【行业标准】 石油化工钢结构冷换框架设计规范

ICS91.080
备案号：J1511-2013
中华人民共和国石油化工行业标准SH/T3077--2012
代替SH3077-96
石油化工钢结构冷换框架设计规范Design specificationfor steelframes supporting coolers andexchangersinpetrochemicalindustry2012-11-07发布
2013-03-01实施
中华人民共和国工业和信息化部发布
规范性引用文件
术语和定义
主要符号
作用和作用效应
计算指标
几何参数·
计算系数及其他
5基本规定
结构形式及一般要求…
节点连接
荷载和地震作用
荷载分类
平台活荷载·
空冷器风机和电机的当量荷载
风荷载
6.5地震作用
7结构设计
般规定
7.2抗震设计：
荷载和地震作用效应组合·
构件的承载能力极限状态计算·7.4
卧式设备支座与梁的连接·
柱脚·
8地基基础
附录A（资料性附录）框架风荷载近似计算本规范用词说明
附：条文说明
SH/T3077—2012
SH/T30772012
Foreword·
2Normative references
Terms and definitions
Majorsymbols
4.1Loads and load effects
4.2 Material properties
Geometryproperties
Contents
Calculation factors and othercoefficientsBasicrequirements
Structural system and general requirements ...Connections
Materiais*
Loads and seismic action.*
Loadtypes
Liveloads on platforms
Equivalent forces from coolers*6.4
Wind loads..
Seismic action'
.Structural design
7.1General requirements...
7.2Seismic design*
7.3Load and seismic effectscombinations7.4 Strength requirements for structural members..7.5Connectionsbetween equipmentstoolsand supportbcams*7.6Columnbaseplates...
8Subgradeandfoundations
AppendixA(Informative)Approximate computationof windioadsonframes*Explanation of wording in this specification*...Add：Explanationof articles**II
SH/T3077—2012
根据国家发展和改革委员会办公厅《2008年行业标准项目计划》（发改办工业[2008]1242号）的要求，规范编制组广泛调查研究，认真总结实践经验，参考有关国际标准和国外先进标准，在广泛征求意见的基础上，修订本规范。本规范共分8章和1个附录。
本规范的主要技术内容是：钢结构冷换框架设计的基本规定、荷载和地袭作用、结构设计、地基基础。
本规范是在SH3077一96《石油化工企业钢结构冷换框架设计规范》的基础上修订而成，修订的主要技术内容是：
完善钢结构冷换框架构造要求，特别是抗震构造要求，明确水平支撑设置要求：增加了梁、柱接长要求；增加了焊缝质量等级要求；完善了风荷载计算：wwW.bzxz.Net
取消梁-梁、梁一柱节点计算和构造要求，完善了地脚螺栓计算和构造：根据现行国家规范和原规范在执行过程中各有关单位反馈的意见，对原规范进行了全面修订和补充。
本规范由中国石油化工集团公司负责管理，由中国石油化工集团公司建筑设计技术中心站负责日常管理，由中国石化工程建设有限公司负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见和建议，请寄送日常管理单位和主编单位。
