1、化工厂火炬及排气筒塔架设计规定HGJ 38 - 90 编制说明1总则1.0.1 火炬及排气筒一般将属气排放后燃烧和直接对空排放，是保证化工厂和石油化工厂安全生产的一项重要设施，又是减少化工大气对周围空气污绕的一个重要手段.火炬及排气筒有塔式、拉线式、自立式等三种形式.塔式是经常被采用的一船，其中多数是用塔架扶直自立式筒体，也有少数是用塔架支撑悬挂式简体的，以满足筒体等稳定使用.为进一步贯彻执行国家的技术经济政策，使塔架设主f做到技术先进经济合理、安全可靠、确保质量，特编制本规定，供塔架设计工作中遵循使用.1. 0.2 过去的塔式火炬及排气筒，都建在地震设防烈度为8度及其以下的地区，同时高度也未
2、超过12cm，本规寇据此确定了应用范围。但应指出，目前在一些大工程中，由于考虑其地区的小气候影响，有可能突破本规定的150m高度的范围.所以，有必要对这种塔式火炬及排气筒的塔架进行专题研究.研究重力效应和附拥弯矩等问题.在硫酸和磷肥等工程中，曾经设计过且今后仍有可能把排气筒设在屋顶或者与厂房毗连.对此，建议参照本规定进行设计.1.0.3 塔架是凤敏结构，因此要强调塔架结构体系的稳定性提请设计与施工人员要十分重视这个问题，以确保塔架在使用和吊装过程中安全可靠.1.0.4 本条明确指出在设计中应具体考虑的一些原则要求和注意事项.就设计条件资料和计算验算分述如下:(1)工艺条件同工艺等专业共同制定的
3、基本内容za.塔架的位置:在按工程总体规划和满足工艺、环保、总图等要求的前提下，应强调将塔架建在较好的场地土上，在施工程序方面应考虑到塔架施工吊装对场地的要求.b.塔架的高度和顶部宽度与底层安装管道高度、平台的尺寸和层数以及与简体的连接方式、钢梯和拦抨的布置、检修吊装的连接构造、航空和避雷要求等，均应与有关专业配合确定、以综合确定塔架结构的选型.C.应重视排放气体的腐蚀介质性能和受辐射热彭响的温度，并注意筒体等设备管道的大小与重量.49 d.基础的实际沉降与倾斜，一般都小于设计的容许值.但为确保化工生产的安全，应与工艺专业共同研究是否考虑预留沉降量或采取金属软管接头的措施。(2)气象资料由于风
4、荷载对塔架受力起决定性的作用，既有静荷效应也有脉动风压影响，对此应进行调查，其重点内容为:a.基本凤臣$b.三十年一遇酌最大风速记录，风向频率及其相应如风速EC.年最高和年最低气温及其发生的时期$d.年最高和年最低湿度及其发生的时期Fe.裹冰厚度或雷电季节范围.(3)工程地质勘察报告按照塔架基础对稳定性的要求，结合场地土的具体情况，会同建设单位一起向勘察部门提出下列要求:队对于三角折棱柱形塔架，钻孔的数量，不宜少于4个;对于四边折棱柱形塔架，不宜少于5个.钻孔的阁距和钻孔的深度应比一般建筑物钻孔加密和加深。b.岩石和土的物理力学指标应准确完善，同时尚应对不良地质提出评价分析。对软土应查明软弱土
5、层的均匀性、组成、分布范围和土质情况，其中对冲填土，尚应了解其排水条件和固结性能。对湿陷性黄土，应严格要求提供各代表性士层的温陷起始压力值，并用实测自重湿陷量来判定土的湿陷类型.对膨胀土，应准确提出地质分类、地质的等级和承载力。当果用桩基时，宜用触探方法了解桩基持力层的土质均匀程度和各土层桩但:11摩阻力的性质，以及桩尖阻力大小与桩尖平面下压缩层的性质.C.应查明地下水稳定水位和最高水位，及其是否具有腐蚀性.d.应明确冻结深度。e.应确定地震基本烈度并据此判定对场地土的地震效应.(4)材料供应情况对设计所需要采用的钢材，应先进行可用性和经济性的调查了解，为保证塔架的建设进度，并能保质保量节约投
