GBT50761-2018 石油化工钢制设备抗震设计标准.pdf
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1.0.1为贯彻执行国家有关防震减灾的法律法规·实行预防为主 的方针,使石油化工设备经抗震设防后减轻地震破环,减少经济损 失,制定本标准。
防烈度9度及以下地区的石油化工卧式设备、支腿式皇立设 耳式直立设备、裙座式直立设备、球形储罐、立式圆筒简形储罐 热炉等钢制设备的抗震设计。
1.0.3按本标准进行抗震设计的石油化工设备,当遭受相当于本
.3按本标准进行抗晨设计的石油化工.设备,当道受相当于 区抗震设防烈度的设防地震影响时别墅图纸,设备本体、支撑构件和销 构不应损坏。
1.0.4设计地震动参数或抗震设
地震动参数区划图》GB18306的有关规定确定;对完成地震安全 性评价的工程场地,应按批准的设计地震动参数或抗震设防烈度 进行抗震设防。
好合国家现行有关标准的规定
对需要抗震设防的设备进行的一种专业设计.包括抗 和抗震措施
2.1.2抗震设防烈度
按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据 烈度。
由地震动引起的设备动态作用,包括水平地震作用和 震作用。
2.1.4地震作用效应
震作用下设备产生的内力或
2.1.5设计地震动参数
抗震设计用的地震加速度时程曲线、加速度反应谱和 速度。
ground motion
2. 1. 7 特征周期
抗震设计用的地震影响系数曲线中,反映地震震级、震 场地类别等因素的下降段起始点对应的周期值
2.1.8地震影响系数
单质点弹性体系在地震作用下的最大加速度反应与重力加速 度比值的统计平均值。
seismicfortificationmeasures
除地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容,包括抗震 设计的基本要求、抗震构造措施等。
2.1.10抗震构造措施
根据抗震概念设计原则,一般不需计算而对结构和非结构各 部分必须采取的各种细部要求。
设备壳体或加热炉框架结构
2.1. 12许用应力设计法
按元件在设计载荷作用下截面中计算应力不超过材料许用应 力为原则的设计方法。
2.1.13极限状态设计法
按结构或构件达到某种预定功能要求的极限状态为原则的工 程结构设计方法。
2. 2. 1 作用和作用效应
S.水平地震作用效应; X;第i振型i质点的水平相对位移。
.2.2 材料性能和抗力: E 设计温度下材料的弹性模量; Rcl 一材料屈服强度; 6 载荷组合作用下的应力值; [o] 一一一材料的抗震许用应力; [.a]t 设计温度下材料的许用应力; [al 材料的抗震许用拉应力; LoJtre 材料的抗震许用压应力; 载荷组合作用下的剪应力值; [] 材料的抗震许用剪应力; [], 材料的抗震许用剪应力。 .2.3 计算系数: αl 对应于设备或结构基本自振周期的水平地震影响系数; α 对应于设备第j振型自振周期的水平地震影响系数; αmax 水平地震影响系数最大值; αvmax 竖向地震影响系数最大值; 焊接接头系数; K. 抗震许用应力调整系数; Km 构架上设备的地震作用放大系数; S 设备的阻尼比; 1 设备抗震重要度系数; R 设备地震作用调整系数; 71 直线下降段的下降斜率调整系数; 72 阻尼调整系数; 一一 曲线下降段的衰减指数; Y 第j振型的振型参与系数; 弯曲变形影响指数: ?
