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摘要：在石油化工设计中，由于近年来国家大量投入石油化工装置建设，并且，设计任务往往存在工期紧、任务量大、反复修改的特点，加上绘图工作量大，设计人员真正用来进行计算、校核电算结果的时间少之又少，这导致一些不合规范的错误时有发生，且流传广泛，给结构留下了许多安全隐患。定期对自己的图纸、计算书进行总结不失为解决这种不良现象的一个好方法。本文分析了石油化工钢结构设计常见问题及对策。
关键词：石油化工；钢结构设计；对策；
石油化工类土建结构设计面临的任务往往比较繁杂，其中又以钢结构居多，而设计人员常常将程序的计算结果不加推敲就直接用于设计，但该软件主要面向民用建筑市场，不能很好的考虑各行业专业规范的特殊要求。
一、产生原因
归纳了一下产生问题的原因，大致可以分为以下几类：
1.忽视了规范的细节。这些细节可能分散在规范各章各条不醒目的地方，甚至分布在不同的规范里，再加上不是强制性条文，因此极易被设计者忽视。
2.不了解计算软件内的基本假定，误以为程序内默认的基本假定与工程结构相一致。
3.设计者认为规范个别条文要求过严，认为以前这么做的，没出事，所以，这么做也没有问题。
二、石油化工钢结构设计常见问题及对策
1.未注意到单面连接的单角钢设计时的特殊性。桁架上弦水平支撑、轻型桁架腹杆、柱间支撑常用单角钢作为受力构件，按照我国现行规范，单面连接的单角钢与节点板之间的焊缝强度设计值应乘以0.85的折减系数，计算轴心受压状态下的稳定性时，角钢的强度设计值应乘以一个与长细比有关的折减系数，但考虑了这个折减系数后，可以不再考虑弯扭效应。
2.对寒冷地区钢结构抗脆断措施没有足够重视。北方地区的管带、构架设计工作温度可以达到零下20℃，结构设计时，应尽量增加措施减少结构的应力集中，尤其是焊缝不宜过于集中。下面是几条常见措施：桁架节点板上，腹杆与弦杆相邻焊缝焊趾间净距不宜小于2.5倍的节点板厚度，T 形对接的节点板对接焊缝处，节点板两侧宜做成圆弧状并打磨，对接焊缝的质量等级不低于二级[1]，构件拼接部位，拼接构件自由段的长度不小于5 倍[1]拼接件厚度。
3.设计计算。某工程结构计算依据规范进行设计计算，计算模型分为生产装置整体分析和单个模块吊装分析。生产装置整体分析，是对整个装置系统在位状态的计算分析，整体装置的结构体系为框架支撑结构体系。每个模块为一个刚性框架，底部模块柱脚为铰接节点，上下两层相邻模块单元以铰接节点连接，水平相邻模块间以刚性杆件连接，连接杆件两端与模块铰接。设计荷载包括结构自重、设备自重、设备操作重、充水重、管道荷载、平台操作活荷载、风荷载、地震作用等，整体计算模型如图1所示。单个模块的吊装分析是为了确保模块在吊装过程中不发生翻转、摆动、倾斜的状况，并核算构件在吊装过程中，是否能够满足强度和挠度的要求。吊装分析是取不同类型的模块进行吊装工况的模拟计算。吊装工况的计算模型，首先需要根据结构形式、起吊设备的吊装能力，确定吊装的方案，确定平衡梁的形式，吊点的数量和位置。吊点吊耳的选择设置应满足下列条件: 保证钢结构框架吊装工艺的顺利实施; 吊点位置选择应设置在钢结构框架最理想的受力点，保证钢结构框架的局部受力，通过横梁斜撑等分散传递框架单元整体均匀受力，控制钢结构框架单元的自身刚度，强度和变形在允许范围内。
（图1）
