【石油化工行业标准(SH)】 石油化工管式炉钢结构设计规范

ICS25.180
备案号：J503-2006
中华人民共和国石油化工行业标准SH/T3070—-2005
代替SH3070—1995
石油化工管式炉钢结构设计规范Specificationfordesignof steel structureof tubular heater in petrochemical industry2006-01-17
2006-07-01
中华人民共和国国家发展和改革委员会实施
2规范性引用文件
3设计原则·
4设计基本规定·
4.1材料-
4.2设计指标
4.3结构或构件变形的规定·
4.4般设计规定
5荷载和作用
5.1荷载与作用的分类…
5.2风荷载·
5.3平台活荷载
5.4雪荷载
5.5炉顶风机当量荷载
5.6地震作用
6荷载和作用效应计算
6.1荷载效应计算
6.2地震作用效应与其他荷载效应组合计算。7构件强度和稳定性计算
一般规定·
7.2受弯构件
7.3轴心受力构件
7.4拉弯构件和压弯构件：
薄壁筒体·
构件的计算长度·
8连接计算
一般规定
焊缝连接
螺栓（普通螺栓等）连接
梁与柱的刚性连接…
连接节点处板件的计算
锚栓（地脚螺栓）连接：
SH/T3070—2005
SH/T3070—2005
9构造要求，
般构造
9.2焊缝连接
螺栓连接和锚栓
圆简炉，
箱式炉
烟肉和烟风道·.
提高寒冷地区结构抗脆断能力的措施·制作、运输和安装：
附录A
附录B
附录C
防护和隔热·
（资料性附录）寒冷地区冬季计算温度（规范性附录）风荷载计算，
（资料性附录）螺栓和锚栓的有效面积附录D
用词说明
（资料性附录）烟共振时最大位移·附：条文说明·
SH/T3070—2005
本规范是根据原国家经贸委“关于下达2003年行业标准项目计划的通知”（国经贸厅行业[2003]22号），由中国石化集团洛阳石油化工工程公司对原SH/T3070—1995《石油化工管式炉钢结构设计规范》进行修订而成。
本规范共分9章和4个附录。其中附录B为规范性附录，附录A、C、D为资料性附录。本规范与SH/T3070一1995《石油化工管式炉钢结构设计规范》（上一版本）相比，主要变化如下：增加了“前言”和“规范性引用文件”内容，修订了“范围”内容，并指出了本规范不适用于需要验算疲劳的钢结构；
—取消了原规范“主要符号”一章；一增加了“设计原则”一章，本规范不再采用容许应力法设计，而采用以概率论为基础的极限状态设计方法，以可靠度指标度量结构构件的可靠度，以荷载、材料性能等代表值、结构重要性系数、分项系数、组合值系数的设计表达式进行计算：一在“材料”中，对钢结构钢材提出了明确的要求；一在“设计指标”中，按照国家标准GB50017-—2003《钢结构设计规范》的规定，修改了钢材和连接的设计指标，并增加了温度作用对设计指标的折减；修改了原规范“荷载和荷载效应组合”的内容，增加了“荷载和作用”和“荷载和作用效应计算”：荷载和荷载效应组合计算按照国家标准GB500092001《建筑结构荷载规范》的规定：地震作用效应与其他荷载效应组合计算按照国家标准GB50011一2001《建筑抗震设计规范》的规定：自支承烟窗、烟风道按照国家标准GB50051一2002《烟设计规范》的规定；一在“受弯构件”中，增加了局部承压强度的计算；一在“轴心受力构件”中，增加了采用高强度螺栓摩擦型连接的计算、减小轴心受压构件自由长度的侧向支撑的支撑力计算方法；在“薄壁筒简体”中，按照国家标准GB50051一2002《烟肉设计规范》的规定，修改了局部稳定计算公式；
一在“构件的计算长度”中，按照国家标准GB50017一2003《钢结构设计规范》的规定，增加了构件的计算长度计算方法；
一在“连接计算”中，按照国家标准GB50017--2003《钢结构设计规范》的规定，增加了“梁与柱的刚性连接”和“连接节点处板件的计算”；一在“构造要求”中，把“焊缝连接”和“螺栓连接和锚栓”明确列出，在“圆筒炉”和“箱式炉”中增加了抗震构造，增加了“桁架”、“提高寒冷地区结构抗脆断能力的措施”、“制作、运输和安装”及“防护和隔热”内容；一取消了“附录B轴心受压构件稳定系数”“附录C欧拉临界力系数”、“附录D有侧移框架柱的计算长度系数μ”，增加了“附录A寒冷地区冬季计算温度”和“附录D烟卤共振时最大位移”；
SH/T3070—2005
本规范以黑体字标志的条文为强制性条文，必须严格执行。本规范由中国石油化工集团公司设备设计技术中心站管理，由中国石化集团洛阳石油化工工程公司负责解释。
本规范在实施过程中，如发现需要修改补充之处，请将意见和有关资料提供给管理单位和主编单位，以便今后修订时参考。
管理单位：中国石油化工集团公司设备设计技术中心站通讯地址：北京市朝阳区安慧北里安园21号邮政编码：100101