6、资，应在施工图设计阶段，对于风阻小、力学特性好和抗腐蚀能力强的钢管供应情况先加以落实;避免因材料供应困难引起设计方案和施工图的修改.(5)吊装方住与要求主要针对当塔架安提采用A型或I型整装法时，必须与施工单位密切协作，共同确定吊点部位和吊装方案，以及扒杆与塔柱钱腕的连接构造。(6)计算验算为保证化工生产安全以及环境卫生等重要规定的施行，根据塔架具有高耸结构的特性，在使用和安装过程中对于可能同时产生的荷载效应，按最不利的荷载组合情况分别进行如下计算和验算:50 a.强度，对塔柱，斜杆、水平横忏、平台梁和连接以及地基基础，均应进行强度计算-L稳定性包括局部稳定):对塔柱、斜杆、水平横杆、平台梁和基
7、础，均应进行稳定性验算，对基础必须计算抗拔、抗情.C.变形z对塔柱、平台梁、赞体塔架的地基，均应进行变形计算，其中对地基必须验算倾斜.1.0.5 为突出化工厂火炬及排气筒塔架设计具体规定的特点，不能把与塔架有关的专业要求都一一详述，如对混凝土独立茎础的强度计算笃问眩，尚应遵常与查阅国家规范的有关规定2 塔架型式选择2.1 一部规定2.1.1、2.1.2塔架凶设计能否做到技术先选、经济合理、安全适用确保质量，与选择塔架型式有着密切的直主岳关系。因此，为了对塔架体彤、腹杆体系、杆件截面、节点构造、横隔设置等，进行合理选择与组合，提出了一般应该遵循的规定和要求。为使选择塔架型式址:一合理，下面将已经
8、建成投产，并被实践证明是可靠.可行和费用节约的塔架设计实例，汇编吭表1，供参考a表1塔提议计实倒fZ架i苔量架，用钢自期振，周工程名方称、名建称成时、序号结构特征吊装法、备注简图t s 问一一-一一三角折棱柱形;K形腹仔z塔拉 天津化工广为铜管戴面:球式节点、管式节 排气筒培架1 见图123.58 1.058 点、平饭钱;架式横隔z自盒式 高空分段组装简体与平台连接为涓道式1984年一一三角折後柱形z柔性交叉腹杆z 排气筒培架珞架分为四塔拉为角钢结合方f6裁面;板式 整体旋转板段，段间用2 见图270.00 1.68 节点、绞腕;梁式横弱;自立式 1981竿法兰盘，螺简体与平台连接为承纪式栓连
9、接一一三角形折棱柱形s柔性交叉l腹仔动能法 开封化配厂实测自振周(回钢)J塔柱为角钢组合方形T=1.31 排气筒培架期为1.2s3 见图343.705 戳面:扳式节点;梁式简隔;悬共领梁法由整体吊装挂式简体T=1.28 1965年51 续表;接号缮架洛架用钢自剿援，周饲工吊程装方名称法、名建称成、结构特征量，备注简图t 、S一一、三角折後柱形;K形鹿杆;，塔拉 益严庄市襄丙培架未施工.为铜管截面;.理式节点1庭式俄自援周期是揍4 见图A8.85 。.as火炬塔梨周2自立式简体气tf8年初步设经验公式计算的二三角折棱柱形z预加拉力柔性交 兰州3化03学厂工业叉腹杆、K形腹轩s培柱为钢管公司5 且
10、图5 火炬塔架155.50 1.67 截面s板式节点、钱腕，畏式横 A型整体吊装商z自立式筒休 1979年一三角折竣柱形F预加拉力柔性交 大火辛蹲庆炬和山东丁6 且图6又腹梓、K形旗杆3培柱为钢管。工培程架134.47 1.02 哉商s板式节点、绞腕;奖过横 整体吊装隅s自立式简体 11)81年设计一一一一三角折棱柱形;柔性交叉腹杆、 山西化肥厂zK形3复汗;苔柱为铜管哉商z板排气筒塔架z7 岳圈h式节点、饺腕、平板绞z提式演120.00 1.71 塾体吊装s1离;自立式简体与平台连接为自 1982年由式-二三角折棱柱形;柔性交叉腹仔、 公火扬司炬子罐石塔区架油z5 化工8 J!I. ,j 3
11、 K形腹杆EfZ柱为铜管截商2板100.00 1. 501 式节点.平板饺;梁式横黯;自 高组198空装6F年白捡分片立式筒体与平台连接为承花式二二三角折後柱形;?三位交叉JN仔; 公排南司气京碗筒化学愿塔工广架业见图9培柱为角钢哉面;板式节点、平9 38.96 。.33扳饺z梁式横隔z悬接式筒体与 高空分段组装平台连接为承tE式 1986年-一一三角折棱柱形;预加拉力柔性交 陕西复肥广叉腹仔z塔柱为铜管戴菌，板式排气筒塔架10 见图108.63 。.59节点、平板绞z梁式横隅z悬挂 整体吊装式简体与平台连接为承挖式 1989年52 续表 塔架结构特征培量架，用钢自期报，周工间吊程装名方称法、
