標準編號:	SH/T 3055-2017
中文名稱:	石油化工管架設計規范
英文名稱:	Design specification for pipe supports in petrochemical engineering
行業分類:	SH    石油化工行業標準
發布機構:	中華人民共和國工業和信息化部
發布日期:	2017-07-07
實施日期:	2018-1-1
標準狀態:	valid
替代舊標準:	SH/T 3055-2007 石油化工管架設計規范
翻譯語言:	英文
文件格式:	PDF
中文字符數:	30000 字
翻譯價格(元):	2800.0
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Codeofchina.com is in charge of this English translation. In case of any doubt about the English translation, the Chinese original shall be considered authoritative. This specification was revised by the drafting group according to the requirements of Plan for the development and revision of the fourth batch of professional standards in 2014 (GONGXINTINGKE [2014] No.236) issued by the Ministry of Industry and Information Technology of the People's Republic of China, through extensive investigation, careful summarization of practical experience, reference to relevant international and foreign advanced standards and extensive solicitation of opinions. This specification consists of 9 clauses and 2 appendixes. This specification covers the following main technical content: basic requirements, pipe rack loads and seismic actions, calculation of pipe racks, pipe rack design and construction, and pipe sleeper design. This specification is a revision of SH/T 3055-2007 Specification for design of pipe supports in petrochemical industry, and the following main technical contents have been revised with respect to this specification: ——The original specification has been comprehensively revised and supplemented according to the relevant national norms promulgated and implemented in recent years; ——The relevant requirements for wind load calculation have been modified; ——The calculation of horizontal thrust has been improved; ——The requirements for seismic design have been improved; ——The original specification has been comprehensively revised and supplemented according to the feedback from relevant units during the implementation of the current national specification and the original specification. China Petrochemical Corporation (SINOPEC) is in charge of the administration of this standard, Technical Center Station for Architectural Design of China Petrochemical Corporation is responsible for the routine management, and SINOPEC Engineering Incorporation is responsible for the explanation of the specific technical contents. In case of any opinion and suggestion in the process of implementing this standard, please send it to the routine management organization and the chief development organization for the reference of future revision. This specification was firstly issued in 1993, and this is the second revision. Specification for design