浅析工业钢平台设计要点

浅析工业钢平台设计要点

林斌

陕西新园州生态建设有限公司 陕西西安 710000

　摘要：由于土地资源的紧缺以及工业设备的高度集中化，目前工业设计中对操作钢平台及设备支撑钢平台的要求越来越高，高度和体量都在逐步加大，随着工艺流程的不断更新，在工业钢平台设计中，工艺及相关专业的要求也在不断提高，结合以往设计经验，本文对化工厂钢平台设计中的注意事项及要点进行了简要分析与探讨。

　关键词：工业钢平台；钢平台防火；结构方案布置；工业钢平台疏散设计；构件及节点设计

一、引言

钢结构以抗震性能好、自重轻，强度高、施工快、较易实现大跨度等优点广泛应用于工业操作平台及设备支撑平台中，钢结构还有柱网布置灵活、可实现大空间，构件可以整体加工，施工简便，施工质量能较好的保证等优点。但钢结构防火、防腐性、稳定性能较差。因此在工业钢平台整体设计中应着重考虑防腐蚀、隔热防火、稳定性等方面的问题，所以设计中应根据钢平台使用环境及结构体系具体分析，以便能更好地发挥钢结构平台的辅助生产作用。

二、工业钢平台方案阶段需考虑的几个问题

　2.1 工业钢平台的隔热、防火与防腐

钢结构的导热性能良好，在火灾发生时，当火场所产生的温度达到400摄氏度时，钢材的强度就只有在正常环境温度下的1/2，当火场温度达到600摄氏度时，钢材就完全失去本身的刚度和强度，此时就可造成结构坍塌，发生较大的次生灾害，所以处于火灾危险环境中的钢结构，就必须做相应的防火处理，一般常用的防火处理方法有：外包隔离防火及涂刷防火涂料防火，外包隔离防火及涂刷防火涂料防火，其厚度应根据设计的耐火极限并结合防火材料综合确定，以满足设计文件中的耐火极限要求。室外钢平台及处于腐蚀环境中的钢平台应进行防腐处理，应采用与防腐等级相匹配的除锈等级，同时使用防火材料与防腐材料时，防火材料与防腐材料必须相匹配，不得发生反应，避免材料在短期内使用脱落。

2.2工业钢平台的结构方案布置

 工业钢平台的布置除满足工艺、设备等专业的提资要求和使用之外，还应考虑管道震动、设备震动及环境温度等对结构及构件的影响因素，平台的设置可依托原有建筑或独立设置，一般对重型设备的支撑平台或较大震动设备及管道的支撑平台，建议独立设置，以免对原结构产生不利影响，合理的结构方案布置，既能满足工艺生产要求，又能在满足安全、稳定的前提下，能最大程度的做到经济、适用。独立钢平台多采用以下布置来满足结构的承载及稳定要求。

2.2.1 加支撑的框架结构

该结构一般在不影响生产、设备、管线及人员通行处增加双向柱间支撑，也可在刚度较小方向的一个方向增加柱间支撑，支撑主要承担水平荷载，通过楼面与刚接框架共同形成双重的抗侧力结构体系，增加支撑后层间位移减小，抵抗水平力及抗震性能提高，有助于减小框架柱、梁截面。

  2.2.2 不加支撑的纯框架结构

由于受到使用等方面的限制，在框架结构中不能增加柱间支撑，因此该结构的水平力完全由框架结构承担，此结构框架梁柱一般应采用刚接。

以上两种体系相比较各有优缺点，无支撑的纯框架结构空间布置灵活，使用率高，较容易实现大空间大跨度，但是水平力均由框架抵抗，从而造成框架梁、柱截面过大而不经济。有支撑的框架结构水平力大部分由支撑承担，可有效的减小柱平面外的计算长度，使节点域剪切变形随支撑体系侧向刚度的增加而减小，从而有效减小框架梁柱的截面。

