石油化工钢结构设计中常见问题分析

石油化工钢结构设计中常见问题分析

邹立垒

中石油华东设计院有限公司 266071

摘要：在石油化工生产过程中，钢结构是保证石油化工安全性与稳定性的重要结构，尤其是在钢结构厂房设计过程中，具有非常重要的租用。本文主要结合石油化工钢结构厂房结构设计原则进行分析，探讨了石油化工钢结构厂房结构设计存在的问题，加强质量控制的方法，并对解决措施要点进行了总结。

关键词：石油化工；钢结构厂房结构设计；设计规范；解决措施

引言

近些年来我国建筑行业获得飞速发展，新的技术和新的材料不断涌现出来，并应用在建筑行业中，对于优化建筑结构有着非常重要的作用。当前应用比较多的建筑结构为钢结构，此结构不仅塑性好，而且强度较高，自重偏小，施工进度快，节能环保，是我国化工业厂房建设首要选择结构。目前，我国钢结构建筑建设存在一定提升空间，且化工业对材料的强度、布置要求较高，在压缩成本的基础上设计厂房，必须加深对设计期间问题探讨。

1石油化工钢结构厂房结构设计与应用原则

1.1设计原则

1. 科学性原则。在钢结构设计过程中应重视科学性，保证其可以符合石油化工生产习惯，并在规划过程中进行调查，考虑到员工的意见，从而满足科学性要求，使得钢结构设计更贴合实际。2）全面性的原则。在钢结构厂房结构设计的过程中，全面考虑各方面的影响因素也十分重要，侧重于服务需求，提高钢结构厂房结构设计的质量。3）灵活性的原则。如果钢结构厂房结构设计的方法与模式过于刻板，不够灵活变通，将会延长施工时间与周期，对整个设计与结构的应用产生消极的影响。

1.2应用原则

1. 需求原则。钢结构设计是为了石油化工生产服务，因此在设计过程中应提升用户的满意程度，此为非常重要的原则。2）系统适应性原则，在不同的石油化工生产系统中，对于钢结构厂房结构设计有着不同的要求，钢结构厂房结构设计应该适应于石油化工生产系统的需求，与石油化工工程项目相适应。3）实用性原则，钢结构厂房结构设计的应用应该促进石油化工生产的功能发挥，技术应该更加实用。

2石油化工钢结构设计过程

在石油化工钢结构设计中，可以应用智能化、自动化技术，在进行设计过程中，主要有以下三个步骤。第一，建立部署模板，在石油化工项目开始前应设计好钢结构厂房结构工作方法，初步建立起部署模板并确定设计的整体方向。第二，可视化的编排，针对石油化工项目用户不同的需求，进行有针对性的编排部署活动，灵活的编排部署与可视化的设计过程可以使用户选择到更适合自己的钢结构厂房结构设计体系，提高了设计工作的质量；第三，自动的资源配置，在钢结构厂房结构设计过程中，技术设计部署一定需要进行自动的资源配置。资源配置的自动化可以大量的减轻系统内设计人员的工作量，降低设计人员的工作压力，利用智能化的技术手段，对资源进行合理地分配，优化智能设计的工作方法，确保了资源的整体可控性。钢结构厂房结构设计的特点：1）施工周期比较短；2）钢结构厂房结构设计质量较轻；3）钢结构厂房结构设计的承重性能要好，活荷载较大。

3石油化工钢结构设计要点分析

3.1重视钢结构的抗震性

当前在石油化工生产过程中，对于抗震性有着非常高的要求，需要通过加强节点板、角焊缝、螺栓等关键部位的设计，提升钢结构的稳定性和抗震性。面对此类问题，需要在材料选取上提升钢厂房强度。另外，还要加强连接点稳定性，避免节点的破坏先于连接件。