话：010-84877587
真：010-84878856
主编单位：中国石化集团洛阳石油化工工程公司通讯地址：河南省洛阳市中州西路27号邮政编码：471003
主要起草人：杨利然李绍明张海燕李法海本规范1995年发布，本次为第1次修订。IV
1范围
石油化工管式炉钢结构设计规范SH/T3070-2005
本规范规定了钢结构的设计原则、荷载和作用效应计算、构件和连接的计算及钢结构的构造要求等。本规范适用于石油化工管式炉（包括圆筒炉、箱式炉）及其烟窗、烟风道系统的钢结构（以下简称钢结构）设计，不适用于需要验算疲劳的钢结构。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包活勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。GB/T700碳素结构钢
GB985手工电弧焊焊接接头基本型式与尺寸GB986埋弧焊焊接接头基本型式与尺寸GB/T1228
GB/T1229
GB/T1230
GB/T1231
GB/T1591
GB/T3632
GB/T3633
GB/T5117
GB/T5118
GB/T5313
GB/T5780
GB/T5782
钢结构用高强度大六角头螺栓
钢结构用高强度大六角头螺母
钢结构用高强度垫圈
钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角头螺母、垫圈技术条件低合金高强度结构钢
钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副技术条件固定式钢直梯安全技术条件
固定式钢斜梯安全技术条件
固定式工业防护栏杆安全技术条件固定式工业钢平台
碳钢焊条
低合金钢焊条
厚度方向性能钢板
六角头螺栓C级
六角头螺栓
GB/T8923涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级GB50009--2001
建筑结构荷载规范
GB50011
建筑抗震设计规范
GB50017—2003钢结构设计规范
SH/T3070—2005
GB50046工业建筑防腐蚀设计规范GB50051—2002烟窗设计规范
GB50205钢结构工程施工质量验收规范SH3022石油化工设备和管道涂料防腐蚀技术规范SH/T3036一般炼油装置用火焰加热炉3设计原则
3.1本规范采用以概率论为基础的极限状态设计方法，以可靠度指标度量结构构件的可靠度，以荷载、材料性能等代表值、结构重要性系数、分项系数、组合值系数的设计表达式进行计算。3.2承重钢结构应按下列承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计承载能力极限状态包括。构件和连接的强度破坏和因过度变形而不适于继续承载，结构和构a)
件丧失稳定，结构转变为机动体系和结构倾覆，b）正常使用极限状包括：影响结构构件和非结构构件芷常使用或外观的变形，影响正常使用的振动，影响正幕使用或耐久性能的局部损坏。3.3石油化工管式炉及真烟烟风道系统的钢结构安全等级应取为二级3.4按承载能力极限状态设计钢结构时，应考虑荷载效应的基本组合，必要时应考虑荷载效应的偶然组合。
中国在电连真
3.5按正常使用极限状态设针钢结构时，应考虑荷载效应的标准组合。工
3.6对于直接承受动力荷载的结构，在计算强度和稳定性时，动力荷载设值应乘以动力系数。3.7钢结构的内力宜撑结构静力学方法进行弹性分析。在进行构件强度分发展塑性变形。
4设计基本规定
4.1材料
稳定验算时，不考虑截面部
4.1.1钢结构构件，宜选用Q235B级钢或Q345钢制作，其质量应分别仓GB/T700和GB/T1591的规定。
4.1.2下列情况的承重结梅和构件不应采用Q235沸腾钢：a）建厂区域冬季计算温度（参见附录A）低于一20℃的直接承受动荷载或振动荷载但可不验算疲劳的结构以及承受静力荷载的受弯及受拉的重要承重结构b)
建厂区域冬季计算温度等手或低于一30℃的所有承重结构4.1.3承重结构的钢材应具有抗拉强度伸长率、屈服强度和流磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构采用的钢材尚应具有冷弯试验的合格保证。
4.1.4焊接连接的钢结构，当板厚大丁40mm时，为防止钢材的层状撕裂而采用的Z向钢，其材质应符合GB/T5313的规定。
4.1.5钢结构的连接材料，应符合下列要求：a）手工焊接采用的焊条，应符合GB/T5117或GB/T5118的规定；焊条型号应与主体金属力学性能相适应；
SH/T3070—2005
