柯建平
镇海石化工程股份有限公司 浙江宁波 315042
摘要：结合中石化安庆分公司500万吨/年常减压装置项目中的减压塔基础设计分析框架式塔基础的设计思路，重点分析计算时框架顶面的荷载取值问题。
关键词：框架式塔基础；减压塔；荷载取值
1、引言
石油化工塔型设备在石化行业内的应用非常广泛，而塔设备在石化生产工艺中起着十分重要的作用。最常规的塔型设备基础一般高出设计地面不大于0.5m。根据《石油化工塔型设备基础设计规范》表1要求，当塔基础顶面标高大于3.0m且塔体外径大于3.0m时应做成框架式结构。常减压装置是石化企业的必备装置，其中的减压塔基础顶面标高一般均大于10m，基本均按框架式进行设计。框架式塔基础分为环形框架结构和方形框架结构两种，下面结合安庆石化常减压项目中的减压塔基础谈谈采用方形框架结构作为塔基础时的设计思路及计算方法。
2、设计条件
设备专业提供条件如下：
根据配管专业要求，减压塔101-C-400的设计地面相对标高为0.000，基础顶面相对标高为16.700m。
3、设计思路分析
因本工程减压塔101-C-400基础顶面相对标高为16.700m，且塔直径大于5m，根据《石油化工塔型设备基础设计规范》，本塔基础势必为框架式。根据条件可知，本框架高为16.7m，其上塔体高度约为47m。鉴于目前行业内没有计算软件能够实现框架与塔体统一建模并进行内力分析，故而如何合理的计算塔体设备在各种工况下对框架顶部产生的内力成为本工程最重要的课题。
面对这个问题，通常采用行业内的计算软件（落地式独立塔基础程序CTCAD）分析模拟并计算出塔底亦即是框架顶部的荷载组合。并结合手算结果分析比较软件数据的准确性。
4、结构计算
4.1 独立式塔基础荷载计算
通过CTCAD建模，输入设备及配管专业各项条件，结合地质勘查报告输入风荷载、地震信息等。计算结果数据如下：塔体设备的基本自振周期为0.998s；塔型设备的加权平均重心高度48.667m；
基本风压作用下风荷载标准值
主要构件尺寸如下
框架柱1500mmX1500mm；顶层框架梁1350mmX1650mm；其余层框架梁750mmX1000mm，通过PKPM软件整体建模计算。尽管通过塔基础计算软件得到了塔底的内力组合，但如何将这些荷载准确的输入给框架又成为本次结构设计的重点。因塔体设备与混凝土框架是通过底部预埋螺栓连接而成，故而塔体传给框架的荷载势必通过螺栓传递。本项目中，根据设备专业条件，塔体底部共设置M64螺栓24个。
《石油化工塔型设备基础设计规范》提供了塔体荷载在螺栓处分配的计算公式。竖向荷载作用下直接按螺栓个数平均分配Pa=FT/n1。弯矩作用下计算方法在规范附录C中列表表示，24个螺栓形式下共计6组不同荷载结果，分别为MT/12r0；
MT/12.42r0；MT/13.86r0；MT/16.97r0；MT/24r0；MT/46.36r0。至此完成荷载计算任务。
经PKPM整体计算分析，框架最大位移与最大位移比均满足规范要求。本项目框架柱实际配筋6032，并设置芯柱500X500（配筋1228）。框架柱外层主筋采用机械连接做法，芯柱内纵筋采用一次搭接做法。整体结构设计做到了安全、可靠、经济、有效。
5、结束语
根据本工程的计算方法，框架式塔基础能满足规范各项要求，经过三年的生产运行装置内的各项生产指标均满足业主预期目标。
参考文献：
[1] SH3030-2009，石油化工塔型设备基础设计规范
[2] GB50009-2012，建筑结构荷载规范
[3] GB50010-2010，混凝土结构设计规范
[4] GB50011-2010，建筑抗震设计规范
论文作者:柯建平
论文发表刊物:《基层建设》2016年2期
论文发表时间:2016/5/30
标签：荷载论文; 框架论文; 塔基论文; 设备论文; 螺栓论文; 标高论文; 设计规范论文; 《基层建设》2016年2期论文;