化工设备基础设计规定课件.ppt

化工设备基础设计规定一般规定1.本规定所列设备基础的安全等级宜取二级，200kW以下 的机泵类设备基础的安全等级宜取三级。抗震按丙类构 筑物设计。2.基础螺栓预留孔内和顶面的二次灌浆宜微膨胀或采用无 收缩灌浆料。基础顶面二次灌浆层的厚度3050mm，或按设备制造厂 的规定。当其厚度小于等于30mm时，宜采用1:2水泥砂浆；当厚度大于30mm时，宜采用强度 等级高于基础本体一级的细石混凝土。注：提出条件专业无要求时：基础顶面二次灌浆层厚度 为50mm无收缩灌浆料，找平层厚度为30厚细石混 凝土。3.基础受力钢筋的混凝土保护层厚度宜取50mm。一般规定4.基础的地脚螺栓的材质除特殊要求外，应采用未经冷加 工的Q235-A、F钢（现在大厂一般不生产沸腾钢）。5.埋置深度：对于带弯钩（或直钩）的地脚螺栓，应不小 于20d；对于带锚板的地脚螺栓，应不小于15d；构造螺 栓不受此限，但不小于300mm。地脚螺栓弯钩尺寸见 （图一），直钩及锚板等构造尺寸详见行业标准地脚螺 栓（锚栓）通用图（HG/T21545-2006）。注：通用图中的螺栓用于受拉时锚固长度偏小，建议螺 栓用于受拉时锚固长度按混凝土设计规范定。一般规定6.当地脚螺栓为埋入式时，其中心至基础边缘距离不应小 于4d，且不应小于100mm（当d20时不应小于150mm）和不小于锚板宽度一半加50mm。地脚螺栓地面下混凝土 净厚度不应小于50mm。详见（图二）。7.当地脚螺栓采用预留孔埋置时，预留孔边至基础边缘距离 不应小于100mm，预留孔低至基础底面不应小于100mm。当不满足要求时，宜配置直径为68mm，间距为100 150mm的钢筋网。地脚螺栓底端至预留孔底的距离不得小 于50mm。详见图三。一般规定一般规定一般规定一般规定8.带弯钩（或直钩）的地脚螺栓预留孔尺寸可按下表确定。地脚螺栓预留孔尺寸螺栓规格孔口尺寸，长X宽（a X b）（mm）孔深h（mm）M12、M14140X120350M16140X120400M18、M20160X120450M22160X120500M24180X120550M27180X120600M30200X120650一般规定9.设备基础不宜设置温度缝。当底板边长（或直径）、环形 基础周长超过40m时，应预留后浇带。后浇带宽度宜为 5001000mm，配筋为原配筋的1.2倍，待底板浇灌28天 后采用较基础高一级的无收缩混凝土浇灌，也可在混凝土 中掺加膨胀剂，而不预留后浇带。10.重要的压缩机、大型气柜、储罐、球罐、工业炉、冷箱等 基础，应根据工艺要求在基础顶面设置沉降观测点并在设 计说明中要求在施工、生产过程中定期观测。11.基础混凝土宜一次浇灌完成，不留施工缝。当施工要求必 须留施工缝时，应严格遵守施工缝的构造、操作要求。当 混凝土强度达到70%以上时，方可安装设备。12.基础外露表面可用1:2水泥砂浆抹平。机泵类设备基础 1.本章适用于可不作动力计算的各类工业泵、鼓风机、透平压缩 机和活塞式压缩机等各类容积式压缩机的大块式基础设计。不作动力计算的条件为：a.功率小于500kW的对称平衡型活塞式压缩机；b.功率小于80kW的卧式、L型、角度活塞式压缩机（立式压缩机除外）；c.除活塞式压缩机以外的容积式压缩机；d.功率小于500kW的各类工业泵、鼓风机和透平压缩机。机泵类设备基础 2.