自动焊接或半自动焊接采用的焊丝和焊剂应与主体金属力学性能相适应：普通螺栓应符合GB/T5780和GB/T5782的规定：高强度螺栓、螺母、垫圈应符合GB/T1228、GB/T1229、GB/T1230、GB/T1231或GB/T3632、GB/T3633的规定：
锚栓可采用GB/T700中规定的Q235钢或GB/T1591中规定的Q345钢制成。4.1.6除上述规定外，其他钢结构的材料选用应符合GB50017一2003的规定。4.2设计指标
4.2.1当设计金属温度小于或等于00℃时，钢材和连接的强度设计值及钢材的弹性模量应符合GB50017一2003的规定。
4.2.2·当设计金属温度大于100℃时，Q235钢和Q345钢材及其焊缝在温度作用下的强度设计值应按公式（1）、公式（2）、公式（3）计算：Ws
上述式中：
f、f、fw
钢材牌号
Q235，Q345
钢材在t温度作用下的抗拉、抗压和抗弯强度设读值：钢材在t温度作用下的抗剪强度设计值；量工
燥缝在t温度作用下各种受力状态的强度设计值，标母×为字母c（抗压）、（（抗拉）、V（抗剪）、（角焊缝强度）的代表：钢材及焊缝在+温度作用下强度设计值的折减系数，擦表1的规定采用；分别为钢材和焊缝在作用温度小于或等于-100℃时的疆度设计值。表丨钢材及焊缝强度设计值的温度折减系数在下列温度作用下的折减系数了100℃
150℃
注：温度为中间值时，采用线性插入法计算。200℃
250℃
300℃
350℃
4.2.3当设计金属温度大于100℃时，钢材在温度作用下的弹性模量应按公式（4）计算：E,=BaE
式中：
E,——钢材在温度作用下的弹性模量：βa——钢材在温度作用下弹性模量的折减系数，按表2计算；E——钢材在作用温度小于或等于100℃时的弹性模量。400℃
SH/T3070--2005
温度，℃
≤100
钢材弹性模量的温度折减系数β。200
注：温度为中间值时，采用线性插入法计算。250
4.2.4除上述规定外，其他设计指标均应执行GB50017一2003的规定。4.3结构或构件变形的规定
受弯构件的允许挠度见表3。
框架柱的顶端允许侧移值应小于柱全长的1／4504.3.2
4.3.3由风荷载产生的烟挠度应不大于烟窗高度的1/200。挠度应按壳壁厚度中仅含有50%以下的腐蚀裕度计算，腐蚀裕度按不考虑衬里计。表3受弯构件的允许挠度
吊炉管大梁
主框架大梁
圆筒炉对流室底大梁
烟肉底座梁
炉底梁
其他梁免费标准下载网bzxz
操作棚標条
炉顶风机底座梁
注：L为受弯构件跨度（悬臂梁为悬伸长度的两倍)。4.4一般设计规定
各类构件的允许长细比，应符合下列规定：4.4.1
受压构件的允许长细比，见表4；受拉构件的允许长细比应小于300。表4受压构件的允许长细比
炉底柱、框架柱
圆简炉的简体柱、桁架弦杆及腹杆框架柱间的联系杆
长细比
用填板连接而成的双角钢或双槽钢轴心受力构件，可按实腹式构件进行计算，但填板间的距离应符合下列规定：
对受压构件不超过40i
对受拉构件不超过80i；
c）i为截面回转半径，应按下列规定采用：SH/T3070—2005
1）当为图1a)、b)所示的双角钢或双槽钢时，取一个角钢或一个槽钢与填板平行的形心轴的回转半径；
2）当为图1c)所示的十字形截面时，取一个角钢的最小回转半径d
受压构件的两个侧向支承点之间的填板数不得少于2个。a)
图1计算截面回转半径的轴线示意4.4.3采用缀板连接的格构式轴心受压构件，计算分肢最小刚度轴的长细比a，时，对焊接连接的缀板，取相邻两缀板间的净距离为计算长度：对螺栓连接的缀板，取相邻两缀板边缘螺栓的距离为计算长度。其，值不应大于构件两个方向长细比（对虚轴取换算长细比）的较大值入mx的0.5倍（当入mx<50时，取元mx=50），且不应大于40。4.4.4圆筒炉钢结构，应符合下列要求：a）简体直径小于4m时，宜采用无立柱的筒体结构；筒体直径等于或大于4m时，应采用有立柱的筒体结构，立柱的根数应为偶数，相邻两立柱b）
之间的简体外壁弧长宜为1.6m~2.7m；筒体中间环梁上下间距，宜为2m~3m；c
简体直径大于4m时，筒体上、下口环梁宜为矩形空腹组合截面：有立柱的筒体，筒体壁厚不应小于5mm；无立柱的筒体壁厚，不应小于6mm；对流室钢结构，当采用持力斜撑承重时（图2)，斜撑与竖向或水平杆之间的夹角，宜为35°～55°。1
持力斜撑
持力斜撑
辐射室顶板
图2有持力斜撑的对流室
4.4.5箱式炉钢结构，应符合下列要求：5
SH/T3070—2005
在框架平面内的梁、柱连接应为刚性节点：在侧向柱列的两端，相邻两柱之间宜布置斜撑，当炉顶有烟肉时，在支承烟肉的两柱之间也b)
宜布置斜撑，斜撑的夹角宜为35°～55°：c)
侧向柱列相邻两柱的间距不宜大于6m：侧向柱列连系梁的上、下间距宜为3m～6m；?
