管道专业与结构专业之间常见问题的答复20130613

1、管道专业与结构专业设计交流提纲1）土建结构形式框架、排架、框架结构、剪力墙结构、膜结构、砖混结构、钢筋混凝土结构、钢结构。7）按照荷载选择型钢的大概估算方法；11）钢结构框架与混凝土框架的区别；土建主梁 大小的估算答：结构的分类:1.按材料不同，一般分为木结构、砌体结构、混凝土结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构、钢结构、预应力钢结构等。化工建构筑物中常见的结构形式包括钢筋混凝土结构、钢结构和砌体结构。l 钢筋混凝土结构： 混凝土的抗拉强度很低，在混凝土构件的受拉区内配置钢筋，则混凝土开裂后的拉力即可由钢筋承担，这样就充分发挥了混凝土抗压强度较高的优势，起到共同抵抗的作用。l 钢结构： 指以

2、钢材为主制成的结构。钢结构具有重量轻、承载力大、可靠性较高、抗震性能好、安装方便等特点。但钢结构耐锈蚀性较差，需要经常维护，耐火性也较差。l 砌体结构 是指建筑物中竖向承重结构的墙、柱等采用砖或者砌块砌筑，梁、楼板、屋面板等采用钢筋混凝土结构。一般适合开间进深较小，房间面积小，多层或低层的建筑，对于承重墙体不能改动，而框架结构则对墙体大部可以改动。砌体结构具有构件的截面尺寸较大，自重大，施工劳动量大；抗震性较差，层高受到限制等缺点，目前在化工建设中应用少。钢结构具有自重轻、安装方便、现场施工周期短、结构构件占用的空间小等优点，也同时具有耐火性差、耐腐蚀性较差（需要周期性维护）、对振动敏感（阻尼

3、小，对振动的衰减作用差）等缺点。混凝土结构适用性广，但现场施工周期较长，构件体积较大。在国内目前还是钢结构的单位造价较高，国外工程因人工费用较高等因素，钢结构的单位造价甚至低于混凝土结构，随着国内人工费用的不断升高，可以预期混凝土结构的单位造价会不断升高，采用钢结构是发展趋势。化工厂中混凝土结构多采用框架形式，便于设备布置及安装检修，而钢结构大多采用框架支撑形式，支撑对设备布置、通行、操作、布管等都有一定影响，需要多专业相互配合。化工类工业建筑结构中荷载千差万别，简单、近似的估算钢梁截面的方法如下：一般荷载的钢梁，其截面高度h可估算为其跨度L的1/151/25，而一般荷载下混凝土梁高h可按其跨

4、度L的1/81/12估算。 2.按结构形式及受力特点不同，一般分为墙板结构、现浇式墙板结构、装配式大板结构、框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构、排架结构、筒体结构、筒体-框架结构、框筒结构、筒中筒结构、束筒结构、壳体结构、网架结构、门式刚架结构、悬索结构、框架轻板建筑、大模板建筑、升板建筑、滑模建筑等。化工装置中常见的形式有框架结构、框架剪力墙结构、框架支撑结构、排架结构、门式刚架结构等。l 框架结构 框架结构是由梁和柱组成承重体系的结构。框架结构的最大特点是空间布置灵活，承重构件与围护构件有明确分工， 建筑的内外墙处理十分灵活，应用范围很广。l 框架-剪力墙结构简称框-剪结构。它是指由若

5、干个框架和剪力墙共同作为竖向承重结构的建筑结构体系。框架结构建筑布置比较灵活，可以形成较大的空间，但抵抗水平荷载的能力较差，而剪力墙结构则相反。框架一剪力墙结构使两者结合起来，取长补短，在框架的某些柱间布置剪力墙，从而形成承载能力较大、建筑布置又较灵活的结构体系。在这种结构中，框架和剪力墙是协同工作的，框架主要承受垂直荷载，剪力墙主要承受水平荷载。l 框架支撑结构框架支撑结构与框架剪力墙结构相似，区别是用柱间支撑替代了剪力墙。l 排架结构排架结构：顾名思义，一排一排的，主要用于单层厂房，由屋架、柱子和基础构成横向平面排架，是厂房的主要承重体系，再通过屋面板、吊车梁、支撑等纵向构件将平面排架联结