本规范日常管理单位：中国石油化工集团公司建筑设计技术中心站通迅地址：河南省洛阳市中州西路27号邮政编码：471003
电话：0379-64887187
传真：0379-64887187
本规范主编单位：中国石化工程建设有限公司通迅地址：北京市朝阳区安慧北里安园21号邮政编码：100101
本规范主要起草人员：刘洪坤
本规范主要审查人员：何国富
黄月年
陈瑞金
邱正华
陈传金
嵇转平
李云忠
本规范于1996年首次发布，本次为第1次修订。黄左坚徐慎
聂向东王松生
许兰生
李立昌
刘德文
汪宁扬
张旭卉
1范围
石油化工钢结构冷换框架设计规范SH/T3077—2012
本规范规定了石油化工钢结构冷换框架的结构设计的基本规定、荷载和地震作用、结构设计、地基基础等。
本规范适用于支承冷却器、换热器（以下简称冷换设备）、卧式容器以及其顶层设有空气冷却器（以下简称空冷器）的钢框架设计。本规范不适用于管廊顶上带有空冷器的钢框架设计。2规范性引用文件
下列文件对于本规范的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。GB/T5117
GB/T5118
GB/T5313
GB50009
GB50010
GB50011
GB50017
GB50160
SH3137
碳钢焊条
低合金钢焊条
厚度方向性能钢板
建筑结构荷载规范
混凝土结构设计规范
建筑抗震设计规范
钢结构设计规范
石油化工企业设计防火规范
石油化工钢结构防火保护技术规范SH/T3147石油化工构筑物抗震设计规范3术语和定义
下列术语和定义适用于本规范。3.1
coolersandexchangersframes
冷换框架
用于支承冷却器、换热器、卧式容器以及其顶层设有空气冷却器的钢框架。3.2
设备梁beamssupportingequipment直接或间接支承设备的钢梁。
4主要符号
下列主要符号适用于本规范。
作用和作用效应
空冷器风机和电机的水平向当量荷载标准值：每台风机和电机的竖向当量荷载标准值：N轴向力设计值；
Q-柱脚底板处水平力设计值；
SH/T3077-2012
结构构件抗力的设计值；
结构构件荷载效应组合的设计值（包括组合的弯矩、轴向力和剪力的设计值）：永久荷载标准值的效应：
风荷载标准值的效应：
水平地震作用标准值的效应：
重力荷载代表值的效应；
框架上的风荷载标准值：
柱基础顶面承受的轴心压应力设计值。4.2计算指标
钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值：混凝土的轴心抗压强度设计值。4.3几何参数
二柱脚底板的宽度：
柱脚底板的长度；
-腹板的厚度；
一梁腹板的厚度；
柱腹板的厚度。
计算系数及其他
空冷器水平向动力系数；
空冷器竖向动力系数；
2高度处的风振系数：
结构构件的重要性系数；
承载力抗震调整系数；
永平地震作用分项系数：
重力荷载分项系数；
永久荷载分项系数；
可变荷载分项系数：
一风荷载分项系数；
一高度忆处的风压高度变化系数；框架的风荷载体型系数。
5基本规定
5.1结构形式及一般要求
5.1.1冷换框架的结构布置应体型简单，质量和刚度对称均匀，各层抗侧力刚度中心与质心重合；避免平面和立面突变和形状不规则：对于刚度突变的楼层，应采取可靠的过渡加强措施。5.1.2冷换框架可采用框架-支撑结构、框架结构或其他结构类型。在满足生产操作条件下，优先采用框架-支撑结构。
5.1.3’冷换框架的柱网、层高、平台的梁板和斜撑布置及平台开洞等，除应满足工艺的要求外，尚宜满足管道、设备的安装、生产和检修要求。5.1.4框架-支撑结构框架宜在两个方向分别布置支撑。支撑宜采用交叉支撑、人字形或V形支撑。地震区框架不宜全部设置单方向受拉支撑，拉撑承担的水平力不应大于总侧力的75%。当钢框架只能采用单方向受拉撑时，应同时设置不同倾斜方向的两组斜杆，且每组中不同方向单斜杆的截面面积在2
SH/T3077—2012