设计机泵类设备基础时，应取得下列资料：a.机泵类设备的型号、转速、功率、规格及轮廓尺寸图 等；b.机器自重及重心位置，或压缩机、电动机及辅助设备 的质量分布图；c.基础模板图、基础顶面的设计标高、二次灌浆层厚 度、地脚螺栓（或地脚螺栓孔）的位置、规格（尺 寸）；d.设备基础在生产装置中的坐标位置；e.建设场地的工程地质和水文地质勘察资料。机泵类设备基础 3.机泵类基础宜采用块式基础，机器底座边缘至基础顶面 边缘的距离不宜小于100mm。基础底板尺寸按下列规定 确定，底板悬臂长度不宜大于2.5倍的板厚。基础底板尺寸宜由以下三个条件确定：a.基础质量应大于机器质量的35 倍；b.P(0.50.7)f P-基础地面除平均静压力设计值，kPa；f-地基承载力设计值，kPa；c.基组的总重心与基础地面形心应位于同一铅垂线上，其相对偏心不应超过3%。机泵类设备基础 4.基组总重心按下列各式计算：x0=mixi/mi y0=miyi/mi z0=mizi/mi x0、y0、z0-基组总重心的x、y、z向的坐标，m；mi-基础、基础上的机器及底板上填土的分质量，t；xi、yi、zi-基础、基础上的机器及底板上填土在x、y、z向的坐标，m。注：坐标系的原点可设定在基础底板面角点。机泵类设备基础 5.基础混凝土体积小于20m3时可不配表面构造钢筋；混凝 土体积为2040m3时，应在基础表面配置直径为10mm、间距为200mm的钢筋网；混凝土体积大于40m3时，尚应 在基础四周和顶、底配置直径为1014mm、间距为 200300mm的钢筋网。6.基础底板悬臂部分应按强度计算配置上、下侧钢筋。当底 板悬臂长度小于底板厚度时，可不必配筋。7.地脚螺栓宜采用直钩式，埋置方法宜采用预留孔。槽、储罐类设备基础气柜基础（制低压湿式气柜基础设计）钢制立式圆筒形储罐基础（常压）球罐基础槽、储罐类设备基础(钢制立式圆筒形储罐基础)1.适用于储存各种液态的化工原料、中间产品或成品的常压 钢制立式圆筒形储罐基础的设计。2.设计钢制立式圆筒形储罐基础时，应取得下列资料：a.储罐直径、高度等几何尺寸、总重心标高、基础顶面中 心标高、罐底拱升值；b.储罐自重与物料重、物料名称与浓度（当物料有腐蚀性 时）、罐底温度；c.储罐基础的总图坐标位置；建设场地的工程地质和水文 勘察资料等。每个储罐详勘点不得少于2个，勘探深度 不宜小于储罐半径并不得小于10m或钻至硬坚土层还应 给出土层中是否存在有利于排水的条件；d.预埋螺栓的位置、规格（或尺寸）。槽、储罐类设备基础(钢制立式圆筒形储罐基础)3.钢制立式圆筒形储罐基础选型宜遵守下列规定：a.护坡式基础(图四）：用于地基为硬、中硬的场地，当承 载能力与沉降差能满足要求且场地不受限制时采用。b.环墙式基础(图五）：罐壁直接支承在钢筋混凝土环墙 基础上。用于地基为中软、软或较不均匀的场地。4.储罐基础计算应考虑下列荷载基本组合：a.永久荷载：钢储罐自重（包括保温层及附件重）基础自 重，分项系数取1.2。b.可变荷载：物料重、液压试验的水重，分项系数取1.2。槽、储罐类设备基础(钢制立式圆筒形储罐基础)槽、储罐类设备基础(钢制立式圆筒形储罐基础)槽、储罐类设备基础(钢制立式圆筒形储罐基础)槽、储罐类设备基础(钢制立式圆筒形储罐基础)5.基础构造宜遵守下列规定：a.基础顶面应自罐中心预先起拱，起拱高度宜为（1535）R或按设备要求取值。