6、起来，构成整体的空间结构。是在自身的平面内承载力和刚度都较大，而排架间的承载能力则较弱，通常在厂房纵向设置柱间支撑。分为钢筋混凝土排架结构和钢排架结构，排架结构一般柱距为6m，当吊车吨位较大时采用钢排架厂房的柱距可取912米。l 门式刚架结构主要用于单层大跨度仓库或厂房类结构，适用范围和要求如下：1)吊车起重量不大于20t的A1A5工作级别桥式吊车或3t悬挂式起重机。2）不适用有强烈侵蚀性介质的环境。 3)多层结构房屋的顶层也可以采用门式刚架结构。2） 管道专业怎样识别结构图纸各种标注表达的意思，土建桩基形式，答： 主要为结构专业平面表示法图纸的识别：国家标准图混凝土结构施工图平面整体表示方法

7、制图规则和构造详图11G101系列包含以下图集：1. 11G101-1 现浇混凝土框架、剪力墙、梁、板；2. 11G101-2 现浇混凝土板式楼梯3. 11G101-3 独立基础、条形基础、筏型基础及桩基承台11G101-1用于现浇混凝土框架、剪力墙、框架-剪力墙和部分框支剪力墙等主体结构施工图的设计，以及各类结构中的现浇混凝土板、现浇混凝土墙体、柱、梁、板结构施工图的设计。11G101-2适用于板式楼梯的平面表示。楼梯部分与管道专业内容交接较少。11G101-3适用于各种结构类型下现浇混凝土独立基础、条形基础、筏形基础（分梁板式和平板式）、桩基承台施工图设计。桩基础按照材料和制作方法划分为钢

8、桩、预应力混凝土空心方桩、预应力混凝土管桩、预制钢筋混凝土实心方桩、钢筋混凝土灌注桩、木桩等；按照成桩工艺划分为：干作业法钻孔灌注桩、泥浆护壁钻孔灌注桩、套管护壁钻孔灌注桩、冲孔灌注桩、钻孔挤扩灌注桩、钻孔打入预制桩、搅拌劲芯桩等等。3）土建专业希望接收到管道的何种标准模版形式。6）土建条件的深度要求；10）需要提土建条件的深度答：以上三条归并为条件问题。目前的条件图表形式已经磨合多年，已经比较成熟。对于结构专业来说，管道专业条件是公司各专业条件中相对最正规、细致和合理的条件之一。为了加强专业间协作，有几点完善建议1. 首先建议进行设备布置时在满足工艺要求的情况下尽量考虑建筑结构专业的基本要求

9、，或与建筑结构专业人员共同协商。l 框架结构的经济柱距一般为59m，过大的柱网尺寸可能造成结构构件截面过大、经济指标下降等问题，特别对于重型设备和大型动力设备，在满足工艺要求的前提下，都需要采用较小的柱距，以提高设计的经济性和合理性。同一结构的柱距宜基本均匀。l 大型动力设备尽量不要布置在钢结构楼面上，因为钢结构的结构刚度和阻尼都较小，振动的幅度较大，且传播范围大、衰减慢。l 多层钢结构厂房一般需要布置柱间支撑，希望管道专业在进行设备布置时尽量考虑柱间支撑的空间。柱间支撑宜设置在荷载较大的柱间，其平面布置要比较均匀，最大支撑间距为刚性楼板（混凝土楼板或花纹钢板，且不能有过大的开孔）宽度的3倍，

10、竖向必须连续布置（尽可能在同一位置竖向连续布置，个别楼层确实不能在同一位置连续布置时，可以再邻跨布置，但上下层在支撑跨和邻跨都应布置柱间支撑）。柱间支撑可以采用交叉撑、人字撑、V字撑、米字撑、单斜撑等等形式，管道专业和结构专业可以通过沟通协商确定柱间支撑的位置和形式。l 避免单跨框架结构，结构规范规定抗震甲乙类建筑和总高度超过24m的丙类建筑不应采用单跨框架结构，高度不超过24m的丙类建筑不宜采用单跨框架结构。必须采用单跨结构时可以通过设置适当的剪力墙（对于混凝土结构）或柱间支撑（对于钢结构）的方式解决。l 尽量避免不规则结构布置：在满足工艺要求的前提下，各楼层层高不宜过高，且相邻层之间层高相