of pipe racks in petrochemical industry 1 Scope This specification specifies the basic requirements for structure design of pipe racks in petrochemical industry, and requirements for loads and seismic actions, calculation of pipe racks, pipe rack construction and pipe sleeper design. This specification is applicable to the design of pipe racks and pipe sleepers in petrochemical and coal chemical engineering. It is not applicable to the design of pipe racks with pipeline themselves as stressed structures and of other large cross-over pipe racks across the rivers. 2 Normative references The following referenced documents are indispensable for the application of this specification. For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition (including any amendment) applies. GB 50007 Code for design of building foundation GB 50009 Load code for the design of building structures GB 50010 Code for design of concrete structures GB 50011 Code for seismic design of buildings GB 50017 Code for design of steel structures GB 50046 Code for anticorrosion design of industrial constructions GB 50160 Fire prevention code of petrochemical enterprise design GB 51006 Load code for design of buildings and special structures in petrochemical industry SH 3137 Technical specification of fire protection for steel structures in petrochemical industry SH 3147 Specification for seismic design of special structures in petrochemical industry 3 Terms and definitions For the purposes of this specification, the following terms and definitions apply. 3.1 pipe rack generic term of various structures supporting overhead pipelines or cable trays 3.2 pipe sleeper pier structure supporting pipelines or cable trays 3.3 sliding pipe rack pipe rack connected with pipeline support in a sliding or rolling way, with relative displacement allowed between the pipeline and the pipe rack 3.3.1 rigid sliding pipe rack single-post sliding pipe rack (column) whose horizontal displacement at a changed temperature cannot meet the temperature distortion requirement of the pipeline due to its large longitudinal anti-lateral stiffness, so relative displacement is allowed between the pipeline and the pipe rack 3.3.2 flexible sliding pipe rack single-post sliding pipe rack (column) whose horizontal displacement at a changed temperature can meet the temperature distortion requirement of the pipeline due to its small longitudinal anti-lateral stiffness, so no relative displacement is generated between the pipeline and the pipe rack 3.4 fixed pipe rack, anchor pipe rack pipe rack connected with pipeline support in a fixed way, with relative displacement not allowed between the pipeline and the pipe rack 4 Main symbols For the purposes of this specification, the following symbols apply. 