12、窑建称成时、备注序号简图t 事一一电跚-三角折棱钱形B柔性交耳膜籽sAJ卡L十VA币eA叫-T weh . ,E.g -.。_ _ _ 0- 搏气筒塔架挂面图国12固11火炬培架立面固56 本咬牙俨且+vAH川。.句wqEwe-忿lI 囡面立架塔-炬1火iJ-4 二配.-n帆行卡3t.; . . 双. . !,. l 。.Ne火炬曙架立面固固13!A户Jl 11:. 、俨吁veA叫.四。.旦:.!.b-b 卡斗e y e-57 i 10.0 火炬塔架立面围固16火炬塔架立面图!20. ( 固152.2 培搞体形2.2.1. 2.2.2 迄今为止在化工工程设计中最常选用的塔架体形有2三角和四边听
13、棱柱形、三角和四边直棱柱形.优先选用三角折棱柱形包括三角直棱柱形塔架的主要理由如下3(1)从塔架的平截面来看2a.只要三角形平截面的边长取得合适，一般可以满足工艺布置以及筒体、管道维护与检修的要求.b.塔柱距离平截面形心远，能够充分地发挥钢材的作用.同时，三角形塔架比四边形塔架杆件少、节点少，用于维持平截面几何稳定的横隔可以减少.并且平台蜒的跨度也相应减少.总之，用钢量和防腐工程量都可相应减少达10%以上，既能节约投资，又加快进度、保证质量.C.按空间体系分析，三支点塔架的整体稳定性较好，对基础沉陷不敏感，如就位后需要调整也方便可靠.d.三角形塔架已成为几何不变形状，刚度好，抗扭能力强.(2)
14、从塔架的立面来看2a.塔架的计算简图如同悬臂梁一样，在风荷载作用下其弯矩图外形不是抛物线形，也不是直线形，而是一个近似于折线形.如果根据结构选型理论，将塔架立面形式做成与受力情况相符的折线形，就达到力与美相结合的最理想的程度，达到既受力合理又造型美观的效果.b.为方便搭架的制作与安装，塔面的变坡不宜过多，一般在大型塔架设计中，可取34个变坡值.其理想的变坡惶是按塔架每层弯炬(MI)与塔柱内力(NI)来确起平截面高度(hl)，即用式MI=Nihi来求h，的.当使腹抨受力最小时，所换算的垃度为理想的坡度值.2.2.3 火炬与排气筒的高度和位置，由环保与工艺等专业为主来确定.这在化工建设项目环境保护
15、设汁规定中已有所昆明.如z排气筒及火炬设施宜布置在厂区常年主导风向的下风但:11;排气筒的高度设计，除按工艺要求计算外，尚应结合地形、气象等因素综合考虑确定，排气筒的布置还应考虑与其周围关系，使排入大气稀择扩散后的废气污染物对其四周的建筑物和生活区的最高浓度，必须符合现行的工业企业设计卫生标准和大气环境质量标准的要求.火炬的塔架高度可比火炬的高度低10m左右，以此减少排放气体燃烧火陷的辐射热影响.一般在这种情况下，辐射热的温度约达900C，就可以不必考虑塔架钢材的低温回火现象和采用耐高温的防腐涂料.排气筒的塔架可比排气筒的高度低5m左右，以此减少排放的腐蚀性气体介质且在低压时对塔架顶部的腐蚀作
16、用，以提高塔架的使用寿命.在设计中，可参考化工设计中几种常遇有害物质如放标准表2)的数据，来确远塔梨的最小高度.58 囊2化工设计中几种常遇有害韧质搏戴标准序排放标i筐物E贡各称备注亏国排放筒离度，排kg放/h置，m 一45 66 60 110. 二氧化硫80 190 100 280 40 3.8 60 7.6 2 E毒化氢80 13 100 19 120 27 30 1,8 3 氟化物(换算成F)so 4.1 40 37 60 86 4 氮氧化扮(换算二Zl.W2)80 160 100 230 一30 5.1 5 氮50 12 30 2.5 6 氮化氢50 5.9 30 160 7 一氧化碳