水平方向的投影面积之差不得大于10%。支撑斜杆宜采用双轴对称截面。设防烈度为8度、9度时，中心支撑不得采用拉杆设计。
5.1.5平台水平支撑设置应符合下列要求：平台上有设备、管道档墩、支吊点等水平荷载作用时例如框架平台上设置有空冷器的风机a)
或电机基座时），该层应设置可靠的水平支撑系统b)
福框架侧向刷度相差较大、竖向支撑布置文支不规则时宜在项层、中间层设置当冷换框架备
水平支撑，
c）平台铺板采角锅格栅板时，应在顶层并至少每隔一层设置水平支擦。5.1.6结构布叠案根据设备布置的要求采用横向承重框架结构：当采用纵向承重框架结构时，应采取措施（例如将框架横向布置成框架-支撑休系或在适当的位置加设支撑等）加强横向刚度。框架应确保非承重方向结构的整体刚度。
框架的跨度和间距应用定位轴线标注：平面定位轴线应与柱的截面几何中心重合5.1.7
截面的几何年心查在同一垂直线上；框架横梁及柱间纵梁的轴线宜与柱中心线相重合。5.1.8
平咨铺板向采用钢格栅板或花纹钢板。上、下层柱
梯子的设置，应根据生产操作和安全防火的要求确定。5.1.9/#
框架各层平台四周和平台内无设备（或管道）孔洞周边均应设置钢栏杆。当台高度小于20m5.1.16
时，其栏秆高度应为1.05m；当平台高度等于或大于20m时，其栏杆高度应为1.205.1.11
“框架的防腐蚀设计应符合GB50046的有关要求。5.1.12框架的防火应符合GB50160和SH/T3137的有关要求。节点连接
5.21钢结构节点连接，可采用焊缝连接、高强度螺栓连接或部分焊接、部分高强度螺栓连接等方式：连接板应采用与构件强度相同等级的钢材。5.2↓2C焊缝连接，应符合下列规定：a焊条宜与构件强度等级相适应；当焊缝连接两种不同强度的钢材时，可采用写低强度钢材相适应的焊条；
5)焊缝布置宜对称于杆件或构件截面重心并使焊缝截面的重心与杆件或构件截面重心相重合；承受动力荷载的结构，垂直于受力方向的焊缝应采用全焊透的对接焊缝；角焊缝的焊脚尺寸he（mm）不应小于1.5Vi:（t为较厚焊件厚度mm），值不宜大于较薄焊d
件厚度的1.2倍，对圆孔或槽孔内的角焊缝的焊脚尺寸不宜大于圆孔直径或槽宽度的1/3；当焊件厚度等于或小于4mm时，则最小焊脚尺寸应与焊件厚度相同：e)
侧面或正面角焊缝的计算长度不得小于8he和40mm；侧面角焊缝的计算长度不宜大于60hg当大于上述数值时，其超过部分在计算中不予考虑，若内力沿侧面角焊缝全长分布时，其计算长度不受上述限制：
对受压构件不应
次要构件或次要焊缝连接，可采用断续角焊缝，断续角焊缝间的净距，大于15对受拉构件不应大于30t（f为较薄焊件的厚度）：当板件的端部仅有两侧面角焊缝连接时，每条侧面角焊缝长度不宜小两侧面角焊缝之间的
距离，同时两侧面焊缝之问的距离不宜大于16t（当t>12mm）或190mm（当t≤12mm），（t为较薄焊件的厚度}：
杆件与节点板的连接焊缝，宜采用两面侧焊或三面围焊，对角钢杆件也可采用工形围焊，所有围焊的转角处应连续施焊，详见图5.2.2：在搭接连接中，搭接长度不应小于焊件较小厚度的5倍，且不得小于25mm。对接焊缝与母材等强时，应采用加引弧板和引出板的焊透对接焊缝。3
SH/T3077—2012
两面侧焊
b）三面围焊
图5.2.2杆件与节点板的焊缝连接5.2.3高强度螺栓连接，应符合下列规定：c）L形围焊
a）高强度螺栓的布置，宜采用并列和错列的布置形式。螺栓行列之间及螺栓与构件边缘的距离，应符合表5.2.3的要求；
表5.2.3高强度螺栓的最大、最小允许距离名称
中心间距
中心至构
件边缘距离
任意方向
垂直内力
位置和方向
中间排
顺内力方向
构件受压力
构件受拉力
切割边
轧制边
最大允许距离
（取两者的较小者）
8d。或12t
12d。或18t
16d，或24t
4d。或8t
注1：d。为螺栓孔径，t为外层较薄板件的厚度。注2：钢板边缘与刚性构件（如角钢、槽钢等）相连的螺栓最大间距，可按中间排的数值采用。b)
在同一个连接节点中，应采用同一直径和同一性能等级的高强度螺栓；每一杆件在节点上或拼接连接的一侧，螺栓数目不应少于两个；最小允许
