柱间支撑。 九、管架九、管架205. 8度和9度时，跨度大于等于24m的支撑管道的桁架应进行水平和竖向地震作用和作用效应计算。6. 7度9度时，除3、4、5条所列需要进行抗震验算外，其它结构或构件可不进行抗震验算，但应满足抗震措施要求。7.水平地震作用可不与管道温度膨胀水平推力同时考虑。 九、管架九、管架211. 6度及7度、类场地的塔架结构可不进行抗震验算
15、，但应满足抗震措施要求。2. 7度、类场地和8度、类场地的塔架结构，可仅考虑水平地震作用， 8度、类场地和9度时，应同时考虑水平和竖向地震作用。3.塔架结构可不进行罕遇地震下弹塑性变形验算。4.塔架结构计算地震作用时裹冰荷载取值为63%。裹冰对增大杆件截面，风荷载也应增大。5.塔架结构受压构件长细比、构件板件的宽厚比限值，与设防烈度和场地土类别有关，见18.3.2和18.3.3款。6.塔柱、受压斜腹杆等在地震效应组合下承载力要求见18.3.518.3.8款。十、排气筒和火炬塔架十、排气筒和火炬塔架221. 6度及7度、类场地的冷却塔结构可不进行抗震验算，但应满足抗震措施要求。2. 7度和8度时
16、，塔下水池池深小于2.5m时，可不进行抗震截面验算，但应满足抗震措施要求。 3.冷却塔结构可不进行抗震变形验算，且可不考虑竖向地震作用。十一、冷却塔结构十一、冷却塔结构231. 下列水池结构可不进行抗震验算，但应满足抗震措施要求。 a）地下式水池； b）6度、7度时的半地下和地面式水池； c）8度时的半地下式水池和地面式圆形水池。2.水池侧壁水平地震作用、动水侧压力、动土侧压力等计算见20.2.220.2.4款。3.水池顶部水平加强筋不宜小于16，每侧不少于3根，间距不大于100。十二、水池十二、水池241.柱承式筒仓的支承结构，应符合下列规定： a）矩形筒仓的支柱应延伸至仓顶； b）柱间宜设
17、置横梁； c）9度时，应采取抗侧力措施。2.柱承式的支承结构框架抗震等级：7、8度时为二级，9度时为一级。3.筒仓的框架结构抗震等级根据设防烈度和框架高度确定，见21.1.4款。4.筒仓仓体可不进行抗震验算，但应满足抗震措施要求。5.筒仓支承结构符合下列条件时，可不进行抗震验算，但应满足抗震措施要求： a）7度时，筒承式同一截面的孔洞圆心角总和不大于100，且最大圆心角不大于50。十三、钢筋混凝土筒仓十三、钢筋混凝土筒仓25 b）7度、类场地时，柱承式结构或柱底至仓顶高度不大于15m，且单格储料荷载标准值不大于5000kN的柱承式方仓。6.计算地震作用时，筒承式和柱承式储料荷载组合值可分别取满
18、仓储料荷载标准值的80%和90%。7.采用底部剪力法时，突出仓顶建筑物的地震作用效应宜乘以增大系数4，但增大部分不往下传递；采用振型分解法时，突出部分作为质点。8.柱承式结构采用底部剪力法时，可采用单质点体系模型，且： a）质点位置可设于柱顶； b）支承结构自重标准值可按30%采用。 c）水平地震作用作用点，应置于仓体与储料的质心处。十三、钢筋混凝土筒仓十三、钢筋混凝土筒仓269. 8度、类场地和9度时，柱承式筒仓应计算重力偏心引起的附加地震作用，计算见21.2.10款。10.单排多座（3座以上）柱承式结构，采用底部剪力法且采用单质点体系计算时，支柱的水平地震作用效应应乘以扭转效应系数：11.
19、采用筒与柱联合的支承结构，支筒与支柱的地震剪力可按刚度进行分配，但支柱地震剪力应乘以增大系数1.5，且不应小于支承结构底部总地震剪力的10%。十三、钢筋混凝土筒仓十三、钢筋混凝土筒仓2712.柱承式筒仓，支柱与基础和仓体连接端的组合弯矩设计值，应乘以增大系数：13. 8度和9度时仓斗与竖壁之间的连接螺栓或焊缝，应计入竖向地震作用的影响，竖向地震作用系数可分别采用0.1和0.2。14.梁、柱、节点的其他抗震计算同“建抗规”。十三、钢筋混凝土筒仓十三、钢筋混凝土筒仓2815.柱承式有横梁的支承结构，应符合： a）横梁与柱的线刚度比不宜小于0.8，计算线刚度时柱高取全高。 b）在满足工艺要求下，横梁顶面至仓底距离与柱全高之比宜在0.30.5之间。 c）横梁截面高宽比不宜大于4。16.柱承式结构柱轴压比限值：17.其它构造要求见21.3.331.3.5款。十三、钢筋混凝土筒仓十三、钢筋混凝土筒仓29