11、差不宜过大。尽量避免为了节省建筑空间而设计的相邻区域楼面标高相差很少的情况和梁上立柱的情况，错层导致结构出现短柱，梁上立柱导致结构的转换构件，这些都是结构的抗震薄弱部位，且处理上需要局部加强，抗震不利且总体造价不一定节约。楼板不仅承受竖向荷载，而且起着传递水平荷载的作用，所以楼板尽量不要大开孔，尽量避免为了简化三次条件而采用刚楼板的形式，钢结构尽量采用花纹钢板（格栅造价较高且起不到传递水平荷载和约束钢梁的作用）。不同结构型式的建构筑物（体量接近）不宜连在一起，震害表明这种结构很容易遭到破坏。l 进行立面布置时尽可能考虑结构类型的最大高度限制：例如地震烈度7度区钢筋混凝土框架结构最大适用高度为5

12、0m，如果需要高度超过50m，则需要采用框架剪力墙结构（需要考虑剪力墙对设备布置的影响）或者改用钢结构（需要考虑柱间支撑对设备布置的影响）。2. 设备布置图中建议带有足够多的剖面，清楚表示出所有主要设备的外形、支座标高等信息，对于立式储罐、塔等设备，望提出土建条件的同时附带设备图纸及详细信息，便于结构专业充分了解设备具体情况，合理设计基础。（例如储罐材质，钢制储罐可以做成柔性基础，FRP设备则需要做成刚性基础；罐底伴热情况；卧式设备的操作温度等等）3. 建议各层布置图中分区域提出活荷载（参见第5条）4. 管廊荷载条件尽量细致，除了结构出桩位图阶段可以按延米或平面估算荷载，在结构详细设计阶段希望

13、按外管的条件形式，逐根管道标注。管机计算的荷载最好尽早提供。建议注明是否存在“有振动的管道”，结构专业在计算时需要考虑动力系数，并应避开管道脉冲频率。5. 设备厂家的条件希望管道专业消化吸收后提供给结构专业；（对于习惯于整体由厂家设计的厂房，如冷冻站，气化火炬等管道专业应消化吸收后提供给结构及相关各专业，以保证条件深度要求。）6. 楼面和地面的设备基础希望予以区分，例如楼板设备基础宜采用预埋螺栓方式，不宜采用预留孔形式，因为预留孔经常与梁板钢筋冲突；7. 对于非正常的操作温度应提给土建专业，以便相应采取防护措施；8. 对于可能变化的条件，希望特殊注明并及时升版根据管道专业土建三次条件的内容、深

14、度及格式规定，管道布置专业向土建专业提出的设计条件一般分三次：l 土建一次条件是指设备布置条件：为土建专业计算梁、柱、构筑物基础等工作提供数据，因此较重的荷载(500Kg)、较大的开孔（300mm）等与整体结构相关的条件均应在该阶段提出。l 土建二次条件是指所有设备基础的条件。 l 土建三次条件是指墙和楼板上的较小开孔条件；预埋件条件；小的操作平台条件；特殊管架（小荷载非标管架）条件；对水沟、地坑、操作平台等条件的补充和修改（不影响构筑物结构的前提下）。4）讲解结构设计步骤，需要何时管道专业的配合，也就是说，结构专业出图时间及管道专业提条件时间时间差，条件深度等；讲解一些土建的整体受力结构-从

15、桩基、承台到基础、柱子、梁等的完整承重受力结构的常识答：结构荷载传递的一般知识：l 竖向荷载：设备荷载或操作荷载传递给次梁或楼板-主梁-柱子-基础-桩-地基l 水平荷载（风或地震）：设备上或结构上的水平荷载首先传递给支撑构件（即支托设备的构件）-楼板-柱子或支撑-基础-地基结构设计的过程是与荷载传递过程相符的，而与施工的顺序是相反的。如果结构分批发图，希望管道专业配合的内容如下：1. 桩位图阶段：至少需要设备布置，楼面活荷载，管廊荷载，地面上大型设备基础的轮廓尺寸（对于动力机器基础尚需荷载分布）及标高等；2. 基础图阶段：至少需要设备布置，楼面活荷载，管廊荷载，楼面大开孔、大荷载；3. 上部结