b.钢筋混凝土环墙宽度不宜小于250，罐壁宜置于环墙顶 面中心处。c.钢筋混凝土环墙应延罐周每隔1020m均匀设置30的 检漏管，从干铺黄砂层中穿越环墙，出口处应设置卵石 过滤层和塑料过滤网。该检漏管以不小于5%的坡度坡 向外侧，出口应高于地面出口应高于地面。d.地震作用或风荷载较大地区，应沿罐底四周边埋设锚固 螺栓，未设钢筋混凝土环墙时应在罐底设钢筋混凝土板 固定锚固螺栓。当储罐内储存物料的最高温度高于95 或有隔冷保温要求时，应在罐底设置保温绝缘层。e.储罐基础沉降观测点宜沿储罐圆周约10m间距均匀布 置，注意在充水预压及投产使用期间及时进行沉降观测。槽、储罐类设备基础(球罐基础)1.适用于化工、石油化工行业储存各种气态、液态物料、由 钢柱和斜拉杆支承的钢制球形储罐基础的设计。2.球罐基础时应取得一下资料：a.基础的总图坐标位置、基础顶面的设计标高、物料名称 和浓度（当物料有腐蚀性时）；b.建设场地的工程地质和水文地质勘察资料；c.有设备专业提供的基础柱墩顶面荷载（包括竖向荷载和 水平荷载），或提供下列数据按本规定附录A计算：球罐各部分几何尺寸，支承方式；球罐自重（包括附件及支承重、保温重）、物料重、液 压试验时的水重。槽、储罐类设备基础(球罐基础)3.球罐基础选型宜遵守下列规定：a.当地基为硬、中硬场地，抗震设防烈度不高于7度时，宜采用在每个钢柱下设独立钢筋混凝土基础。b.当不满足上述条件时，宜采用钢筋混凝土多边形或环形 基础；也可采用由连梁连接的独立基础。c.采用桩基时，应与支柱同轴布桩，避免偏心，桩承台用 连梁连接。槽、储罐类设备基础(球罐基础)4.球罐基础计算应考虑下列荷载：a.永久荷载：球罐自重（包括保温重、支柱和拉杆重、附 件重）、基础自重、基础上的土重；分项系数取1.2。b.可变荷载：物料重、液压试验时的水重，分项系数取 1.2；风荷载、雪荷载，分项系数取1.4；雪荷载的罐顶 积雪分布系数取0.4。c.水平地震作用，按抗震计算水准B计算（7 度 max=0.25），分项系数取1.05；风荷载和地震荷载作 用应分别考虑A、B两个水平方向的作用。注：抗震计算水准见构筑物抗震设计规范（GB5019193）截面抗震验算的水平地震影响系数最大值特征周期根据场地指数按下式计算：Ts=0.65-0.450.4槽、储罐类设备基础(球罐基础)槽、储罐类设备基础 (球罐基础)5.风荷载可按下式计算：WK=1/4*D0ZSCZW0 6.球罐基础可不考虑竖向地震作用。水平地震作用可按单质 点单自由度体系计算：FEK=1 GE 槽、储罐类设备基础(球罐基础)7.球罐基础计算宜考虑下列荷载的基本组合：a.正常操作条件下：由永久荷载、物料重、雪荷载、风荷 载组合；风荷载组合系数取1.0。b.液压试验条件下：由永久荷载、液压试验时的水重、风 荷载组合；基本风压值取0.15kN/m2。c.地震作用条件下：由永久荷载、物料重、水平地震作 用、风荷载组合；风荷载组合系数取0.25。槽、储罐类设备基础(球罐基础)8.球罐基础的计算应包括地基承载力计算、地基变形计算、基础内力与配筋计算。9.地震作用条件下，圆环形基础底面与地基土之间零应力区 面积不应大于基底面积的1/4，验算方法见附录B。10.多边形或环形基础可按基底均布荷载作用下的倒置圆弧 连续梁计算，梁上荷载即地基静反力（扣除基础自重和土 重）。