17、60 620 l (JO 1700 注:.国家标准工业三应排放试行标准中的规定F59 2.2.4 塔架顶部的宽度，一般根据简体直径和支撑方式，及检查维修方便所需要的平台面积确定其尺寸。火炬由于考虑辐射热影响和豆换火炬头情况，其平台面积要比排气筒平台面积大，可只扩大最顶层平台面积，即只增加最顶部的局部宽度.另外，应重视火炬及排气筒在凤振和地震l!;j有鞭销效应的作用，对其塔架顶部要注意结构的平面布置，并加强构件的刚度与强度。当简体为悬挂式时，还不能忽视其重量的作用。2.2.5 从苏联的资料和北京工业建筑设计院新编的塔脆钢结构设计一书上，对塔架的底部宽度都规定按塔架高度的1/4至1/8范围内选用。
18、通常在化工塔架设计中，多数都按塔架高度的1/5至1/6决定其底部的尺寸。在上述范围内确应塔架的底部宽度，对j扫你!量影响不大a但对塔架的水平位移结构自振周期、基础的力情况，有比较显著的影响。2.2.6 依据工程实际情况和日本资料编写32.3 腹抨体系2.3.1 为使斜腹杆与塔柱、斜腹杆与水平IJ时1二相互之间传力路线请楚、节点构造简单和容易制作，参考日本资料并概括我国塔架设计经验，将其夹角范围定为350-55。之闹，2.3.2 如果塔架的塔面坡度是理想的，那么斜腹抨受力很小，一般由长细比控制.为能充分左挥斜腹柯:断面的强度作用，采取通过花兰螺栓施加预拉力，使之拉紧成为预加拉力柔性交叉脏柯:(即
19、花兰螺栓。这样，斜腹抨就不受长细比的li制，可选用较小的断面.当其在永久荷裁作用下，仍然保留一庄的残余拉力时，可视为刚性斜腹杆。因此，这种斜腹杆，在塔架设计时是应该被优先选用的，特别是在大、中型塔架设计中，具有更加显著的效果。( 1)能消除杆件的践余变形，使斜腹杆初始应力协调一致.(2)可加强塔架的整体刚度，避免产生松弛变形，以减少水平变位z同时，由于使斜腹杆拉紧，也减少其横向变形，克服了柔性交叉斜腹抨横向变形过大的缺点，(3)由于选用较小断面的斜腹杆，使塔架轻巧主次分明、线条清晰，并且还降低用钢量和节约投资.由于火炬塔架包括排气筒塔架的顶部有较大的水平集中力，在塔架底部接近地面的两个节间又有
20、较大的切力，或者还有较大的扭矩情况，所以采用刚性K形腹杆，以保证塔架!在这两部分Jl.有可靠的刚度。2.3.3 关于柔性交叉腹杆，前剧已经提及它的优峡点与作用，认为在小型塔架设计巾被采用是比较可行的e女n设计和施工精心，有可能进一步扩大使用范围.2.3.4 刚性K型腹柯:同柔性交叉腹杆相比，用钢量相应要多些，但从整体塔架设计来看，和顶Jm拉力柔性交叉腹杆相组合使用时，也是非常必要的。在化工塔架设订rl :x，J铜管结构的研究与应用日益得到重视.女n天津化工厂t4气筒塔架就是铜管结构，从上到下均为刚性K型腹杆形式，杆件连接采用球式和管式节点.这些成果己列入水规定，以便推广应用，可望通过继续实践与
21、研究，向中型塔架设计发展.60 2.3.5 刚性水平腹抨是与其它各种形式的腹抨一起组合起来共同工作，以提高塔架的整体性，减少水平位移.这种腹杆般按受压杆件计算，如兼作检修与体息平台以及横隔边梁时，还应考虑抨件受弯的作用.2.4 梓件戳面2.4.1 杆件截面形式是塔架设计的重要内容，它与以下几项指标有关.塔架对风荷作用很敏感.凤应力约占总应力的80%左右.风应力的大小除与风压相关外，主要取决于杆件的风阻.要想节约用钢量，需选用截面力学特性较好的杆件.为提高塔架的耐久性和减少维护保养工作量，应采用截面抗腐蚀能力强的抨件，( 1)设计各种塔架时，应优先选用铜管塔柱。因为，钢管同其它各种截面相比，抗压
22、屈承载能力高，而且各向同性，截面封闭，受压受扭均有利，同时，圃截面具有良好的空气动力性能，风荷载小.表3示出铜管中180x 12、2L三160x 10组成的方形截面和2丘160x 10组成的十字形截面的比较。表3三种，抨件截西比较情况之校商Z只每米民截ilii特征tl每件米风长但每米长表面m重量cm2 kg/m 飞Vr kg/m 比值m2 比值一二一一一二中180x 12 63.33 49.76 249.54 5.95 6.6 45% 0.565 44% 二二一二2LJ60X1日(方)63.00 49.76 218.72 6.27 14.56 100% 0.680 50% J 一2丘160XI