入m 等效质量系数; k 计算系数。 2.2.4 其他: h;、h, 分别为质点i、j的计算高度; T、T1 设备或结构的基本自振周期; T 特征周期; n一质点数; 入一 长细比; 入。一 临界长细比; lk 计算长度; i 惯性半径; 截面有效厚度。
3.1设备抗囊重要度分类
3.1.1抗震设计时,设备抗震重要度应按设备用途和地震破坏后 的危害程度分为以下四类: 1第一类,除第二、三、四类以外的设备。 2第二类.包括特种设备安全技术规范《固定式压力容器安 全技术蓝察规程》TSG21中的第Ⅱ类压力容器,按现行行业标准 《立式圆筒形钢制焊接储罐安全技术规范》AQ3053划分为第1 类的储罐,以及加热炉和高度为20m~80m的直立设备。 3第三类,包括特种设备安全技术规范《固定式压力容器安 全技术监察规程》TSG21中的第Ⅲ类压力容器,按现行行业标准 《立式圆筒形钢制焊接储罐安全技术规范》AQ3053划分为第Ⅲ 类的储罐和高度大于80m的裙座式直立设备。 4第四类,消防用途的设备。 3.1.2抗震计算时,设备抗震重要度系数应根据设备抗震重要度 类别按表 3. 1. 2 选用L。
表 3. 1.2 重要度系数
设备所在地区遭受的地震影响,除加热炉外,应采用相应 设防烈度的设计基本地震加速度和特征周期表征。 设计基本地震加速度与抗震设防烈度的对应关系见
表 3. 2. 2 。
表3.2.2设计基本地虑加速度与抗震设防烈度的对应关系
注:名为重力加速度。
3.2.3地震影响的特征周期应根据设备所在地的设计地震分组 和场地类别确定。设计地震共分为三组,其特征周期应按表 3. 2. 3 采用
表 3. 2. 3特征周期(s)
3.2.4我国主要城镇中心地区的抗震设防烈度、设计基本地震加 速度值和设计地震分组,可按现行国家标准《建筑抗震设计规范》 GB50011的有关规定执行,
3.3.1设备体系应满足下列要求:
.3.1设备体系应满足下列要
1在满足工艺要求的前提下,设备宜露天布置; 2应具有合理的地震作用传递途径: 3应避免因设备零部件或附属构件失效而导致整个设备失 效或抗震能力丧失; 4对附着在设备本体上的附属设备的薄弱部位,应采取提高 抗震能力的措施; 5设备的刚度、质量变化宜平缓,其内件和整个设备的质量 中心宜低位布置;
6高径比天子于10或高度大于10m的裙座式直立设备.宜采 用带螺栓座的结构形式; 7与设备连接的外部管线.在地震过程中应能适应管线与设 备连接点的位移。
6高径比大于10或高度大于10m的裙座式直立设备.宜采 用带螺栓座的结构形式; 7与设备连接的外部管线.在地震过程中应能适应管线与设 备连接点的位移。 3.3.2附属构件材料应符合下列规定: 1材料的屈服强度与抗拉强度的比值不应大于0.85; 2支承构件的材料,其延伸率不应小于15%; 3需要焊接的材料,应具有良好的焊接性和满足设计要求的 冲击韧性;
1材科的础服强度与抗拉强度的比准不证入于085: 2支承构件的材料,其延伸率不应小于15%; 3需要焊接的材料,应具有良好的焊接性和满足设计要求的 冲击韧性; 4在低温条件下,应计入低温导致材料冲击韧性降低的 影响。
4.1一般规定 4.1.1设备的地震作用和抗震验算应符合下列规定: 1应计算水平方向的地震作用并进行抗震验算; 2设计基本地震加速度为0.20g~0.40g,或抗震设防烈度 为8度、9度时.对直径大于4m,且两支座间距大于20m的卧式设 备,以及高度大于20m的置立设备和加热炉落地烟图,应计算竖 向地震作用并进行抗震验算; 3安装在构架上的设备·应计人设备所在构架的地震放大 作用。 4.1.2当设计基本地震加速度等于0.05g,或抗震设防烈度为6 度时,对第一类和第二类设备可不进行设备的地震作用计算,但应 满足抗震措施要求。 