高强度螺栓孔应采用钻成孔，摩擦型高强度螺栓的孔径比螺栓公称直径大1.5mm～2.0mm；承压型高强度螺栓的孔径比螺栓公称直径大1.0mm~1.5mm；在高强度螺栓连接范围内，构件接触面的处理方法，应在施工图中说明。5.2.4直接支承重要设备的设备梁不宜拼接接长，其它梁仅允许拼接次，拼接接头应错开支座、跨中和梁节点等应力较大或受力较大处。焊接H型钢梁采用焊接接长时，翼缘拼接焊缝与腹板拼接焊缝的间距不应小于200mm。
5.2.5柱接头距框架梁上方的距离，可取1.3m和柱净高一半二者的较小值。焊接H型钢柱焊接接长时，翼缘拼接焊缝与腹板拼接焊缝宜错开，其间距不小于200mm。同轴线柱不宜在相同标高拼接，宜错开300mm。
5.2.6焊缝应根据结构的重要性、荷载特性、焊缝形式、工作环境以及应力状态等情况，按下述原则分别选用不同的质量等级：
a）对接焊缝均应焊透；
梁、柱、撑焊接拼接节点的对接焊缝应采用全焊透坡口对接焊缝，质量等级应为一级；梁柱节点中，梁翼缘（或翼缘连接板）与柱翼缘间应采用全焊透坡口对接焊缝，焊缝质量等级应为二级；
SII/T3077—2012
c）连接节点中的角焊缝外观质量等级应为二级；其它角焊缝外观质量等级可为三级。5.3材料
5.3.1钢材及其连接材料，应符合GB50017和GB50011的有关规定。5.3.2型钢和钢板宜采用Q235、Q345钢，抗震结构和焊接结构不应采用A质量等级的钢材。钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.85；钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率不应小于20%；钢材应有良好的焊接性和合格的冲击韧性。5.3.3手工电弧焊应采用符合GB/T5117或GB/T5118规定的焊条。选用焊条型号时应与构件钢材强度等级相适应，按下列规定采用：当构件钢材为Q235时，宜采用E43型焊条；a)
当构件钢材为Q345时，宜采用E50型焊条；当Q345和Q235两种钢材相焊时，宜采用E43型焊条。5.3.4
高强度螺栓应采用性能等级为8.8级和10.9级的高强度螺栓。地脚螺栓不应采用A质量等级的钢材，宜采用未经冷拉的Q235钢或Q345钢。5.3.5
采用焊接连接的钢结构，当钢板厚不小于40mm且承受沿板厚方向拉力时，受拉板件板厚方5.3.6
向截面收缩率不应小于GB/T5313关于Z15级规定的容许值。基础混凝土强度等级不应低于C25，垫层宜采用C10。5.3.7
基础钢筋宜采用HRB400、HRB335和HPB235钢筋。地震区使用的热轧钢筋应符合抗震性能指标要求。
6荷载和地震作用
6.1荷载分类
6.1.1框架上的荷载可分为永久荷载、可变荷载。6.1.2永久荷载应包括结构自重、设备及管道自重、设备及管道保温层重。6.1.3可变荷载可包括设备操作介质重，设备充水水重，设备振动荷裁，空冷器风机和电机的当量荷载，烟道等管道的支座、弹簧吊、挡墩及裙座的水平和竖向荷载，平台均布活荷载，风荷载。不考虑雪荷载的影响。
6.2平台活荷载
6.2.1平台均布活荷载标准值，应按表6.2.1采用。表6.2.1
平台均布活荷载标准值
构件名称
平台板、平台次梁、平台主梁
设备梁、框架梁、柱、斜撑、基础注：空冷框架平台均布活荷载已包括冷换设备头盖检修荷载。单位为kN/m
标准值
6.2.2检修或安装时，由设备、管道及其它工具等产生的局部荷载较大时，可按GB50009的规定采用等效均布活荷载计算整体结构，平台板、平台次梁、平台主梁宜按实际受力情况设计。6.3空冷器风机和电机的当量荷载每台风机和电机的竖向当量荷载标准值，应按下式计算：6.3.1
Fvk =K.Gk
式中：
Fvk—每台风机和电机的竖向当量荷载标准值，kN；(6.3.1)
SH/T3077—2012
竖向动力系数，取1.5；
一风机和电机重力荷载标准值，-kN。风机和电机水平向当量荷载标准值，应按下列方法计算：6.3.2
当空冷器为一台时，其水平向当量荷载标准值应按下式计算：Fak =KhdGk
式中：
一空冷器风机和电机的水平向当量荷载标准值，kN；水平向动力系数；取0.3；
