GB 51019-2014 化工工程管架、管墩设计规范.pdf
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1、UDC p 中华人民共和国国家标准 GB 51019-2014 化工工程管架、管墩设计规范Code for design of pipe racks and pipe sleepers in chemical industry 2014-07-13发布2015-05-01实施中华人民共和国住房和城乡建设部联合发布中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中华人民共和国国家标准化工工程管架、管墩设计规范Code for design of pipe racks and pipe sleepers in chemical industry GB 51019-2014 主编部门:中国工程建设标准化协会化
2、工分会批准部门:中华人民共和国住房和城乡建设部施行日期:20 1 5 年5 月1 日中国计划出版社2014:ft 京中华人民共和国住房和城乡建设部公告第484号住房城乡建设部关于发布国家标准化工工程管架、管墩设计规范的公告现批准化工工程管架、管墩设计规范为国家标准,编号为GB510192014,自2015年5月1日起实施。其中,第3.3.5条为强制性条文,必须严格执行。本规范由我部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。中华人民共和国住房和城乡建设部2014年7月13日前本规范是根据住房城乡建设部关于印发2008年工程建设标准规范制订、修订计划(第二批)的通知(建标2008105号)的要求,
3、由中国石化工程建设有限公司和中国石油和化工勘察设计协会会同有关单位共同编制而成。本规范编制过程中,编制组进行了广泛调查研究,认真总结实践经验,广泛征求国内各主要化工、石化设计院的意见,吸取了国内外最新科研成果和工程经验,完成报批稿。最后经审查定稿。本规范共分15章和3个附录,主要内容包括:总则,术语和符号,基本规定,荷载,地震作用和抗震验算,有振动管道的管架,荷载和地震作用效应组合,管架,管廊,地基和基础,管架结构构造,管墩,管架的防腐蚀设计,钢管架的防火保护层设计,职业健康、安全、环保等。本规范中以黑体字标志的条文为强制性条文,必须严格执行。本规范由住房城乡建设部负责管理和对强制性条文的解释
4、,由中国工程建设标准化协会化丁今分会负责日常管理,由中国石化t程建设有限公司负责具体技术内容的解释。本规范在执行过程中,请各单位结合工程实践,认真总结经验,注意积累资料,随时将意见和建议寄送中国石化丁,程建设有限公司化工工程管架、管墩设计规范管理组(地址:北京朝阳区安慧北里安园21号,邮政编码:100101,E mail:zhangkf.民),以供今后修订时参考。本规范主编单位、参编单位、主要起草人和主要审查人:主编单位:中国石油和化工勘察设计协会中国石化工程建设有限公司-1j在.参编单位:中国寰球工程公司中国石化集团上海工程有限公司中国天辰工程有限公司上海卓然工程技术有限公司上海港湾软地基设
5、计研究院主要起草人:张克峰章健李艳霞郑建华熊戚袁佩双刘洪坤徐望张锦红乐伶辉齐怀通主要审查人:杨诗勇武笑平黄文岐邱道军李云忠马建勋宋福张维秀郭智坊俞少林 2 目次l总则(1)2 术语和符号(2)2.1 术语(2)2.2 符号(5)3 基本规定(9)3.l 管架、管墩分类(9)3.2 管架、管墩布置(9)3.3 结构选型(13)3.4 管架、管墩材料(14)3.5 管架结构计算(16)3.6 管架结构变形验算(22)4荷载门U4.1 管道的牵制系数及水平荷载作用点(24)4.2 垂直荷载(26)4.3 管道水平推力(27)4.4 风荷载门们4.5 冰雪荷载(32)5 地震作用和抗震验算(35)5.