23、0(十)63.00 49.96 218.72 面.2714.56 100% f.280 100% 分析表3可知，铜管电lOx 12和2Ll!)OxJO组成的方形及十于形截面的截面E凡单位长度的重量及力学性能基本相同，i旦风阻仅为方形及十字形截面积的45%。由于方形及十字形截面风阻较大，引起籽件内力增长，而杆件内力的增长又要求力11大杆件截面，从而使结构重量约增加25%左右.另外，钢管表面积比方形战面减少12%，比十字形截面则可减少56%。因此，铜管结构的防腐涂料可相应减少F并且施工维修方便，质量也容易保证.(2)设计小型塔架，一般用单个角钢做塔柱ElJ可.女n:l!l特殊情况需要由角铜进行组合
24、截面时，宜选用封闭的方形截面.从前面的分析可知，封闭的方形截面在杆件的风阻和表哥积以及容易涂刷汕漆等方丽，都相应优于十字形截而，但由于封闭的方形截面在用角铜组合时，施焊工作量较大，因此未规定在中型塔架设计时选用这种截面。(3)塔性的抒件长短与故国大小，胆棍据内力和不超过允许长细比的计算来确定。依据以往的设计经验，优化选择杆件的截面尺寸，可从本条建议的长细比入手，以提高工作效率.2.4.22.4.4 对培架腹杆的设计，在条文*指出按图形选用析件截面，并明确建61 议以一般常用的长细比初步估算杆件截面的大小尺寸，这样有利于在初步设计阶段制定技术方案.到了施工图阶段，如果前期选型合理J掏造稳妥，其余
25、就只有进行验算，判断腹杆是否满足要求。2.5 节点构造2.5.1 塔架的节点构造是非常重要的，它涉及到钢结构的制造、加工、安装以及结构受力的合理性，通常采用板式、管式、球式.平板镜和锻腕等节点形式.这些节点形式反映了化工塔架设计所具有的特色，也表现了化工塔架施工所应有的特点.这是因为钢管结构在塔架设计中的兴起与发展，促进对杆件连接的研究与应用工作，从而产生了这些新颖的节点构造.2.5.2 一般钢结构的构件连接是通过籽件与节点板搭接焊接或者对接焊接，化工塔架这种特种结构的板式节点(如附录1所示参考图)，不仅要考虑到杆件与抨件的平面和立体连接，而且还要注意到保证塔柱的局部稳定和减少脏抨的偏心受力影
26、响。所谓板式接点，是通过节点板与腹杆平面承插焊接或者与塔柱立交承插焊接.这种板式节点构造，且然也存在杆件与节点板需要开槽口，比较费事，同时焊缝也较多，但在大型、中型和小型塔架的工程实践中，仍然被证明是可取和可用的.2.5.3 目前，已在焊接钢管结构的小型塔架设计中，使用球式和管式节点连接抨件。管式带点是将斜腹杆直接焊在水平腹抨上.当节点上汇交的杆件较少，斜腹杆的管径也较小时，采用这种节点下料并不困难，是一种方便的连接方式.但当斜腹杆的管径较大时，国内无理想的下料机具，下料较费工，精确度也差，质量难于达到要求。球式节点是通过钢球对接焊接塔柱、水平腹抨和斜腹杆.这种节点有以下的优点:(1)风阻减少
27、.在风荷载作用下，从理论上讲，球比管的体型系数应该豆小。如在同一节点处，球式节点的风荷载仅为板式节点的41.7%(详见表。-费4球式和缸式节点的凤阻与囊面积比较情现节点挡风l休m系数只应比较表商织比较系数KP 只阻，kg I 比值l 表面织，ml!比值中40012球式节点。.132O.36SXO.4XO.014板式节点。.1461.3 20.48 100% 0.694 I 100% (2)杆件下料方便。与球式节点连接的铜管，只需切割端困垂直于杆件的轴线，可一次准确下料.(3)拼装方便焊缝少.球式节点连接只要对准轴线位置，球体能够连接任何方向的抨件，并可以自然地对中，不严生偏心.同时其焊缝长度短