16、构图阶段：除基础图阶段条件外，尚需楼面开孔、埋件、支吊架、设备基础详图等条件本条与上一条有相似之处，可以参考上一条的内容。提条件与结构专业发图的时间差与主项大小、复杂程度、业主特殊出图要求以及公司项目及人员负荷情况等有关，不一而足，需要设计经理或专业负责人之间相互协商确定。5）土建的部分讲讲装置楼面活荷载。一般楼面的承受荷载数据范围，主要是管道专业作管架等参考答：关于楼面活荷载的取值： 结构计算的竖向荷载分为恒荷载和活荷载两类，简单说恒荷载就是长期作用且荷载值基本不随时间变化的荷载，例如结构的自重，设备的操作状态重量等，活荷载就是荷载值随时间变化且变化值与平均值相比不可忽略的荷载，例如楼面的操

17、作荷载，设备安装荷载等等。如果对活荷载细分，则又可以分为正常操作楼面活荷载、楼面悬挂（或支撑荷载）和安装检修活荷载，这三类活荷载结构专业处理方式是大不相同的。特别对于地震作用时，因为地震作用是一个系数乘以结构的重量，这个重量为恒荷载+折减系数*活荷载，而关键就在于这个“折减系数”如何取。对于悬挂或支撑活荷载，因为也是属于长期作用的荷载，所以接近于恒荷载，地震时这个“折减系数”可以取1.0，而楼面操作活荷载在地震时不一定全部存在，所以折减系数可以取0.5，而安装检修可以不与地震同时考虑，这个折减系数就可以取0。一般楼面恒荷载大约400kg/m2,而楼面活荷载达到300500kg/m2，有的达到1

18、000kg/m2甚至更多，所以这个折减系数取值正确与否，对结构设计的安全性和经济性影响很大。其次，有些操作活荷载和安装检修荷载是互斥的，例如某些设备的检修荷载（设备内件重）与设备的恒荷载是互斥的，这种情况需要予以说明，以便结构设计是分不同工况分别计算并取包络值进行设计。最后，结构设计对于楼面活荷载也可以细分为针对楼板、次梁的活荷载和针对主梁、基础的活荷载，因为主梁和基础承担荷载范围内同时满载的概率较小，所以一般针对主梁、基础的活荷载会小于针对楼板、次梁的活荷载。管道专业提出的操作活荷载应该属于针对楼板、次梁的活荷载。综上所述，从结构设计的角度上讲，希望管道专业对于活荷载进行细分，对于主要楼层分

19、别提出悬挂（支撑）管道的荷载、正常操作活荷载和安装检修活荷载，例如悬挂荷载150kg/m2，正常操作活荷载400kg/m2（其中200kg/m2与设备自重互斥），安装检修活荷载600kg/m2（安装检修活荷载和设备自重互斥），这样结构设计时就能区别对待，做出安全合理的设计（地震时考虑的活荷载是150*1.0+200*0.5=250，而如果荷载不进行细分，地震时考虑的活荷载就是150+600*0.5=450）。在进行竖向荷载作用计算时，对于楼板和次梁，楼面活荷载取150+600=750kg/m2,对于主梁和基础，取150+200=350kg/m2.楼面结构承受的荷载与楼板的跨度、板厚及配筋（对于

20、混凝土楼板）或钢板厚度加劲肋（对于钢铺板）等因素有关，是根据主导专业的荷载情况进行结构设计。一般来说，工业装置中混凝土楼面板的跨度为2.53.5m，楼板厚度一般为100mm，承受的面荷载在200kg/m2至1000kg/m2之间，承受的楼面预埋件的荷载为500800kg，楼板底预埋件的荷载为300500kg。对于花纹钢板楼板，钢梁间距一般为12m，板厚为6mm，承受的面荷载在200300kg/m2之间，不能承受集中荷载。（需要时可在集中荷载处设置次梁）8）结构图纸的大概组成（平面？立面？节点？）方便会签；答：钢筋混凝土结构的图纸组成：1. 工程说明-不需管道会签2. 桩位图或地基处理图一般不需

21、管道会签（但需要管道了解相关进度且需提前将确定的布置图给总图专业以便总图会签坐标）3. 基础平面图-需要管道会签4. 基础及设备基础详图-需要管道会签5. 楼面、屋面平面模板图-需要管道会签6. 楼面、屋面梁板柱配筋图-不需要管道会签7. 平台、支架、管架详图一般需要管道会签8. 楼梯详图不需要管道会签9墙檩及屋面檩条布置图（需要管道专业会签）钢结构图纸组成：1. 工程说明-不需管道会签2. 桩位图或地基处理图一般不需管道会签（但需要管道了解相关进度且需提前将确定的布置图给总图专业以便总图会签坐标）3. 基础平面图-需要管道会签4. 地脚螺栓平面图不需要管道会签5. 基础及设备基础详图-需要管