6、1 一般规定(3日5.2 地震作用门7)5.3 抗震验算门们6 有振动管道的管架N 6.l 振动管道N川6.2 有振动管道的管架(42)1 6.3 有振动管道的管架减振措施(42)7 荷载和地震作用效应组合M川8管架什门8.1 独立式管架门8.2 跨越管架仆川8.3 特种管架川川8.4 吊索式管架(51)9管廊川们9.1 一般规定(59)9.2 平面模型简化计算(臼)9.3 空间模型整体计算(白)10 地基和基础川们10.1 一般规定刊们10.2地基川川10.3 基础.(7 4)10.4 基础构造(7 4)11 管架结构构造(76)11.1 钢筋混凝土管架构造(76)11.2 钢结构管架构造(
7、78)11.3 混合结构构造(79)12管墩12.1 管墩计算川川12.2 预制混凝土管墩刊U12.3 现浇混凝土管墩川门口.4 管墩结构构造(82)13 管架的防腐蚀设计(83)14 钢管架的防火保护层设计刊川14.1 一般规定川川14.2 防火保护构造(町)2 15 职业健康、安全、环保附录A梁扭短作用下应力附录B钢绞线技术规格附录C采用H形补偿器时固定管架水平推力计算公式(97)本规范用词说明引用标准名录附:条文说明 3 Contents 1 General provisions(1)2 Terms and symbols(2)2.1 Terms(2)2.2 Symbols(5)3 Ba
8、sic requirements(9)3.1 Classification of pipe supports and sleepers(9)3.2 Layout of pipe supports and sleepers(9)3.3 3.4 3.5 3.6 Structural type of pipe supports and sleepers(13)Material of pipe supports and sleepers(14)Calculation of pipe supports(16)Deformation checkmg(22)4 Loads(24)4.1 Tie up coe
9、fficient and position of horizonal loads(24)4.2 V ert1cal loads(26)4.3 Honzontal loads.(27)4.4 Wind loads 门0)4.5 Ice and snow loads(32)5 Seismic action and seismic checking(35)5.1 General reqmrements(35)5.2 5.3 Seismic action Seismic checking.(37)(39)6 Pipe supports with vibration pipes(41)6.1 V1bra
10、t10n pipes(41)6.2 Pipe supports with vibration pipes(42)4 6.3 Vibration energy d1ss1pating(42)7 Load and seismic action combination(43)8 Pipe supports(47)8.1 Smgle-post pipe supports(47)8.2 Cross over pipe supports(50)8.3 Special pipe supports(51)8.4 Suspension pipe supports(51)9 Pipe racks(59)9.1 G
11、eneral reqmrements(59)9.2 2-D pipe rack analysis(62)9.3 3 D pipe rack analysis.(65)10 Foundation soil and pipe support foundation(68)10.1 General reqmrements(68)10.2 Foundat10n soil(69)10.3 Pipe support foundat10n(7 4)10.4 Details for foundat10ns(74)11 Details for pipe supports(76)11.1 Details for r
12、einforced concrete pipe supports(76)11.2 Details for steel pipe supports(78)11.3 Details for mixture structure pipe supports.(79)12 Pipe sleepers(80)12.1 Pipe sleepers calculation(80)12.2 Precast concrete pipe sleepers(81)12.3 Cast in site pipe sleepers(81)12.4 Details for pipe sleepers(82)13 Antico