28、表白，质量也容易控制.(4)杆件的计算长度减少.因为球式节点的刚度大，与其连接的抨件实际长度小。62 计算长度取值按表5.表5球式和扳式节点的焊缉与计算长度比较情况节点重量| 节点焊缝长度轩件计算长度节点刚度kg cm 斜杆中400X12球式节点44.59 320 各肉相同。.7L。.365xO.4xO.014板式节点45.18 885 平窗外刚度差1.0L O.8L (5)除锈防腐方便，能确保防腐工程的质量。球式节点的表面积比板式节点小36% (表4).同时防腐外形最佳，端部封闭，既节约费用又容易保证质量。一般节点处最大管径与球径之比为1:3.当球式节点用于大型和中型塔架时.会因塔柱管径大，
29、使球径剧增。这将给钢球的制作等带来许多问题，在待试验研究解决。2.5.4 大型、中型和小型等各种塔架，一般是通过平板饺与基础连接固定，当采用高空组装塔架时，无论是分片组装还是分段组装，都选用平板钱。当采用A型和I型整体吊装塔架时，通常用二个钱腕和根据塔架体形再决定用几个平板统共同固定塔架，2.5.5 较腕是专门为A型(包括Etn整体吊装珞架所设计的注接形式。其组成是由上下两部分钱腕通过转铀连成整体较阶七较腕部分焊在塔架性脚上，与其成900方向，出螺栓连接回j扒柯.;下钱腕部卦r且过地!即螺栓直接因也在基础上。因此，转动扒杆便可带动塔架旋转就位2.5.6.筒体与检修和休息平台以及-tp(隔的j主
30、挠，应根据王艺要求选用自由式、沿道式、承托式等节点形式.简体分为自立式与悬挂式两种情况。简体总是通过平台和横|桶采取柔性支承扶应与固定简体，以使其安全稳定工作柔性自由式节点，是在水平方向利用乎台梁把自江式简体央紧，不需固定，能传递水平力，而在垂直方向可以上下自由活动(1山变位.滑道式节点如图17所示，是将自立式简体用情道与-f台梁相应。但在使用阶段罔风荷作用，筒体要产生晃动现象.这时需要用螺栓顶紧，加以回泣。当简体为悬挂式时，应采用承托式节点(图18)连接简体与平台染，即把简体支撑在平台梁上.但承花板要开椭圆形螺栓孔，使简体在水平方向存在1小的问隙变位，而在垂直方向能向上自由伸缩。2.6 横隔
31、设置2.6.2 为了保证塔架平截面的几何形状不变及塔拉的稳屯，必须设置一起数量的横隔.尤其是四边折棱柱形和四边直棱柱形的塔架，更应该沿着其垂直方向设置横隔。具体要求如下z( 1 )一般在塔架最顶层以及塔面变坡处，受力情况复杂且构造也薄弱.为此，规定必须设置横隔.63 图17平台!I/ 固18( 2)其余部位只需捕足掏造要求，每隔23个节间设置一道横隔即可.3材料3.0.1、3.0.2参考钢结构设计规范编制。3.0.3 系指建在低温地区的塔架，一般要作钢材冷脆的断裂力学分析。否则，会因塔架的冷脆断裂破坏，造成化工生产的不应有的损失以及带来所排放的易燃易爆和有害气体liJ:榻的危害。钢材的冷脆不仅
32、与温度、荷载特性有关，而且与铜版厚度(或圆钢直径)、焊接质量、节点形式等有关.因此，对塔架应选用抗低温冷脆断性能较好的钢材.在结掏设计中要避免应力集中，制作安装过程中要采用合理工艺措施，减少结构的残余应力F对构件要严格检验，运输和吊装过程中，应避免冲击荷载施加在结构上.塔架在随机风荷载的作用下，有一定的动力效应，但冲击作用远比轻级、中级工作制吊车果所承受的冲击作用小，风荷载作用时间短、频率低，因此应力腐蚀低，且大风与很低气沮同时出现h概率较小。所以，对塔架钢材选用所规定的计算温度分界值是可行阳。科研成呆表明3号镇静钢具有良好的抗低温脆断性能.当裂缝容限约18mm时，15mm厚的;3rilJ板在
33、量倪不大且边卒不大的冲击荷载作用下，在温度一500C条件下仍能安全工作o3号出l!J左钢也有一庭的抗低温脆断性fl旨，当裂缝容限约IOmm时，15mm厚的A3F钢握在外冲击荷载作用下，在温度-400C条件下仍具有可靠的安全性.工程实践也证明，在黑龙江和吉林等低温地区所建立的塔拖结梅，许多是采用普通3号钢作为主要受力材料，至今未发现有低温断裂现象。不过，对建在计算且度低于-200C地区的火炬及排气筒塔架，所选用的钢材除满足3.0.2要求外，还需要具有负温冲击韧性的保证.3.0.4 参考工程实践经验编制。3.0.53.0.7 依照钢结构设计规范编制。64 4防腐蚀4.0.1 塔架直接暴露在大气中，