基础柱墩承载力应按偏心受压构件计算。槽、储罐类设备基础(球罐基础)11.球罐基础构造除满足前面一般规定外，应符合下列规定：a.基础埋深不宜小于1.5m（基岩除外）；b.基础柱墩截面中心应与球罐支柱中心重合；c.基础柱墩竖向钢筋不宜小于14，间距不宜大于 200mm。箍筋直径宜采用8，在地脚螺栓埋置范围内 间距应采用100mm，其它部位为200mm。抗震烈度 7度的地区箍筋间距均应采用100mm。d.当采用环形基础时，底板边缘厚度不得小于250mm，悬 挑长度与根部厚度之比应不大于2.5。换热器基础1.适用于卧式换热器基础设计，对于类似结构的喷淋式蛇管换 热器、套管式换热器的基础设计也可参照使用。2.设计换热器基础时，应取得下列资料：a.换热器及附件的自重、操作重、充水重和重心标高；b.抽芯力或管束自重（即清洗抽拉时的重量）；c.换热器滑动端和固定端支座轮廓图（即模板图）、基础顶 面设计标高、地脚螺栓位置、规格、二次灌浆层厚度；d.换热器滑动端底板及基础滑动墩顶部预埋板的材质及接触 面加工要求；e.换热器基础在装置中的坐标；f.建设场地的工程地质和水文地质勘察资料。换热器基础3.换热器基础由两个支墩（固定墩、滑动墩）和底板构成，基 础选型宜符合下列要求：a.当固定墩和滑动墩相距较远，底板承受的水平力及力拒较 小时可采用分离式基础；b.当固定墩和滑动墩相距较近，底板承受的水平力及力拒较 大时可采用整体式基础；c.当固定墩和滑动墩相距较远，底板承受的水平力及力拒较 大时可采用分离式基础并用联系梁连接（下称连梁式基 础）。d.当换热器基础由三个支墩和底板构成时，可设计为整体式 基础。基础型式详见（图八）换热器基础换热器基础4.换热器基础的计算包括地基承载力计算和基础支墩、底板及 连梁各部件的承载力计算。5.换热器基础计算应考虑下列荷载：a.永久荷载：换热器自重（含管束、配管、保温材料和梯子 平台等附件重）、基础自重、基础底板上的填土重，分项 系数取1.2；b.可变荷载：换热器内物料重、充水重、设备胀缩引起的摩 擦力，分项系数取1.2；风荷载，分项系数取1.4；抽芯 力，分项系数取1.1；c.水平地震作用，按抗震计算水平A计算，分项系数取1.05。换热器基础6.换热器胀缩摩擦力Pt标准值按下式确定：Pt=(G1+Q1)/2 G1-换热器自重标准值，kN；Q1-正常操作时，换热器内物料重标准值，kN；-换热器滑动端底板与基础滑动墩顶部预埋钢板之间 的摩擦系数。钢板与钢板见取=0.3；潮湿地区取=0.4 当采用其它材质时，按实际情况取值。胀缩摩擦力Pt为一对大小相等、方向相反，作用于基础滑动 墩和固定墩顶面支座处。换热器基础7.抽芯力Pb标准值按下式确定：Pb=*Gb Gb-设备检修时，被抽拉的管束自重标准值，kN；当由适当的抽拉设备具有经验时抽芯力Pb可按下式确定：Pb=（0.30.4）Gb 重叠布置的换热器，仅考虑最上一台设备的抽芯力。抽芯力Pb作用于设备中心线，全部由固定墩基础承担，并对 两个支墩产生一对竖向力Nb。Nb=Pb h/L h-设备中心线与基础支墩顶面的距离，m；L -两个支墩间的距离，m。换热器基础换热器基础8.换热器基础计算时应考虑下列荷载的基本组合：a.正常操作条件下，由永久荷载、物料重、设备胀缩摩擦 力、侧向风荷载组合，可变荷载组合系数取0.85；b.