3.未进行节点域抗剪强度。如果节点域强度不满足要求，应对柱节点域腹板局部加厚或者设置斜向加劲肋，也可以采用梁端加腋的方式扩大节点域范围。在工程结构中，上下模块的连接节点采用铰接节点设计，每个铰接节点经过计算，采用4 个10.9 级摩擦型高强螺栓连接，为避免此连接点处出现刚性短柱，上部模块的底梁与下部模块的顶梁在拼接时，应相互贴紧。柱脚节点也同样采用铰接节点，并且同样柱脚与底层模块底梁之间应避免出现刚性短柱，并且为使得施工方便，地脚锚栓应穿过底梁，在梁上部连接。这样的节点形式实际已经为半刚性节点。由于模块的安装为多柱脚同时安装，所以对模块加工精度要求和地脚锚栓的埋设精度都提出了较高的要求。如某工程项目中，采用了化学锚栓具有抗拉强度高，施工方便快捷的特点。采用化学锚栓的施工顺序，先进行混凝土基础的施工，养护完成后，可在混凝土上按照化学锚栓要求进行钻孔，模块安装就位后从底板的锚栓孔灌入化学粘结剂，再插入化学锚栓，待化学粘结剂固化后，拧紧锚栓即可。吊耳节点，根据吊装计算模型中，吊点的设计位置，以及对应的受力，进行吊耳节点设计。本项目中，吊耳节点，采用可以拆卸的栓接吊耳节点。并且吊耳节点的安装点，即为模块与模块的上下连接点位置，这样下层模块吊装完成后，拆除吊耳并将这些吊耳节点用于上层模块的吊装就位。整体模块安装完成后，即可拆除全部活动吊耳。这样可以节省吊耳节点的加工，并使模块更加简洁美观。斜拉杆设计以及连接节点，本项目中在横向和纵向均设置了交叉斜拉杆支撑，且在模块的吊装工况，需设置临时的斜拉杆支撑。斜拉杆采用UU 型钢拉杆，钢拉杆与模块通过销轴连接，钢拉杆可通过拧动中间的连接件进行长度调解，使钢拉杆张紧。吊装时安装的临时钢拉杆，可在模块就位后拆除，然后安装在永久支撑的位置。这样可以减少拉杆的数量，降低成本。模块连接的计算简图和节点形式如下图2。
（图2）
4.未对越层钢支撑作特殊处理。钢支撑在SATWE 中是默认为两端铰接的，对于越层钢支撑，用户常常忽略这一点，同样造成与同一节点相连的构件（这里为上下层的两段支撑）均为铰接的情况，为避免这种情况，用户应在SATWE前处理的“特殊构件补充定义”中将越层支撑设为两端固接。另外，若把一个节点处所有构件均设为铰接，这样就出现了与同一节点相连的杆件均为铰接的情况，这在程序中是不允许的。
5.低矮房屋风荷载未按门式刚架规程取值。门式刚架规程是专门为低矮房屋设计制定的，其风荷载体形系数的相关取值更加合理，计算低矮房屋风荷载时应按门规取值。此处低矮房屋的定义为：一是屋面平均高度不大于18 m；二是檐口高度不大于房屋的最小水平尺寸；三是屋面坡度不大于10°。按两本规范计算出来的风荷载差别在于：对于迎风面的风压力荷载规范取值较大，屋面和背风面的风吸力门刚规程取值较大。
结构设计人员不仅要具有扎实的结构设计能力，更应具有相应的钢结构加工、安装的经验，重视专业间的协调配合，只有这样才能满足于工钢结构设计的要求，确保工业工程项目的顺利进行。
参考文献：
[1]杨建国，叶建国，祁海珅，刘志东.高强度建筑钢拉杆的应用与研究[J].钢结构，2015，(5) : 26－2．
[2]李才昂,丁峙 ,李和华.钢结构连接节点设计手册[M].（第二版）.北京：中国建筑工业出版社，2015-04.
[3]陈友权，魏潮文.门式刚架轻型房屋钢结构设计与施工疑难问题释义[M]. 北京:中国建筑工业出版社，2013-08.
论文作者:张静
论文发表刊物:《基层建设》2016年6期
论文发表时间:2016/7/8
标签：节点论文; 模块论文; 钢结构论文; 拉杆论文; 荷载论文; 结构论文; 构件论文; 《基层建设》2016年6期论文;