4.1.3设备的地震作用计算,宜采用下列方法: 1下列设备可采用底部剪力法: 1)高度小于或等于10m的直立设备; 2)高径比小于5,且质量和刚度沿高度分布比较均匀的直 立设备; 3)可简化为单质点体系的设备。 2除本条第1款外的设备,宜采用振型分解反应谱法。 3当设计基本地震加速度大于或等于0.30g时,高度大于 120m,且高径比大于25的直立设备和15×10*m以上的立式圆 筒形储罐,宜采用时程分析法进行补充计算。 4.1.4采用时程分析法时,应按设备所在场地类别和设计地震分 组选用不少于两组的实际强震加速度记录和一组人工模拟的地震
4.1.1设备的地震作用和抗震验算应符合下列规定:
4.1.11 设备的地震作用和抗震验算以符合下列规定: 1应计算水平方向的地震作用并进行抗震验算; 2设计基本地震加速度为0.20g~0.40g,或抗震设防烈度 为8度、9度时.对直径大于4m,且两支座间距大于20m的卧式设 备,以及高度大于20m的直立设备和加热炉落地烟窗,应计算竖 句地震作用并进行抗震验算; 3安装在构架上的设备·应计人设备所在构架的地震放大 作用。 4.1.2当设计基本地震加速度等于0.05g,或抗震设防烈度为6 度时,对第一类和第二类设备可不进行设备的地震作用计算,但应
1)高度小于或等于10m的直立设备: 2)高径比小于5,且质量和刚度沿高度分布比较均匀的直 立设备; 3)可简化为单质点体系的设备。 2除本条第1款外的设备,宜采用振型分解反应谱法。 3当设计基本地震加速度大于或等于0.30g时,高度大于 120m,且高径比大于25的直立设备和15×10°m3以上的立式圆 奇形储罐,宜采用时程分析法进行补充计算。 4.1.4采用时程分析法时,应按设备所在场地类别和设计地震分 洗用不小工西组品
加速度时程曲线,平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法 所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符,加速度时程的最 大值可按表 4. 1. 4 采用,
析所用地度加速度时程的最大值
采用时程分析法时,每条时程曲线计算所得设备底部剪力不 应小于振型分解反应谱法计算结果的65%,多条时程曲线计算所 得的底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法计算结果 的80%。
4.2地面设备设计反应谱
4.2.1设备的地震影响系数应根据设计基本地震加速度、场地类 别、设计地震分组、设备自振周期和阻尼比确定。其水平地震影响 系数最大值应按表4.2.1选用,特征周期应根据场地类别和设计 地震分组按本标准表3.2.3选用
4.2.1水平地震影响系数最大值
设备的地震影响系数曲线(图4.2.2)的阻尼调整系数和 数,应符合下列规定: 地震影响系数曲线的形状分以下几部分:
日 地震影响系数曲线的形状分以下几部分:
地震影响系数曲线的形状分以下几部分:
1)直线上升段,自振周期小于0.1s的区段; 2)水平段,自振周期自0.1s至特征周期区段; 3)曲线下降段,自振周期自特征周期至5倍特征周期区段 4)直线下降段,自振周期自5倍特征周期至15s区段。
图4.2.2地震影响系数曲线
α一水平地震影响系数;αmax一水平地震影响系数最大值; n一直线下降段的下降斜率调整系数;一曲线下降段的衰减指数: T一特征周期;n2一阻尼调整系数;T一设备自振周期
2曲线下降段的衰减指数应按下式确定:
式中:一一曲线下降段的衰减指数; 一一设备的阻尼比。 3直线下降段的下降斜率调整系数应按下式确定:
式中: 直线下降段的下降斜率调整系数,小于0时取0。 4阻尼调整系数应按下式确定:
式中: n2 阻尼调整系数,小于0.55时取0.55。 5当水平地震影响系数的计算值小于0.05n2αmax时取 0. 05 nzαmax