13、rrosive design for pipe supports(83)14 Fireproof cover for steel pipe supports.(85)14.1 General requirements(85)14.2 Details for fireproof cover(85)5 15 HSE management(的)Appendix A Torsional stresses of beam(90)Appendix B Appendix C The technical specification of strand(96)The formula of anchor supp
14、ort horizontal force from II shaped compensator(97)Explanation of wording in this code(101)List of quoted standards(102)Addition:Explanation of provisions(103)6 1总则1.0.1 为使化工和石油化工工程的管架、管墩设计中,贯彻执行国家的技术经济政策,做到技术先进、安全可靠、经济合理、确保质量,制定本规范。1.o.2 本规范适用于化工和石油化工工程的管架、管墩的设计。本规范不适用于管道本身作为受力结构及其他跨越江河的大型跨越管架的设计。1
15、.o.3 化工工程的管架、管墩的设计,除应符合本规范外,尚应符合国家现行有关标准的规定。-ti.2 术语和符号2.1术语2.1.1 管架pipe support 支承架空管道或电缆桥架的各种结构总称。2.1.2 管墩pipe sleeper 支承较低管道、距离地面高度小于或等于lm的墩式结构。2.1.3 管道pipe 管架或管墩支撑的工艺、公用工程管线等的总称。2.1.4 活动管架sliding pipe support 管道支座与管架接触面的连接可以滑动、滚动,允许产生相对位移的管架,包括刚性活动管架和柔性活动管架。又称中间管架或中间活动管架。2.1.5 刚性活动管架rigid pipe s
16、upport 活动管架(柱)的刚度较大,管道位移时,管架的水平位移小于管道位移,因此管道与管架之间产生相对位移,承受管道位移时产生的摩擦力的管架。又称刚性管架。2.1.6 柔性活动管架flexible pipe support 活动管架(柱)的刚度较小,管道位移时,管架的水平位移能满足管道位移的需要,管道与管架之间不产生相对位移,承受柱顶变位产生的水平推力的管架。又称柔性管架。2.1.7 固定管架anchor pipe support 管道支座与管架为固定连接,管道与管架之间不允许产生相对位移,承受区段间产生的全部纵向水平推力的管架。2.1.8 H形补偿器管架II shaped compens
17、ator pipe support 设在管道纵向两祖国定管架区间,一般在中部位置处,支承 2 口形补偿器管道的活动管架。2.1.9 独立式管架single post pipe support 相邻管架之间元纵向联系构件的管架称为独立式管架适用于能自行跨越的管道。2.1.10 管廊式管架fram pipe support 相邻管架间设置纵向联系构件,如纵梁或和架,构成空间结构体系称为管廊式管架,多设置在装置区内及装置间,可为单层、双层、多层。按所处的区域及功能可分为全厂管廊、装置管廊、街区管廊、公用工程管廊、炉前管廊、带空冷器管廊等。又称管廊。2.1.11 低管架lower pipe suppo
18、rt 最下层管道保温层外缘至地面净距为0.5m2.5m的管架。2.1.12 中管架medium pipe support 最F层管道保温层外缘至地面净距为2.5m5.Om的管架。2.1.13 高管架higher pipe support 最下层管道保温层外缘至地面净距为5.Om以上的管架。2.1.14 跨越管架cross-over pipe support 管道需要跨越铁路、道路时,管道升高支承在铁路、道路两侧的高管架上,形成口型管道的高管架。2.1.15 吊索式管架suspension pipe support 由独立式管架、斜吊索、水平拉杆、型钢横梁、端部斜拉索组成的管架,一般间距采用9m
