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摘要：石油化工塔型设备是石油化工行业常用的一类设备，本文通过实例，计算分析了某个自重较小且高度较高的塔型设备基础设计的特点。
关键词：工业厂房；结构设计；抗震分析
引言：
石油化工塔型设备是石油化工行业中很常见的乙类设备，本文浅谈石油化工塔型设备基础的结构设计，塔基础的类型，并根据塔设备的受力特点，对塔基础结构设计方案做出选择，以达到优化设计的目的。
石油化工塔型设备是石油化工行业常用的一类设备，它对整个流程的生产能力、产品质量、能耗与原料消耗、环境保护等，均会产生重大影响。据统计，石油和化学工业的能耗占工业总能耗的很大部分，其中约60%就用于精馏过程，而精馏过程是由塔设备来实现的。塔设备投资约占化工、石化项目总投资的 30%～40%。塔设备的分离效率，在生产中对产品的纯度、产品的回收率、工业过程的能耗等，都起着至关重要的作用。一般可以分为：落地塔、底部框架塔、侧部框架塔和排塔等几种类型。最常见的形式是落地塔和排塔。
塔型设备基础的设计中应首先明确荷载的取值，塔基础上的荷载可分为两类：
永久荷载和可变荷载，永久荷载包括结构自重、各种管线及保温重、附设在设备上的平台、栏杆、梯子重等；可变荷载包括风荷载、平台活荷载和充水荷载。地震区设计时还应考虑地震作用荷载。
计算结构构件的强度、稳定性和连接强度时，应采用承载能力极限状态下荷载效应的基本组合。承载能力极限状态下，塔基础应分别按照正常操作、充水试压、停产检修和地震作用四种工况进行效应组合，取其最不利情况进行构件设计。
正常操作状态下，荷载组合应包括塔体的永久荷载、塔体平台活荷载、风荷载和塔体基础自重；充水试压状态下，荷载组合应包括塔体的永久荷载、塔内充水重塔体平台活荷载和塔体基础自重；停产检修状态下，荷载组合应包括塔体的永久荷载、塔体平台活荷载、风荷载和塔体基础自重；地震作用状态下，荷载组合应包括塔体的永久荷载、塔体平台活荷载、风荷载、地震荷载和塔体基础自重。
在塔型设备地基与基础设计时，应注意以下几点：
1、和大部分的地基承载力验算相同，验算塔基础的地基承载力时，应采用正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。
2、在充水试压及正常操作状态下，塔基础底面不应出现零应力区，而在另外两种工况下，允许出现零应力区，但同时规定零应力区的面积不能大于基础底面面积的15%。
3、塔基础设计时，应进行地基变形计算，此时荷载效应应曲正常使用极限状态下荷载效应的准永久荷载，并且不考虑地震作用和风荷载的影响。
接下来通过一个实例来探讨塔型设备的地基与基础设计。
1.主要设计参数
1）设备参数：某石化项目丁醇回收单元丁醇塔，塔身高度41.3m，直径1.6m，设备净重600KN，操作介质重150KN，设备充水水重710KN。
2）设计参数：拟建场地位于西北某地，抗震设防烈度为7度，设计基本地震动峰值加速度值为0.05g，设计地震分组属第二组；建筑场地类别为Ⅱ类，场地反应谱特征周期值为0.40s。场地土为二级非自重湿陷性黄土，基本风压为0.4s。
3）设备专业提供的荷载值见下表1
表1 设备荷载表
2.地基承载力计算
地基处理方案为整片换填素土及3：7灰土，处理后的地基承载力特征值不小于180kPa。设计采用圆柱式塔基础，底面直径为6.8m，基础埋深2m，基础自重及覆土重量为1719.81KN（⑧）。各种工况下，塔基础的荷载效应组合值如下：
正常操作工况下，塔基础荷载组合为：③+④+⑦+⑧；
充水试压工况下，塔基础荷载组合为：②+0.15X④/0.4+0.15X⑦/0.4+⑧；
停产检修工况下，塔基础荷载组合为：①+④+⑦+⑧；
地震作用工况下，塔基础荷载组合为：③+0.2X④+⑤+⑥+0.2X⑦+⑧
按照上述荷载组合计算的荷载组合值见下表2
表2 基础荷载组合值
结束语：
通过表中的计算值可以看出：本工程中由于塔体较高且自重较低，对设备基础起控制作用的荷载工况是停产检修，应当依据这个工况进行基础的设计。
参考文献：
[1]《SH_T3030-2009石油化工塔型设备基础设计规范》
[2]《GB50007-2011建筑地基基础设计规范》
[3]佐艳梅.浅谈石油化工塔型设备基础的结构设计及设计要点【J】.中国石油石化，2017（08）：142-443
论文作者:马栋
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/4/26
标签：荷载论文; 组合论文; 设备论文; 基础论文; 工况论文; 自重论文; 塔基论文; 《基层建设》2019年第5期论文;