4.1 Symbols of action and action effect Fgk——the standard value for the pipeline axial horizontal thrust borne by the pipe rack (hereinafter referred to as the "axial horizontal thrust"); Fuk——the standard value for the equivalent horizontal thrust of the pipe rack converted along the pipeline axial displacement (hereinafter referred to as the "equivalent horizontal thrust"); ——the standard value for the pipeline horizontal thrust generated by the friction between the pipeline and the pipe rack; Ftk——the standard value for the elastic force of the pipeline compensator; Gk——the standard value for the load on the pipeline in normal operation; fa——the characteristic value for the foundation bearing capacity after correction; pk——the standard value for the average pressure on the foundation bottom; pkmax——the standard value for the maximum pressure on the edge of the foundation bottom; w0——the reference wind pressure; δ——the rack top displacement generated by the unit force acting on the rack top. 4.2 Geometric parameters d——the outside diameter of the pipeline (including insulation layer); ld——the half length of the pipeline between adjacent pipe racks in front and back. 4.3 Calculation coefficients kj——the tie up coefficient; n——the number of pipelines; n0——the number of the fixed pipelines; qvk——the standard value for the vertical evenly distributed load on the pipeline; ?——the swelling capacity of the main heat pipeline; μz——the altitude variation coefficient of the wind pressure; μj——the coefficient of the static friction between steels; μs——the shape coefficient of the wind load.

Foreword i 1 Scope 2 Normative references 3 Terms and definitions 4 Main symbols 5 Basic requirements 5.1 General requirements 5.2 Materials and other requirements 6 Pipe rack loads and seismic actions 6.1 Vertical loads 6.2 Horizontal thrust of pipeline 6.3 Wind loads 6.4 Seismic actions 6.5 Vibration loads 6.6 Combinations of load 7 Calculation of pipe racks 7.1 Single-post pipe racks 7.2 Longitudinal-beam pipe rack 7.3 Cross-over pipe racks 7.4 Special pipe racks 7.5 Pipe racks foundations 8 Construction measures 9 Pipe sleepers Appendix A (Informative) Calculation on basic natural vibration period of structure of single-post pipe rack Appendix B (Informative) Calculation diagrams for single-post pipe rack Explanation of wording in this specification Addition: Explanation of provisions