19、12m。2.1.16 长臂管架long-arm pipe support 根据管道允许跨距的要求,将独立式管架沿纵向伸出长臂,并在其上安设横梁支承管道的管架。2.1.17 特种管架special pipe support 被支承的管道直径大于或等于500mm、根数小于或等于3根,且管架高度大于lOm的管架。2.1.18 有振动管道的管架pipe support with vibration pipes 管架上敷设有振动管道,振动管道重量占全部管道重量的 3 30%以上时。2.1.19 纵梁式管架longitudinal beam pipe support 沿管道轴向,在管架柱之间设置纵梁,并在
20、纵梁上或梁下根据管道允许的间距,设置一定数量的横梁以敷设管径较小的管道的结构。2.1.20 和架式管架truss pipe support 沿管道轴向,在管架柱之间设置跨度较大的和架,并在其上弦、下弦根据管道支承允许的间距,设置(或悬吊)横梁以敷设管径较小的管道的结构。2.1.21 1昆合结构管架mixture structure pipe support 底层梁柱为钢筋温凝土结构,上部管架为钢结构,或横向梁柱为钢筋泪凝土结构,纵向为钢结构的管架的结构。2.1.22 中间横梁transversal beam 在纵梁、楠架等管架纵向联系结构上,为支承管径较小的管道而设置的支承构件。2.1.23
21、固定管架柱间支撑anchor pipe support bracing 在固定管架上,为了承受较大的水平推力而设置的柱间支撑。2.1.24 管道补偿器expansion joint 设置在管道上吸收管道热胀、冷缩和其他位移的元件。2.1.25 补偿器弹性反力reacting force from expansion joint 管道受热膨胀或受冷收缩后,使补偿器压缩或拉伸变形,由于补偿器具有一定弹性,必将产生方向相反的变形力并通过管道传递于固定管架上的力。2.1.26 牵制系数tie-up coefficient 在设置多根管道的同一榻管架上,无热变形或热变形已经稳定的管道阻止变形管道推动管架
22、,使管架受到的水平推力部分抵消,表示这种牵制作用的系数称为牵制系数。2.1.27 核心区core area 管架地基基础计算时,荷载作用于该区域时,管架基础底面与 4 地基士之间不出现零应力区的区域。2.1.28 HSE管理HSE management 对实施安全、环境与健康活动的管理。2.1.29 风险识别risk assessment 估计风险大小以及确定风险是否容许的全过程。2.2符Ed2.2.1 作用和作用效应F一作用在固定管架横梁上的水平推力标准值;Fb一一管道补偿器弹性反力标准值;F 每棉柱间支撑承受的水平力标准值;FEk 管架横向计算单元的总水平地震作用标准值;F广作用在柔性活动
23、管架上,由于柱顶变位产生的弹性力标准值;F;二滚动支座管道水平推力标准值;Ffi 单根管道在第1个柔性活动管架上的弹性反力标准值;Fi一某单根管道的垂直荷载标准值;FL一一多根管道时,区间内作用于纵向构件上的总拉力标准值;Fu 单根管道时,区间内作用于纵向构件上的总拉力标准值;Fm 作用在刚性活动管架上,由于管道位移产生的摩擦力标准值;Fmi 单根管道在第i个刚性活动管架上的摩擦力标准值;Fn一一管道的阀门、弯管或盲板等由介质产生的内压力标准值;:i F 一根纵梁承受的拉力标准值;FtAB,FtBA、F,1汇、F,CB相应固定点A、B、C处的水平力标准值;6 F,作用于柱间支撑的水平力标准值;
24、G 横向计算单元的重力荷载代表值;G1一一横梁上总垂直荷载标准值;G,一冷凝水排放阀裹冰荷载标准值;M一计算截面的弯矩设计值;qi一均布在柔性活动管架横梁上的水平推力标准值;Q,一质点i的水平地震作用标准值;qm一一均布在刚性活动管架横梁上的水平推力标准值;qv一均布在横梁上的管道垂直线荷载标准值;R一一结构构件承载力设计值;RL一一纵梁反力设计值;s-结构构件内力组合的设计值;SEhk一水平地震作用标准值的效应;SEvK一一竖向地震作用标准值的效应;SGE 重力荷载代表值的效应;sk一一作用在管道上的雪荷载标准值;S。一一基本雪压值;S一管道温度作用标准值的效应;V1一第j层水平地震作用标准
25、值;wk 作用在管架上的管道横向风荷载标准值;Wu一作用在每根纵梁上的风荷载标准值;WL2 作用在每桶和架上的风荷载标准值;w。一一基本风压值;w,作用在竖向弯管风荷载标准值;w,作用在每根柱上的风荷载标准值;2:F:支承于尽端固定管架上,转弯管道的弹性反力标准值。2.2.2 计算系数Ki 管道水平推力的牵制系数;一一钢材线膨胀系数;I一一相应于结构基本周期T1的水平地震影响系数;y,管道温度作用水平推力的分项系数;Ye一一一重力荷载分项系数;YEh YEv一一分别为水平、竖向地震作用分项系数;YRE 承载力抗震调整系数;?一一不均匀分布系数;柱计算长度系数;一二钢与钢的滑动摩擦系数;凡钢与钢
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