1、化工厂土建设计,结构专业培训,观念： 概念是基础 方法是关键 操作能力是直接表现,土建的范围-CIVIL,总图-PLOT PLAN 建筑-ATCHITECTURE 结构-STRUCTURE 给排水-PLUMBING 采暖通风空调-HVAC (HEATING, VENTILATION, AIR CONDITION),结构专业在化工厂设计中所处的地位,辅助专业 配合主导专业 按要求（条件）实现被要求的功能,化工厂设计中结构专业的特点,责任大-安全性要求高，设备贵重，投资大 牵涉面广-专业内容多 相关的专业知识尽量多的掌握-管道，设备，电气仪表，建筑，暖通，防火，防腐。 难点多-特种结构 时间紧（赶
2、工多） 完工晚 对经验要求高 对概念要求高-解决问题的出发点,单纯从结构专业的角度出发，所要做的工作内容,地基基础设计-包括地基处理和基础设计，其中地基处理是难点，要求对土力学的基本概念清晰，对各种处理方法特点，适用性的掌握，更关键的是：经验的积累。 上部结构设计-混凝土结构，钢结构。结构形式有各种各样。 特种结构-很多,相关专业的术语,工艺：PROCESS 总图：PLOT PLAN 管道：PIPING 水道：PLUMBING 设备：MECHANICAL 暖通：HVAC 仪表：INSTRUMENT 消防：FIRE FIGHTING 电气：ELECTRICAL 安全：HSE 土建：CIVIL 建
3、筑：ARCHITECTURE 结构：STRUCTURE,设备术语,静设备： 塔器：tower 换热器：heat exchange 容器：vessel 储罐：tank 反应器：reactor 工业炉：furnance 烟囱：stack 火炬：flare,动设备： 压缩机：compressor 活塞式，离心式 泵：pump 风机：fan,钢筋混凝土框排架结构 钢框排架结构-* 塔设备基础 储罐基础 冷换设备和卧式容器基础 管廊结构 排气筒火炬塔架,钢筋混凝土水池 筒仓及造粒塔 钢筋混凝土烟囱 冷却塔结构 压缩机及泵基础 栈桥结构 挡土墙结构,结构概念体系,第一讲 一。结构的功能 定义：结构实际上就
4、是为实现建、构筑物的功能的骨架。 包含两个方面的含义。,结构的类型,1.按建筑材料分： 钢筋混凝土结构 钢结构 砌体结构（砖、砌块、石） 木结构 塑料结构 薄膜充气结构,2.按结构形式分：,墙体结构 框架结构 深梁结构 筒体结构 拱结构 网架结构 空间薄壁（折板）结构 钢索结构,3.按结构体型分：,单层结构（单层工业厂房） 多层结构（27层） 高层结构（8层以上） 大跨结构（4050米以上）,结构要解决的问题,1.服务 2.抵抗 3.材料 4.构造 5.经济,什么样的结构是好结构？,功能和结构骨架的有机统一，才是完美的结构。,设计程序,1.概念设计 2.基础设计 3.详细设计 4.交付施工,结
5、构设计中的总体问题,1.作用力 2.材料 3.承载力 4.倾覆 5.刚度 6.地基,结构上的作用力,1.荷载：直接施加于结构，使结构产生内力效应。 2.作用：由于某种原因使结构产生约束变形或外加变形，从而使结构产生内力效应。,结构材料,力学性能： 1.弹性和线弹性 2.塑性和脆性 3.延性 4.强度,结构承载力,包括三个基本要求： 1.承受可能出现的荷载或内力，不致于因为承载力不足而破坏。（包括因长细比过大而产生的失稳） 2.倾覆 3.变形和裂缝,结构的倾覆,1.结构的整体倾覆 2.局部结构构件的倾覆,结构的刚度和变形,概念：结构（构件）的刚度是结构限制作用力产生变形的性质。 1.抗轴力刚度：
6、构件刚度形成结构刚度。 2.抗弯刚度：构件刚度形成结构刚度。,地基,承载力 沉降,第二讲：结构的基本水平分体系和基本竖向分体系,一。结构体系的组成： 三部分：基本水平分体系 基本竖向分体系 基础体系 作用,板-梁体系,1.梁： 按支承条件：简支梁、悬臂梁、连续梁、交叉梁。 按几何形状：水平直梁、斜梁、曲梁。,2.板：受弯构件。 板和梁的区别 结论,3.板-梁体系楼盖 五种体系： 平板楼盖 主次梁楼盖 交叉梁楼盖 密肋楼盖 无梁（板柱）楼盖,桁（网）架体系,平面桁架（平面屋架） 空间桁架（空间网架） 受力特点,框架体系,定义： 特点： 梁柱间的连接为刚节点。 梁端受有部分固端约束。 柱须考虑二阶