当空冷器为之台时，其水平向当量荷载标准值应按下式计算：b)
Fak = Fak1 + Fak2
式中：
Fak1、
客台空冷器风机和电机的水平向当量荷载标准值，kN：(6.3.2-1)
(6.3.2-2)
当空冷器多于两台时，其水平向当量荷裁标准值除应按下式计算外，且不得小于取最大的两台按式6.3.2-2的计算值：
FaxFiki+Fik2+. Fik
(6.3.2-3)
式中：
第台空冷器风机和电机的水平向当量荷载标准值，kN。6.4风荷载
框架、
框架上的风荷载应包括梁、柱、斜撑、栏杆和设备承受的风荷载。计算风荷载时应考虑前启榻前后设备的避挡。
框架土的风荷载标准值，应按下式计算：Wk=βz μspiz wo
框架上的风荷载标准值，kN/m：B,
高度z处的风振系数，取1.0；对于高度大于30m且高宽比大于1.5的框架，可按GB,50009有关规定考虑：
框架的风荷载体型系数：按GB50009的有关规定采用；高度2处的风压高度变化系数；按GB50009的有关规定采用：基本风压值，kNm。
6.4.3卧式设备风荷载标准值，应按下式计算：Fki=βzlsμzWo A
式中：
卧式设备风荷载标准值，kN；
卧式设备的岚荷载体型系数：沿卧式设备纵向取1.3：沿单放设备横向取0.7，沿叠放设备横向取1.2：2
卧式设备及其支座在风荷载作用方向的挡风面积，m。6.4.4应根据设备布置情况计算卧式设备横向风荷载。平台卧式设备均匀布置时，横向总风荷载不宜大于最大一组设备风荷载的3倍。6.4.5立式设备风荷载标准值，应按下式计算：Fk2=βz//s/zWoDH
式中：
立式设备风荷载标准值，kN/m；(6.4.5)
立式设备的风荷载体型系数，取0.7；一立式设备外径，m：当有保温层时一应包括保温层的厚度：H立式设备高度，m。
6.4.6栏杆整体体型系数宜取0.2。6.4.7框架每层节点上的风荷载标准值，也可参照附录A进行近似计算6.4.8冷换框架设计应考忠设备风荷载产生的弯矩对设备梁及框架的影响6.5地震作用
SH/T3077—2012
6.5.1冷换框架的地震作角，应符合下列规定：-一般情况尔宣在框架的两个主轴方向分别计算水平地震作用并进行抗震验算，各方向的水a)
平地震作用应由该方向抗侧力构件承担；b)
质盘和刚度分布明显不对称的结构，应计入双向水平地震作用下的扭转影响：冷换框架的抗震计算，宜采用振型分解反应谱法，也可采用底部剪力法。采用底部剪力法计算时，突出构筑物顶面的小型结构，其地震作用效应宜乘以增太系数3，但增大部分不应街下传递。
6.5.3冷换框架设计应考虑设备水平地震产生的弯矩对设备梁及框架的影响。7
结构设计
般规定
“冷换框架的结构安全等级为二级。结构设计使用年限为50年。7.1.2冷换框架结构计算，应符合下列规定：a）【框架结构构件，应满足各种荷载状态下的承载力要求；b)二对直接承受动力荷载的结构，在计算强度和稳定性时，动力荷载应乘以动力系数；在计算变形时，动力荷载标准值不乘动力系数；评算框架梁、柱时，一可不考虑平台活荷载不利位置的影响：d）计框架柱和基础时，可不考虑各层平台活荷裁的折减：e)一支撑轴线宜交汇于梁柱轴线的交点。当支撑轴线偏离梁柱轴线的交点不超过支撑构件宽度时，内力分析仍可按中心支撑框架进行，！但应计入由于偏心产生的附加弯矩：)框架梁应按受弯和压弯（或拉弯）构件验算梁的强度和稳定。7.1.3结构的变形，应符合以下规定：a）多层框架结构在风荷载作用下的顶点水平位移与总高度之比值不宜大于1/300，层间相对位移与层高之比值不宜大于1/250；b)
聚、板的挠度计算值不应超过表7.1.3规定的挠度限值、表7.1.3.#
构件挠度限值
构件类型
采台板、
《平合梁
平台主梁
设备梁
框架梁、手电动期芦的轨道架、单轨吊车梁“
注1：表中1。为构件计算跨度。提度限值/
16/500
注2：如构件施工制作时预先起拱，在验算挠度时，可将计算所得的挠度值减去合理起拱值。注3：计算悬臂构件的挠度限值时，其计算跨度1。按实际悬臂长度的2倍取用。7
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