2.3工业钢平台的疏散设计

依据《石油化工企业设计防火规范》GB 50160的相关要求，工业钢平台的安全疏散通道应符合以下要求：

一、可燃气体、液化烃、可燃液体的塔区平台或其他设备的框架平台，应设置不少于两个通往地面的梯子，作为安全疏散通道，但长度不大于8m的甲类气体或甲、乙A类液体设备的平台或长度不大于15m的乙B、丙类液体设备的平台，可只设一个梯子；
　　二、相邻的框架、平台宜用走桥连通，与相邻平台连通的走桥可作为一个安全疏散通道；
　　三、相邻安全疏散通道之间的距离，不应大于50m。

　钢平台的设计，应根据其自身特点及相关专业提资要求综合考虑，使设计安全可靠，经济合理且满足工艺等专业要求。

　三、工业钢平台的构件设计与节点设计

　3.1构件设计

3.1.1构件设计中首先是材料的选择，再是截面的选择。材料选择中，目前钢构常用的材料是Q235和Q345。一般高度、跨度及体量较小的钢平台，计算结果显示由稳定控制，建议使用Q235以达到节约钢材的目的，体量较大的钢平台，计算结果显示由强度控制时，建议采用Q345钢材

3.1.2 再者就是结构计算部分，当前软件都提供计算后截面不满足强度或长细比等要求的软件自动优化功能，一般计算不通过时，优化是将目前杆件从截面库中加大一级另外选择一个构件，并重新验算至通过，单对软件的自动优化设计人员应分析计算结果并人工干预调整，软件在截面验算时，计算长度系数取值有时会不符合规范的规定。所以对于节点连接情况复杂或变截面的构件情况，设计人员和应核查调整，以免自动优化功能带来的计算错误。开始输入的截面计算不满足时，加大截面应分两种情况区别对待：强度不满足，通常加大板件厚度，抗弯不满足增大翼缘厚度，抗剪不满足加大腹板厚度。变形不满足，常规不应加大板件厚度，应考虑加大截面的高度，否则，经济性很差。使用软件的自动优化功能加大截面时，很难考虑强度与刚度的区分，调整的结果往往不符合实际情况，容易造成浪费，所以建议设计人员结合计算结果，手动校核调整截面。

3.2节点设计

节点连接设计在钢结构整体设计中非常重要，结构方案及模型确定后就应对节点连接形式予以确定，节点形式不同，传力不同，确定节点形式对截面计算及结构计算结果都有很大的影响，常用节点形式有刚接、铰接、半刚接形式，设计中必须保证最终设计或使用节点应与计算模拟相一致。目前钢结构节点连接中主要采用的连接方法有：焊接连接、高强度螺栓连接、普通螺栓连接以及混合连接。对于系杆结构中杆件的相互连接一般采用焊接连接，对于梁系或实腹式柱结构本身的连接，通常有以下几种方式：（1）翼缘和腹板都采用焊接形式，此情况下，通常翼缘是采用完全焊透的坡口对接焊缝，腹板采用角焊缝；（2）翼缘采用完全焊透的坡口对接焊缝连接，腹板采用摩擦型高强度螺栓连接；（3）翼缘和腹板都采用高强度螺栓连接。为简化计算，一般节点连接设计均简化为完全刚接或完全铰接来处理。

四、结语

工业钢平台的设计应注重概念设计，建立合理的结构模型，应充分理解工艺专业条件，荷载取值准确无误，设备动荷载、吊车荷载施加位置及取值精准，结构设计应与相关专业条件紧密配合，避免与相关专业条件不符及施工困难等问题，截面计算中应反复试算，逐步调整，以设计出最合理的工业钢平台。

参考文献

[1]《钢结构设计标准》 GB 50017-2017

[2]《石油化工企业设计防火规范》GB 50160-2008

[3]《建筑抗震设计规范》 GB 50011-2010（2016年版）

[4] 《钢结构设计手册》编辑委会.钢结构设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2004.