7、效应,第三讲：钢结构概述,一。钢材 1.结构用钢Q235B、Q345B。钢材选择须考虑环境温度和受荷载状况。 2.常用于结构构件的型钢。 二。特点 钢梁 钢柱 稳定是钢结构设计的一个核心问题。,三。连接 包括：梁柱连接、主次梁连接、支撑与梁柱的连接、柱脚与基础连接。 方法：焊接、高强螺栓连接。 受力：铰接、刚接、半刚接。,焊缝：角焊缝、对接焊缝。 高强螺栓： 从受力的极限状态：摩擦型、承压型 从强度：10.9级、8.8级。制作材料不同。,四。钢梁计算 强度 刚度 整体稳定 局部稳定,五。拉、压杆（柱-压弯构件） 稳定 强度 几个概念 计算长度 回转半径 长细比,化工、石油化工钢框架结构体系及节
8、点设计,一。钢结构的应用方面 1.设备支架 2.设备钢框架 3.钢管廊 4.操作平台 5.塔平台,二。常用材料 1.热轧型钢：H型钢、T型钢、角钢、槽钢、工字钢 2.钢管：无缝钢管、焊接钢管 3.焊接H型钢 4.热轧钢板、花纹钢板、钢格栅板 5.普通螺栓、高强螺栓,三。常用材质 1.碳素结构钢GB/T 700-2006中的Q235。有A、B、C、D四个等级。使用规定。 2.低合金高强度结构钢GB/T 1591-2008中的Q345。有A、B、C、D、E五个等级。使用上的区别。 3.从稳定理论来理解材料强度上区别。 4.欧拉公式：N=EA/,结构体系的建立,一。从功能要求和概念设计的观点进行结构
9、方案的选择。 二。结构形式 钢框架 钢管廊 钢排架 钢桁架 钢塔架,三。钢框架的三种型式 1.纯框架 2.单向支撑框架 3.双向支撑框架 四。建立有侧移和无侧移框架的概念 1.对刚度的影响 2.对稳定的影响体现在框架柱的计算长度系数上。,五。计算和构造上的建议 1.纯框架 梁柱节点： 柱脚： 计算方案：,2.双向支撑框架 梁柱节点： 柱脚： 计算方案： 支撑形式：,3.单向支撑框架 梁柱节点 柱脚： 计算方案： 支撑形式：,六。侧移要求： 顶点位移：概念。限值：H/500(民用建筑），H/300(化工） 层间相对位移：概念。限值：h/400(民用建筑），h/250(化工）,七。多层钢框架的抗震
10、设计要求： 1.不同楼面的刚度区别 现浇混凝土楼面 钢格栅板楼面 设水平支撑的楼面,八。钢结构的节点设计 1.柱脚设计 铰接柱脚 单向刚接柱脚 双向刚接柱脚,2.梁柱节点 按受力能力分为： 刚接节点 铰接节点 按连接方法分为： 全焊接 栓焊连接 纯高强螺栓连接,3.钢梁之间的连接： 铰接连接 刚接连接,石油化工钢框架的抗震设计,1.最大高宽比： 6度和7度抗震时：7.5 8度抗震时：7 2.体系选用： 优先选用：框架-支撑体系。,石油化工钢框架的抗震设计,一。楼层水平支撑的设置： 1.楼面为钢-混凝土的组合楼面时：（混凝土楼板必须与钢梁有可靠支撑，一般采用抗剪栓钉）一般不需设水平支撑。如楼面有
11、较大的开孔时，应在开孔区格内柱网内设水平支撑。-形成刚性楼面的概念。,2.楼面铺设钢板时（钢板与钢梁之间有可靠连接-焊接）：当楼面均布荷载标准值小于10KPa时，宜设水平支撑。当楼面均布荷载标准值大于10KPa，或有较大的集中荷载时，应设水平支撑。,3.当楼面铺设钢格栅板时（钢格栅板为可拆卸的楼面），应设水平支撑。,4.当各榀框架侧向刚度相差较大，柱间支撑设置又不规则时，应设水平支撑。 5.柱间支撑宜布置在荷载较大的柱间，且在同一柱间上下贯通。,钢框架的节点设计,一.柱脚设计： 1.刚接柱脚：双向刚接柱脚单向刚接柱脚 2.铰接柱脚,二.梁柱连接节点 1.刚接节点 2.铰接节点三.梁梁连接节点
12、1.铰接节点 2.刚接节点,四.单向刚接柱脚的设计 1.构造要求: 2.计算内容： a.柱脚底板下混凝土基础的压应力 b.受拉侧螺栓的总有效面积 c.水平抗剪承载力 d.柱脚底板的厚度 e.柱脚焊缝计算,五.梁与柱强轴刚性连接节点设计 1.计算内容： a.梁与柱连接在弯矩和剪力作用下的承载力 b.在梁上翼缘标高处设置的柱水平加劲肋的厚度 c.节点板域的抗剪强度,六.梁梁的铰接节点设计 1.计算内容 a.连接板厚度的计算 b.连接板与柱梁腹板焊缝的计算 c.连接板与梁腹板三边围焊角焊缝的计算,设计实例,一。设计统一规定的要求 1.设计规定的内容 2.设计规定对设计的约束,二。设计条件的阅读 1.设计条件对功能的要求 2.设计条件对结构的要求 3.结构专业与提条件专业间的交流,标准图的使用 1.直爬梯 2.斜梯 3.栏杆 4.平台铺板 5.塔平台,安全防护要求 固定式钢梯及平台安全要求,