3.1.1材料强度设计要点

在钢结构设计过程中，需要在材料的选择方面提高重视程度，从而保证厂房的抗震强度，因此在厂房设计过程中应结合钢结构的设计方案从抗震层面出发，选择符合强度要求的材料。本文以主梁与斜支撑连接节点材料为例，对材料强度参数的设计要点展开研究。其中，连接节点由节点板与舌板、螺栓、角焊缝3部分组成。①节点板与舌板材料强度设计要点。厂房钢结构中，节点板与舌板的毛截面受外拉力影响，容易出现断裂情况。另外，净截面也有可能出现拉断情况，所以此处的材料同样需要具有较强的抗拉能力。②螺栓材料强度设计要点。该类型材料强度的设计，需要保证节点处材料的承压能力和抗剪能力。

3.1.2主梁与斜支撑连接节点设计要点

为了保证钢结构的设计可以符合标准，可以通过计算节点板轴向受压稳定性、螺栓强度等参数，掌握节点设计要点。钢结构厂房抗震性能的提升，可以从节点横向布置和纵向布置的抗震性能数据进行计算，通过分析地震带来的灾害程度，确定具有抗震功效的节点布置方案。其中，横向抗震计算，考虑到平面变化可能性较大，钢结构空间作业显著性薄弱，为了提高计算精准度，可以采取补偿计算方法，按照平面框剪结构特点进行补充计算，从而完善节点横向布置参数计算体系，得到横向抗震布置数据支撑。纵向抗震计算，采用底部剪力法，对钢结构柱承受压力进行计算，分析地震对其造成的影响。由于中间柱列纵向周期较长，避免产生误差，建议修正周期折减系数，从而达到修正纵向厂房节点抗震性能计算体系。按照上述计算要点，分别对钢结构抗震性能相关数据进行计算，从而获取节点布置结构参数数值，作为钢结构厂房设计重要数据支撑。

3.2重视根据石油化工特点进行厂房布置

与单层钢结构厂房不同，多层钢结构在设计过程中难度有所提升。通常情况下，厂房的每一层的用途不同，分别作为化工厂产品加工各个环节使用，所以每层平面形状较为复杂，且每一层的荷载需求存在一定差异，而现有的材料可以承受的支撑力有限。所以，在布置厂房期间，必须根据厂房的性能特点，合理布置化工操控设备。以下为厂房布置要点：第一，当厂房各个楼层荷载存在较大差异时，通过设置防震缝，以此提高建筑物抗震性能。通常情况下，以混凝土房屋抗震缝为标准，设定其1.5倍数值作为钢结构房屋抗震缝布置标准。第二，关于化工设备的合理布置。考虑到钢结构厂房不同层的支撑能力存在一定差异，所以选择低层放置重量较大的设备，高层以轻设备布置为主。另外，还需要考虑设备作业环境需求，包括空间、湿度、温度等需求，在上述布置方案基础上做出微调，这也是钢结构厂房布置要点。第三，厂房框架结构与平台结构的布置，可以采取防震缝脱开作为主要布置方式。如果厂房结构连接到一起，形成整体结构，要求厂房框架各个楼层标高与平台结构设计方案中的标高参数数值保持一致。第四，在布置化工设备时，一定要注意设备的布置位置不可以横穿防震缝，否则会降低钢结构稳定性。对于必要设备的布置，例如管线等，要求选取的材料具有一定变形能力，从而避免受震动影响设备发生断裂。

3.3重视钢结构的防腐、防火视设计

在石油化工生产过程中，由于钢结构会在腐蚀性环境中，因此钢结构的防腐设计非常重要。设计时应遵循预防为主和防护结合的原则，根据生产过程中产生介质的腐蚀性、环境条件等综合选则防腐蚀措施。钢结构在使用过程中，还应根据材料特性（如涂装材料使用年限，结构使用环境条件等），定期对结构进行必要维护（如对钢结构重新进行涂装，更换损坏构件等）,以确保使用过程中的结构安全。在爆炸危险区的钢管廊、支撑设备的钢框架，还应按《石油化工企业设计防火标准》对钢结构进行耐火保护。

结束语

总之，为了保证石油化工生产的安全性、稳定性和不便利性，提升钢结构设计的专业水平，为石油化工生产提供更多样化的服务，应加强对钢结构厂房结构设计相关技术的控制，将更加先进的设计应用其中，利用先进科学技术不仅可以提高生产效率，也可以节约大量的人力物力，才能保证石油化工项目的整体质量。

参考文献

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