石油化工管架設計規范 1 范圍 本規范規定了石油化工管架結構設計的基本規定、荷載和地震作用、管架計算、管架結構構造和管墩設計等。 本規范適用于石油化工、煤化工工程的管架、管墩設計。 本規范不適用于管道本身作受力結構及其他跨越江河的大型跨越管架的設計。 2 規范性引用文件 下列文件對于本規范的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規范。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本規范。 GB 50007 建筑地基基礎設計規范 GB 50009 建筑結構荷載規范 GB 50010 混凝土結構設計規范 GB 50011 建筑抗震設計規范 GB 50017 鋼結構設計規范 GB 50046 工業建筑防腐蝕設計規范 GB 50160 石油化工企業設計防火規范 GB 51006 石油化工建（構）筑物結構荷載規范 SH 3137 石油化工鋼結構防火保護技術規范 SH 3147 石油化工構筑物抗震設計規范 3 術語和定義 下列術語和定義適用于本規范。 3.1 管架 pipe rack 支承架空管道、電纜橋架的各種結構總稱。 3.2 管墩 pipe sleeper 支承管道、電纜橋架的墩式結構。 3.3 活動管架 sliding pipe rack 管道支座與管架為滑動或滾動連接，管道與管架之間允許產生相對位移的管架。 3.3.1 剛性活動管架 rigid sliding pipe rack 獨立式活動管架（柱）縱向抗側移剛度較大，管道由于溫度變化位移時，管架的水平位移不能滿足管道溫度變形的需要，管道與管架之間允許產生相對位移的管架。 3.3.2 柔性活動管架 flexible sliding pipe rack 獨立式活動管架（柱）縱向抗側移剛度較小，管道由于溫度變化位移時，管架的水平位移能滿足管道溫度變形的需要，管道與管架之間不產生相對位移的管架。 3.4 固定管架 fixed pipe rack, anchor pipe rack 管道支座與管架為固定連接，管道與管架之間不允許產生相對位移的管架。 4 主要符號 下列主要符號適用于本規范。 4.1 作用和作用效應符號 Fgk——管架承受的管道軸向水平推力標準值（以下簡稱軸向水平推力）； Fuk——管架沿管道軸向位移折算的等效水平推力標準值（以下簡稱等效水平推力）； ——管道與管架摩擦產生的管道水平推力標準值； Ftk——管道補償器彈力標準值； Gk——正常操作時管道荷載標準值； fa——修正后的地基承載力特征值； pk——基礎底面處的平均壓力標準值； pkmax——基礎底面邊緣處的最大壓力標準值； wo——基本風壓； δ——單位力作用于架頂時產生的架頂位移。 4.2 幾何參數 d——管道外徑（包括保溫層）； ld——前后相鄰管架間管道長度之半。 4.3 計算系數 kj——牽制系數； n——管道根數； no——固定管道根數； qvk——管道豎向均布荷載標準值； ?——主要熱管道膨脹量； μz——風壓高度變化系數； μj——鋼與鋼的靜摩擦系數； μs——風荷載體型系數。 5 基本規定 5.1 一般規定 5.1.1 管架、管墩的結構安全等級應為二級。管架、管墩結構的設計使用年限宜取50年。 5.1.2 管架、管墩的抗震設防分類應為丙類。 5.1.3 管架基礎、管墩的基礎設計等級不應低于丙級。 5.1.4 混凝土耐久性應符合《混凝土結構設計規范》GB 50010的要求。 5.1.5 管架可按下列原則分類： a） 按結構形式可分為：獨立式管架（可分為剛性管架和柔性管架）、跨越管架、縱梁（桁架）式管架、拉桿式管架、吊索式管架； b） 按管道在管架上的支承條件可分為：固定管架和活動管架； c） 按材料可分為：混凝土管架、鋼管架和混合管架； d） 按管架高度和管道振動特性可分為：普通管架和特種管架。 5.1.6 同時具備下列條件的管架可稱為特種管架： a） 支承直徑大于等于500mm的振動管道； b） 支承的管道根數不多于3根； c） 管架高度大于10m。 5.1.7 獨立式活動管架可采用剛性管架，亦可采用柔性管架。當管架較低或管道膨脹量較大時，宜按剛性管架設計；當管架較高且管道膨脹量較小時，宜采用柔性管架。 5.1.8 剛、柔性管架可按下列判別式確定： 剛性管架 Fuk≥Fgk……………………………………（5.1.8-1） 柔性管架 Fuk9m時 l0/200 l0/250 l0/300 橫、縱向鋼梁 l0/250 鋼桁架 縱向鋼托梁 l0/500 l0/400 懸臂梁 l/200 注1：表中l0為構件計算跨度，l為實際懸臂長度。 注2：如構件施工制作時預先起拱，在驗算撓度時，可將計算所得的撓度值減去合理起拱值。 注3：縱向鋼桁架的撓度限值可根據實際工程情況適當放寬。 5.1.16 當梁柱節點為鉸接時，混凝土管架柱計算長度，應按表5.1.16確定。 表5.1.16 梁柱鉸接混凝土管架柱計算長度 管架類型 單跨 雙跨 軸向 徑向 軸向 徑向 獨立式管架 單層 （1.25~1.50）H 1.50H （1.25~1.50）H 1.25H 多層 1.25H 1.25H 1.25H 1.00H 縱梁式管架 單層 1.00H 1.50H 1.00H 1.25H 多層 1.00H 1.25H 1.00H 1.00H 注1：表中軸向、徑向指管道軸線方向和直徑方向。 注2：表中（1.25~1.50）的取值，取決于管道對管架梁作用的大??；若管道重量大、根數多取小值，反之取大值。 注3：H-柱高度；對于單層管架，取基礎頂面至梁底的高度；對于多層管架，一般取基礎頂面至下層梁底的高度。 5.1.17 當梁柱節點為剛接時，混凝土管架柱計算長度，應按表5.1.17確定。 表5.1.17 梁柱剛接混凝土管架柱計算長度 管架類型 單跨 雙跨 T型架 軸向 徑向 軸向 徑向 軸向 徑向 獨立式管架 單層 （1.25~ 1.50）H （1.25~ 1.50）H （1.25~ 1.50） （1.00~ 1.50）H （1.25~ 1.50） 2.00H 多層 1.25H 1.25H 1.25H 1.00H 縱梁式管架 單層 1.00H （1.25~ 1.50） 1.00H 1.00H 多層 1.00H 1.25H 1.00H 1.00H 注1：表中軸向、徑向指管道軸線方向和直徑方向。 注2：表中（1.25~1.50）的取值，取決于管道對管架梁作用的大??；若管道重量大、根數多取小值，反之取大值。 注3：H-柱高度；對于單層管架，取基礎頂面至梁底的高度；對于多層管架，一般取基礎頂面至下層梁底的高度。 5.1.18 帶空冷管架的計算長度等于柱高乘以計算長度系數，計算長度系數應按《鋼結構設計規范》GB 50017的規定采用；其他鋼管架柱計算長度宜按表5.1.18的規定采用。 