22、道会签6. 楼面、屋面结构平面图-需要管道会签7. 楼面设备基础详图-需要管道会签8. 结构立面图-可能需要管道会签（柱间支撑位置等）9. 钢结构连接节点详图不需要管道会签10. 平台、支架、管架详图一般需要管道会签11. 楼梯详图-不需要管道会签9）二次条件中所提各项对结构的影响（充水重、净重，保温重等）答复：前述管道专业土建三次条件的内容、深度及格式规定是两专业前辈根据设计流程达成的相互谅解、相互支持的“协定”，根据此规定，二、三次条件中不应有较大的洞口和荷载条件，如果在二三次条件中涉及新增大荷载、大洞或大荷载和大开孔的修改，则对结构设计有较大影响：楼面大开孔影响结构的梁布置，因为目前大部

23、分结构采用计算机辅助设计，如果大开孔变化，影响周口围的梁布置，就可能需要修改计算模型，而模型中梁位置的修改可能导致梁上荷载丢失，所以如果开孔导致梁布置变化较大，对结构模型就有比较大的影响；而大荷载需要在计算模型中输入，且对结构构件截面和配筋有影响，如果有较大变化，可能导致构件截面和配筋调整，影响结构设计进度。还有一种情况，一次条件中楼面的活荷载已经包含管道的悬挂荷载了，在提三次条件时在吊点处重新提荷载，造成荷载重复计算。建议在三次条件中注明此荷载已经包含在一次条件的活荷载中，三次条件提供的荷载只用于设计预埋件。设备荷载（自重、保温重、物料重和充水重等）一般由工艺专业提供，个别情况由管道专业提供

24、。从结构设计角度上讲，以上荷载应该明确区分，自重、保温重、物料重和充水重甚至最大件安装重量都应该分别提供。条件中的荷载数值尽量要准确，不是荷载提的保守（大）了就一定有利。有的情况下恒荷载（设备自重、保温重、物料重）是对结构有利的，例如抗浮、抗倾覆、桩抗拔等等，这种情况下荷载提大了反而对结构不利。而对于物料重和充水重，因结构处理不同充水重为短期荷载，与物料重相比其超载可能性较小，所以结构计算考虑的分项系数（可以用超载比例来理解）较物料重超小所以说提条件是充水重与物料重分别提，不能取一个大值。12）设备基础的一般要求（预留孔、预埋螺栓、施工误差等）答复：从结构角度讲，建议塔类等高耸设备采用预埋地脚

25、螺栓的方式，因一般高耸设备带地脚螺栓模板，能够保证预埋螺栓的定位，而且高耸设备的地脚螺栓受拉力较大，预埋的方式有利于螺栓与基础的传力。前面也提到过，楼面设备基础尽量采用预埋螺栓的方式，避免与结构钢筋冲突。而罐类、泵类设备的地脚螺栓建议采用预留孔的方式。地脚螺栓的材质一般由设备专业根据计算确定，地脚螺栓的锚固长度设备专业、管道专业和结构专业有不同的理解。从结构专业角度讲，地脚螺栓的基本锚固长度计算可以参照钢筋的锚固长度计算公式：La=0.16*(fy/ft)d，其中fy为螺栓的抗拉强度设计值，ft为混凝土轴心抗拉强度设计值，d为螺栓直径。螺栓的锚固长度还应该与螺栓的端头锚固措施（弯钩、锚板等等）、保护层厚度以及钢筋的直径等因素有关。当地脚螺栓为埋入式时，其中心线至基础边缘距离不应小于4d，且不应小于100（当d20时不应小于150）和不小于锚板宽度之半加50。地脚螺栓底面下混凝土净厚度不应小于50(图3.0.8)。当地脚螺栓采用预留孔埋置时，预留孔边至基础边缘距离不应小于100，预留孔底至基础底面的距离不应小于100。当孔边距不满足要求时，素混凝土基础宜在孔侧或孔底配置直径为68，间距为100150的钢