穿过炉膛的梁、柱，应采取降温隔热撒施烟窗和烟风道的钢结构，应符合下要求：4.4.6
烟风道沿长度方向应合理的设置支撑型式和膨胀节以减小维构温度作用效应：烟窗筒体相邻连接段的壁板厚度，不应大于4mm；烟风懂的榨邻壁板厚度差，不应大于2mm；烟肉上开口的净宽应不超过烟图直径的2/3；对于两个相对的开回，每个开口的弦长应不超过烟的半径；开口处来用等强度方法补强：自支承烟窗锥段部分的度，不宜大于2%；自支承烟肉的螺栓丢座工应为高台底座的形式；炉顶上的烟窗，
高径比不宜大于20；
当下带有圆锥段时，其锥顶角不应大于60%：部带有天圆地方段时，
炉顶上的烟肉，
天圆地方段相对壁板的交角不应大于60°。烟风道除应进行虽度舒算和稳定性计算外，尚应进行挠度计算，其撬度催不应大于L/300（L4.4.7
为烟风道跨度)。
平台、梯子、防护誉秆应符合SH/T3036和GB4053.1～GB4053打的塑定。荷载和作用
5.1荷载与作用的分类
钢结构的荷载与作用可分为下列三类：永久荷载：钢构直重、衬砌结构重、配件重、炉管及管内介质重（无数据时，管内介质重可以水计算）等
可变荷载和作用风蕊载、平台活荷载、雪荷载、炉顶风机当量荷和常遇地震作用等；b)
偶然荷载：罕遇地震作用等。
5.1.2凡本规范未规定的荷戳和作用，均按GB50009—2001、GB50011和GB50051-2002的规定采用。
5.2风荷载
5.2.1基本风压应按GB50009-2001的规定采用，但不得小于0.5kN/m。5.2.2顺风向风荷载，取垂直于钢结构表面的风荷载，应按附录B的规定计算。5.2.3烟肉横风向的荷载应按本规范5.2.3.5236条的规定确定。5.2.3.1应根据雷诺数Re的不同情况按下列规定进行横风向风振（旋涡脱落）的校核：a)
当Re<3×10°时（亚临界的微风共振），应控制烟窗顶部风速不超过临界风速ver，和VH可按公式（5）、公式（6）确定：D
Vea\T,st
（5）
上述式中：
烟肉截面的外径，m：
2000wgW
斯脱罗哈数，对圆截面结梅0.2；烟窗基本自振周期，
基本风压，kN/m季
临界风速，m/
一烟肉顶部风遠，m/s；
风荷载分项系数取1.4：
烟肉顶部鼠压高度变化系数；
kg/m。
空气密度
SH/T3070—2005
当烟窗顶部风速超过g时，可在构造上采取防振措施，或控制烟窗的临界风速ver不小于15m/s。当Re≥3.510°且烟窗顶部风速大于ver时（跨临界的强风共振）应按本规范5.2.3.2条考
虑横风向荷载引起的荷载效应；c
雷诺数Re面按公式（7）确定：
式中：
一烟肉截面的外径，m；
计算高度处风速，m/s；
Re=69000vD
OCHEVICAL
(7)）
d）当烟窗沿高度夜向截面缩小时（坡度不大于0.02），可近似取2/3烟高度处的风速和直径。5.2.3.2跨临界强风共暴引起在高度z处第/振型的等效风荷载可由讼式（8）确定：Wey=lag/128005
式中：
跨临界强风共振引起在高度z处第1振型的等雄风荷载，kN/m：第振型计算系数，按表确定：
在高度z处烟窗的第j振型振型系数，由计算确定或按GB50009一2001附录F表F.1.1采用：
第j振型的阻尼比：对第1振型，钢结构取0.01：高振型的阻尼比，若无实测资料，可近似按第1振型的值取用；
临界风速，m/s，按公式（5）确定。2
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