检修条件下，由永久荷载抽芯力组合；c.充水试压条件下，由永久荷载、充水重、风荷载 （W=0.15kN/m2）组合；d.地震作用条件下，由永久荷载、物料重、水平地震作用 组合。换热器基础9.整体式基础和连梁式基础在验算地基承载力时，可不考虑设 备胀缩摩擦力。10.基础支墩应按偏心受压构件计算于配筋，最小配筋率为 0.2%(建议不小于混凝土规范)。11.基础连梁的内力计算按（图十）进行，连梁配筋应按偏拉 或偏压构件进行计算。12.整体式基础底板内力可参照（图十）计算。换热器基础换热器基础12.换热器基础构造应满足下列要求：a.支墩截面宽度应比设备支座底板两侧各长100mm，且不小于300mm。b.支墩顶部宜设置埋入式地脚螺栓，螺栓型式宜采用直 钩式、爪式和锚板式。c.固定墩顶面应设置二次灌浆层，活动墩顶面应预埋厚 度小于10mm的钢板或按设备要求设计。d.基础底板连梁截面尺寸宜大于梁的跨度L的1/6。工业炉基础1.适用于管式炉、裂解炉、转化炉、气化炉等各类工业炉基 础的设计。2.设计工业炉基础时，应取得下列资料：a.在竖向荷载、风荷载、地震作用和温度分别作用下，通过炉体支柱柱脚传递与基础顶面的效应值（竖向 力、水平力和弯矩）；b.炉体基本自振周期(s)；c.工业炉基础在装置中的坐标位置，基础顶面的设计标 高，基础顶面的温度；d.建设场地的工程地质和水文地质勘察资料。工业炉基础3.工业炉基础可采用下列三种型式：a.炉架支柱由设有连梁的单独基础支承；b.炉架支柱由环形基础或十字型条形基础支承；c.炉架支柱由筏板式基础（方形、矩形或圆形）支承。4.工业炉基础选型除按照设备要求外宜遵守下列规定：a.于抗震设防烈度为8度、9度地区的软弱地基上建造工 业炉基础时，宜采用筏板基础或桩基（加连梁）；b.于抗震设防烈度为6度地区、地基承载力标准值不小于 200kPa时，可采用独立基础。工业炉基础5.工业炉基础计算应考虑下列荷载：a.永久荷载：竖向荷载，分项系数取1.2，当荷载效应对 基础结构有利时，其分项系数取1.0；b.可变荷载：风荷载、温度作用，分项系数分别取1.4、1.2；c.地震作用，按抗震水准B计算，分项系数取1.05。6.工业炉基础计算应考虑下列荷载的基本组合：a.正常操作条件下，由竖向荷载、风荷载和温度作用组合。b.地震作用下，由竖向荷载、20%风荷载、温度作用和地 震作用组合。立式炉（箱式炉）应在两个主轴方向分别考虑水平地震 作用。工业炉基础7.工业炉基础的计算包括地基承载力计算和基础构件承载 力计算；当地基承载力标准值小于130 kPa或均匀性较差 时，应进行地基变形计算。8.地震作用条件下，基础地面于地基土之间零应力区面积不 应大于基底面积1/4；环形基础验算方法见附录B。9.柱下环形或十字型条形基础可按基底均布荷载作用下的倒 置圆弧或直线连续梁计算。柱下筏板基础可按倒置楼盖或 弹性地基板计算。梁板上的荷载即地基净反力（扣除基础 自重和土重）。基础柱墩承载力按偏压计算。工业炉基础10.筏板基础底板厚度不得小于500mm，悬挑长度不宜大于 1.5m，板宜采用双层配筋；基础埋深及其他构造同球罐 基础。11.工业炉基础四周，地面应有排水设施，排水坡度不应小于 0.01。12.当基础顶面设有烟道等高温设施时，应由相关专业提出对 基础材料的要求。空分装置冷箱基础1.适用于有冷量导出的空分装置冷箱基础的设计。2.