4.3地面设备水平地震作用
当采用底部剪力法时,设备总水平地震作用设计值(图 应按下列公式计算:
4.3.1设备总水平地震作用计算
Eameug tm; =1 m;h? F Zm,h;
4.3.2采用振型分解反应谱法时,设备的地震作用设计值和作用 效应的计算应符合下列规定: 1设备j振型i质点的水平地震作用设计值,应按下列公式 确定:
Fhy; = nRea,Y,X,m.g
武中:Fhi 第i振型i质点的水平地震作用设计值(N): 相应于设备第i振型自振周期的水平地震影响系 数,按本标准第4.2节的规定确定; X;一一第j振型i质点的水平相对位移。 2水平地震作用效应应按下式确定:
式中:Sh一一水平地震作用效应: S,一一由j振型水平地震作用产生的效应,取前2阶~3阶振 型,当基本自振周期大于1.5s时,振型数不少于3阶。
4.4.1构架与设备的质量比大于或等于2时,设备的水平地震作 用宜按本节规定计算。 4.4.2安装在构架上设备的水平地震作用设计值可按下式计算:
4.4.1构架与设备的质量比大于或等于2时,设备的
4.1构架与设备的质量比大于或等于2时,设备的水平地
Fhk = KmnRea,mg
中:Fk 构架上设备的水平地震作用设计值(N); 构架上设备的地震作用放大系数,按表4.4.2选
表4.4.2构架上设备的地避作用放大系数
注:每层构架高度可按4m~5m确定
4.4.3当已知构架结构参数时,安装在构架上设备的水平地震作 用设计值可按本标准附录A的规定计算。
用设计值可按本标准附录A的规定计算
,1直立式设备的竖向地震作用设计值(图4.5.1),应按下 计算:
图4.5.1设备竖向地震作用计算
F, = nReαvmaxmeyg
式中:F, 设备底部总竖问地震作用设计值(N)。 αvmax 竖向地震影响系数最大值,取水平地震影响系数最 大值的65%; meqv 设备的竖向等效质量(kg),取设备总质量的75%。 2设备任意质点i处的竖向地震作用,可按下式计算:
m,h; F. 二 F 2mh
4.5.2卧式设备的竖向地震作用设计值,当设计基本地震加速度 为0.20g、0.30g和0.40g时,可分别取该设备总重力荷载的 10%、15%和 20%。
4.5.2卧式设备的竖向地震作用设计值设备设计图纸,当设计基本地震加速度
1设备的重力载荷,包括设备的自重(包括内件和填料等), 正常工作条件下内装物料的重力载荷,以及附属设备及隔热材料 衬里、管道、扶梯、平台等的重力载荷; 2压力载荷,包括内压、外压或最大压差; 3液柱静压力; 4水平风载荷作用,对直立设备和球形储罐,水平风载荷组 合系数取0.25.其他设备取0; 5水平、竖向地震作用设计值; 6雪载荷,考虑组合系数0.5,高温部位以及设备承载面较 小时取0; 7其他载荷,包括支座、底座圈、支耳及其他型式支撑件的反 作用力,连接管道和其他部件的作用力,温度梯度或热膨胀量不同 引起的作用力等; 8活载荷.包括人、工具、维修、冲击、振动等主要可移动载荷,
采用极限状态设计法时,应按现行国家标准《建筑抗震设 》GB50011的有关规定进行抗震验算。 采用许用应力设计法时,应按下列规定进行抗震验算:
4.7.1采用极限状态设计法时,应按现行国家标准《建筑
4.7.2采用许用应力设计法时,应按下列规定进行抗震验算:
1 设备进行抗震验算时,载荷组合作用下验算部位的应力1 足下列公式的要求:
装修CAD图纸[o] = K.Lo]
式中:[o]h 材料的抗震许用拉应力(MPa); Rel.一材料屈服强度(MPa); [t],——材料的抗震许用剪应力(MPa)。 3)锚固附件可按下式计算:
....- 化工标准 石油标准 设备标准
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