34、特别是在化工生产区内，不仅要受周围环境的影响，而且更会遭受火炬的辐射热和排气筒排放的带有腐蚀性气体的侵蚀，锈蚀后将会严重阵低结构的承载力和缩短使用年限(表的.因此，在塔架设计时，必须采取相应的防护措施.袤6钢材腐蚀速度与掏件承载为损失的关系钢材平均腐蚀速度承载力平均每年损失腐蚀程度(mm/年(%) 经微满蚀0.5 15.0 措施之一，最好选用抗腐蚀性能强的16锺铜钢.但目前这种钢材国内生产量少，且价格也高.措施之二，从结构型式、杆件截面组成、节点构造等方面，尽可能地满足抗腐蚀的需要和规定.除上述两种措施之外，一般应按塔架遭受腐蚀性介质作用及大气环境影响程度，采取在结构表面涂刷(喷涂)耐腐蚀涂料
35、的防护设计.4.0.2 选择耐腐蚀油漆的根本目的，旨在经济耐用和方便施工维修。(1)对塔架主要考虑气相腐蚀.气相介质包括酸性气体.酸雾、腐蚀性粉尘和气溶胶.因其性质、浓度和作用的情况不同，将对钢材产生强弱不等的腐蚀现象.通常这是电化学腐蚀.当相对湿度小于40%时，钢材腐蚀速度极小，当相对湿度在7580%时，钢材最容易锈蚀。0.2的情况，可采用比单管的基本K值0.7略大的数也作为依据，建议按K=0.8;对于WOd2- 02) c (02-02) cosY 111= 1 +号。，2叫Y( 4 ) ( 5 ) (6) ( 7) ( 8) 图22( 9 ) 77 因式中号02时为高阶微量值，可略去不+
36、1，故 , ciu o 俨lv、，何左, AHU ., nHV ，、, . 8-3 = fe AU 、，AV l ，、式中:0-为B点移动之后的垂度.所以，当B点上下移动h垂直高度时，M= lh sin ，故按下式计算zlh=车1(02-02)叩?J Sln T 固235绳索内为计算a.已知条件图24)78 、咽，3A A ，、同样，当B点左右移动lh水平距离图23时，M = lhcos，故也按下式计算zAh=l(02-mwy绳索弹性变形为zlT l = L: EA 式中:A一一绳索截面积，E-一弹性摸量.( 13) 。非且l圈24T 拖拉绳中21)自重qo丐1.55kgf/m耳绳(c16)自
37、重qo = 0 .8kgf/m 火炬头设附件总重6.733Tf. 前拖拉绳水平距离136风、顶部垂线夹角52飞后拖拉绳水平距离112m，顶部垂线夹角500，龙门架高度14m，总重1.6tf. b.计算绳索内力(图25)()拖拉绳。初拉内力z当前拖拉绳力为T控制垂度为8=4%时，绳总重为zG=一旦旦L一=1.55x 136 slnsin520 =256=0.256tf 水平力用式(1)计算z0.256 H = v.i. = 0.8tf 8xO.04 -. e 25 固绳索上、下端拉力用式(4)式计算ET 1 = 0 8v 1 + (4 x 0.4土地(900-520) 2 _ 1.05tf (上
38、0.9tf (下0.8 =一-一一-=0.16I .05 - . cos 此时，后拖拉绳力Ta根据龙门架镜点弯矩平衡条件，即立M=O时:1.6/2 x t 4/2 x siJ:!.lO. + i.05 x 14 x sin59.6 0 4 x sn400 Tz = =1.511tf (上=.023 82 用式(1)和(4)计算垂度。z: AUF a每-mU田-ec-av /一2- -hv u一川pa-00 =句:2LxJ1+H= (482 + tg40. )Z t .517 19 (h = 0.0251 = 2 .57% 下端力T2用式(4)计算:T!=，0283 . I z = : X ,.