设计冷箱基础时，应取得下列资料：a.工艺条件图。包括设备布置、冷箱几何尺寸和箱底 标高、冷箱设备总重、物料重、配管附件重、隔冷 填料重、冷箱底的温度、地脚螺栓的位置和规格、安装要求等；b.冷箱基础在装置中的坐标位置、基础顶面的设计表高；c.建设场地的工程地质和水文地质勘探资料。空分装置冷箱基础3.基础选型宜遵守下列规定：a.大块式实体基础，宜设置在非冻胀性地基上，如基 岩或砂卵石、中粗砂等土层上；b.地下设置通风孔和强制通风系统的基础，适用于应工 艺要求基础顶面必须布置于地下的情况。在装置运转 过程中，强制通风系统应经常开启。c.地面上设置通风孔的基础，在实体基础高出地面范围 设置若干孔径不小于200mm的通风孔，也可安装强制 通风系统，在事故状态下送热风。d.钢结构架空式基础，在实体基础上，用型钢将冷箱加 起，型钢间形成通风通道。e.框架式基础，框架柱支承于钢筋混凝土底板上，该底 板顶位于地面以下1.5m，并用粗砂填至地面。f.柱墩架空式基础，基础地面以上用柱墩架空冷箱。空分装置冷箱基础4.冷箱基础宜建造在非冻胀土地区或地基土含水量较少的 位置，不宜建在低洼积水和地下水位较高的位置。当冷箱基础建造于高压缩性地基上时，应采用桩基等地 基处理措施，防止有害的沉降及偏沉。5.冷箱基础计算应考虑下列荷载：a.永久荷载：设备重、隔冷填料重、基础自重，分项系 数取1.2；b.可变荷载：物料重，分项系数取1.2；风荷载、雪荷载，分项系数取1.4；c.大块式实体基础可不考虑地震作用，框架式和柱墩架空 式基础可按单质点体系计算地震作用，抗震计算水平A。空分装置冷箱基础6.冷箱基础的计算应包括地基承载力计算和变形计算、隔 冷层热工计算、框架式与柱墩架空式基础构件的承载力 计算等。隔热层热工计算方法见附录。7.基础设计中必须采取有效的隔冷、散冷、防水、排水措 施。基础顶面至隔冷层底面范围内，严禁采用易燃材料。8.地面设置通风孔的基础各层构造可按图（十一）设置，并应遵守下列规定：a.基础面层为厚50100mmC20(或大于C20）细石混凝 土并配置间距100的钢筋网。混凝土抗渗等级不应小 于P12，抗冻等级不应小于F100，表面标高偏差不大 于5mm。钢筋网直径有计算确定，强度不足时应设置 小梁。空分装置冷箱基础b.隔冷层宜采用树脂类的憎水膨胀珍珠岩制品，厚度根 据热工计算确定，并不得小于300mm。憎水膨胀珍 珠岩的密实度不宜大于220kg/m3，导热系数应小于 0.062 w/m*k，抗压强度应大于0.4MPa，含水率应小 于5%。c.基础采用C20(或大于C20）混凝土浇注，其抗渗等级 不应小于P12，抗冻等级不应小于F100。基础周边配 以直径不小于14mm、间距不大于200mm的钢筋网，顶部周边配以直径大于22mm的粗钢筋。d.通风孔可预埋200300mm的钢管，中心间距宜取 500600mm，通风孔至隔冷层底的净距不宜小于 200mm，通风孔宜设0.51.0%的坡度。空分装置冷箱基础9.在基础隔冷层顶面及底面应设置测温点。10.基础周边应设置排水沟；与基础不相连的沟宜做成混凝 土明沟，不宜砖砌，不宜做盲沟；空分设备排液管沟不 得兼做排水沟。基础四周应设置混凝土护坡；当基础靠 山时，应做截洪沟；整个区域必须排水畅通。11.基础施工养护中应采取有效的降温散热措施，以防止大 体积混凝土的水化热产生裂缝。空分装置冷箱基础