表5.1.18鋼管架柱計算長度 管架類型 單層 多層 軸向 徑向 軸向 徑向 獨立式管架 底層 （1.25~1.50）H （1.25~1.50）H 1.25H （1.25~1.50）H 中間層 1.25Hi 頂層 1.50Hi 縱梁式管架 底層 1.00H （1.25~1.50）H 1.00H （1.25~1.50）H 中間層 1.25Hi 頂層 1.50Hi 注1：表中軸向、徑向指管道軸線方向和直徑方向。 注2：表中（1.25~1.50）的取值，取決于管道對管架梁作用的大??；若管道重量大、根數多取小值，反之取大值。 對于徑向，取決于管架柱腳固定程度；剛性柱腳取小值，鉸接柱腳取大值。 注3：H-柱高度；對于單層管架，取基礎頂面至梁底的高度；對于多層管架，一般取基礎頂面至下層梁底的高度。 注4：Hi——層高； 注5：當縱梁式管架未設置豎向支撐時，鋼管架柱軸向計算長度取獨立式管架與縱梁式管架之間的值。 5.1.19 鋼構件的容許長細比不宜超過表5.1.19的規定。 表5.1.19管架鋼構件的容許長細比 構件名稱 容許長細比 固定管架柱 120 活動管架柱 150 柱間交叉支撐 300（200） 柱間人字撐 200（150） 柱間支撐上橫桿 150 縱梁式管架的縱梁 受拉 300 受壓 200 注1：活動管架柱，當其內力等于或小于承載能力的50%時，容許長細比值可取200。獨立式柔性活動管架柱的容許長細比可取200。 注2：括號內的數值用于抗震設防烈度為8度和9度時的管架。 5.1.20 混凝土管架柱的長細比不宜超過表5.1.20的容許值。 表5.1.20 混凝土管架柱的容許長細比 構件名稱 容許長細比 固定管架柱 25 活動管架柱 30 注1：長細比計算時應取與柱計算方向相對應的計算長度和柱截面尺寸。 注2：混凝土獨立式柔性活動管架柱的容許長細比可取40。 5.1.21 混凝土管架構件的裂縫控制等級宜取三級，最大裂縫寬度限值宜取0.2mm。 5.1.22 鋼管架架頂變形應滿足管道設計的要求，在風荷載作用下的頂點水平位移與總高度之比值尚不宜大于1/150。 5.1.23 滿布管道的管架鋼梁，可不驗算其側向穩定。 5.2 材料及其他 5.2.1 混凝土強度等級應符合下列要求：管架梁柱混凝土強度等級不應低于C25；活動管墩混凝土強度等級不應低于C20；固定管墩混凝土強度等級不應低于C25；基礎混凝土強度等級不應低于C25；素混凝土基礎混凝土強度等級不應低于C20；墊層混凝土強度等級不宜小于C10。 5.2.2 鋼筋可采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500、HRB335和HPB300鋼筋；型鋼和鋼板宜采用Q235B、Q345B鋼；地腳螺栓應采用未經冷加工的Q235B或Q345B鋼。 5.2.3 管架的除銹和防腐蝕應符合《工業建筑防腐蝕設計規范》GB 50046的要求。 5.2.4 鋼管架的防火應符合《石油化工企業設計防火規范》GB 50160和《石油化工鋼結構防火保護技術規范》SH 3137的要求。 6 管架荷載和地震作用 6.1 豎向荷載 6.1.1 豎向荷載應包括結構自重、管道自重、設備重、附件重、保溫重、介質重或試壓時的水重、頂棚重、電纜和橋架重。 6.1.2 作用于管架橫梁上的管道豎向荷載，宜按下列規定計算： a）多根密排管道，宜按均布荷載計算；當遇有一根管道作用于梁上的荷載大于10kN時，該管道應按集中荷載計算； b）當預留管道無法確定時，可按圖6.1.2、式（6.1.2）所示進行計算；在選擇計算區段時，應考慮該區段的代表性，并考慮后續管道可能出現的不利布置。 …………………………………（6.1.2） 式中： qvk——管道豎向均布荷載標準值，kN/m； Fi——第i單根管道的豎向荷載標準值，kN； l——管道計算區段長度，m； n——管道計算區段內的管道根數（應大于4根）。 a）管道實際分布（F5＞10kN） b）管道豎向荷載計算簡圖 圖6.1.2 管道豎向荷載計算圖 6.2 管道水平推力 6.2.1 活動管架承受管道膨脹時產生的水平推力應按下列規定確定： a）活動管架構件支承的管道符合下列條件之一者，水平推力可忽略不計： 1）輸送介質的溫度不超過40℃； 2）管道至少10根，且最高溫度（包括掃線溫度）低于130℃； 3）主要熱管道重量與全部管道重量之比小于0.15。 注：主要熱管道是指計算某構件時，對該構件產生最不利水平推力的一根管道。 b）剛性管架水平推力，應按下式計算： Fgk=kjGkμj………………………………（6.2.1-1） 式中： kj——牽制系數，按本規范6.2.2條和6.2.3條計算； Gk——主要熱管所在層正常操作時管道的豎向荷載標準值，kN； μj——鋼與鋼的摩擦系數，取0.3；管托加聚四氟乙烯板時取0.1。 c）柔性管架水平推力，應按下式計算： 混凝土管架： ………………………………（6.2.1-2） 鋼管架： ………………………………（6.2.1-3） 式中： Ec、E——管架混凝土、鋼的彈性模量； I——管架縱向總截面慣性矩； ?——主要熱管道膨脹量； H——管架高度。 d）活動管架水平推力作用點應在梁項。 6.2.2 計算牽制系數kj時，主要熱管道重量與全部管道重量之比a值應按下列原則計算： a）計算梁時，應取該層梁上的全部管道重量，并應從中選用一根主要熱管道計算a值； b）計算柱和基礎時，應取整個管架上的全部管道重量，并應從各層主要熱管道中選用一根起控制作用的主要熱管道計算a值，管架水平推力應作用在主要熱管道所在的層。 注1：計算柱和基礎時，主要熱管所在層與相鄰層間距較大時，相鄰層管道對主要熱管所在層管道的牽制作用減小，此時牽制系數應加大。 注2：計算柱和基礎時，當頂層有較大管道且與下層管道間距較大時，可分成上下兩部分，分別計算水平推力。 6.2.3 牽制系數kj應按下列原則取值： a）當管道根數n小于3時，牽制系數kj應取1.0。 b）當管道根數n等于3時，牽制系數kj取值應符合下列規定： 1）當a小于0.5時，牽制系數kj應取0.5； 2）當a大于0.7時，牽制系數kj應取1.0； 3）當0.5≤a≤0.7時用插值。 c）當管道根數n不少于4時，牽制系數kj取值應符合下列規定： 1）當a不大于0.6時，牽制系數kj應按下式計算： …………………………………（6.2.3） 2）當a不小于0.8時，牽制系數kj應取1.0； 3）當0.6