39、 1 + (4xO.0257-tg40)Z 0 , 0257 v =J , 367tf (下b.吊装火炬头时，后拖拉绳附加力T仍用M=0的条件T= ，732/2号14号sinl4。= .267tf 14xsin40 当前拖拉绳仍保持。=4%垂度，松弛后应拉紧时，后拖拉绳的附加力可直接叠加!到初态拉力中，即zT 2 = T T = 1.517 + 1 .267 = 2. 784tf 故期式(4)计算z0 , 0283 . I 2.784 =.一一一一一-x ,/ 1 + (49什tg40。户。;。= 0.0137 = 1.37% H=_l , 55 x 112/coS40=2.067tf 8 x
40、 1 000 x 0 , 0 37 - 下瑞拉力Tz为zT! =_Q.0283 I 1 = -=.!X ,/l + (4XO, 0137-tc400)2 0 , 0137 v =2.625tf C.验算吊装时龙n架顶部的平衡当开始吊装火炬头时，由于后拖拉绳的拉紧使龙门架向前倾斜，那么究竟倾斜多少?会不会影响吊装稳寇?为此需要验算龙门架顶部的永平位移值.其顶部的水平位移取决于后拖拉绳的拉紧程度和绳索的弹性变形，因此用式(12)和(13)来计算tf1 h =孚X11200 X (0.02572一0.01371)X cos240。 1200/coS40o X 1267 : -.V +8.286f5.
41、86 1 .8 X 10 X I Y 54 .刊.: 14.15cm d.耳纯力已知耳绳水平距离L=138m，下端斜角=34，.60，纯白重q0 = 0.89kgf/m，其绳总量为zG:.0.89X 138/cos34、60: 149= O. 14 9t f 用式(1)计算H:80 H=_0.4? =一-一一=0.4648XO.04 再用式(4)来计算:2_0.610(上)T=0.464X八十(4X0.04土tg34.60) = : 525T) O. 464 =一一一= 0.76 0.610 当龙门架翻转时，架顶部抬高量6h=20cm时，耳绳的垂度矿用式i十(11)计算:=iO.5。O. 2二
42、:阳川口(0.0札82)Xc山6。e =0.0342=3.42% 用式(1)计算:0.149 H=一一-一一=0.5758XO.0342 用式(4)计算:1 0.743(上)T=O. 575X -11十(4XO.032:l: tg34. 60)1=一一一一0.659(下)6 T=O. 743-0. 61 =0. 133tf 增加的耳绳附加力e.龙门架作用的力垂直力:吊物N)=6. 733/2Xcos14。=3.266 问前后拖拉绳，包括附加力为: oo.-TNz =1. 05XcQs59. 6。十2.784Xcos37. 9。=2.728 N3=0. 8XcoslOo=O. 79 自重 N4= 1. 74 牵拉绳力 Ns=O.61 耳绳力 v= Ni=9. 134tf 总垂直力H=9.134Xsin100= 1. 586tf 总水平力作用于龙门架上的诸力已明确，继而计算龙门81 26 |tl 1图架内力和塔架内力，这些内力可用计算机计算。根据龙门架的内力分析，其杆件截面选择为图26。
