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石化设备及配件-


网壳

日期:2014年01月04日 来源:本站原创 浏览:

 




  网壳技术特点及说明随着石油化工的飞速发展,油罐的生产制造越来越趋向大型化,对于容量大于10000M3的大型储罐,用传统的桁架拱顶结构来制造已不适应大跨度的要求,且罐顶钢材用量大,安全性差。以网壳顶取而代之是储罐大型化发展的必然趋势。网壳顶是一种全新的专有技术,整个罐顶由网架和蒙皮组成。

网壳制作现场

短程线网壳

双向子午线网壳

一、技术特点
    l、网壳罐顶由于结构设计新颖,且强度高,抗变形好,较桁架拱顶节省钢材。例如:一台20000M3罐顶可节省钢材20吨,一台30000M3罐顶可节省钢材50吨。
    2、网壳顶为单跨度结构,不需任何内支撑,且跨度越大,经济指标越好。
    3、正装和倒装的储罐以及旧储罐改造均可安装网壳。网壳零部件全部在加工厂预制好,在安装现场进行装配。安装工期短,一台10000M3网壳使用10个专业安装人员,10天即可竣工。
    4、网壳为球面,外形十分美观。
二、技术说明
(一)短程线网壳结构
1、短程线钢网壳,应用于石油储罐的顶盖,体育馆、展览馆的顶盖,污水处理池顶盖等工程项目中,该产品结构重量轻、钢度大、受力性能好,美观漂亮,抗震性能好等优点。
钢网壳由节点和短程线梁构成,短程线梁为工字形梁,梁与梁之间构成三角形结构,再通过节点形成网壳,将蒙皮板镶嵌在网架结构中,并由压条和螺栓锁定。
网壳结构属空间结构体系。以其空间刚度大、受力性能好、材料指标省、重量轻、抗震性能优越等优点从而被广泛应用于各类大跨度结构中。
产品特点:
a.网壳结构受力性能好、空间刚度大,特别是抗震性能优越。
b.网壳采用经优化设计的短程线杆系。
c.网壳采用承插式节点体系,安装快速简便,不需要大型吊装设备,现场基本无焊接工作量。
d.网壳采用工厂化、定型化制作,精确度高、安装后曲面平滑美观。
e.与油罐壁板的连接采用螺栓连接,蒙皮板采用弱顶结构。
f.网壳为受力结构,蒙皮只作为维护结构,在使用过程中,若因蒙皮受腐蚀损坏,可只更换蒙皮板,不必换整个顶盖。
g.与原板肋式顶盖结构相比,可节省钢材20-30%,直径越大,效果越明显。
2、网壳技术条件
(1)单层球面网壳顶,腐蚀余量1.5mm,最低环境温度-47℃,设计温度80℃;设计压力:14701-490(Pa);抗震设防烈度:7度;基本风压600Pa;雪载:200Pa。
(2)网壳可承受荷载:
a.固定荷载;网架及其蒙皮的重力荷载
b.附加荷载;在罐顶水平投影面积上的附加设计荷载值大于1.2KPa;
(3)钢网壳采用刚性节点
(4)钢网壳球面网架的材料为Q235-B;蒙皮的材料为Q235-B,符合GB/T700-2006《碳素结构钢》标准。
(5)杆件的钢材按国家标准《钢结构设计规范》GB50017-2003的规定执行。
(6)网架设计与施工执行《网架结构设计与施工规程》JGJ7-1991;《建筑结构荷载规范》GB50009-2001;《建筑抗震设计规范》GB50011-2010;《石油化工钢结构工程施工及验收规范》SH/T3507-2005.
3、网架工程验收应提交的文件:
网架施工图、竣工图、设计计算书、施工组织设计所用钢材及其他材料的质量证明书和试验报告,网架的零部件产品合格证书和试验报告,网架拼装各工序的验收记录、焊缝质量和高强度螺栓质量检验资料,总拼就位后几何

尺寸误差和挠度记录。
4、焊接网架节点、承插件及有关焊缝、其内部缺陷分级及探伤方法应分别符合国家现行标准《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002的规定。
注:罐壁边缘槽钢采用 [180即可。
(二) 双向子午线网壳结构
1.产品结构
该网壳是一种耗钢量低,结构可靠度高的空间结构,最适用于直径为30m--60m的油罐固定顶盖,在承外载能力相同的前提下,该网壳顶盖比肋顶盖节省钢材20%--30%,与采用绞接的其它网壳相比本网壳无安装累积误差,罐

顶成形好,抗不均匀外压方面具有明显优势。该网壳适应罐壁采用正装或倒装的条件下完成网壳的现场组装工作,是国内石化企业较为理想的产品。
(1)双向子午线网壳顶盖的设计荷载为能经受1200Pa(120Kg/m2)正压,达到国外油罐规范对固定顶的受力要求。
参数表直径为30m-60m常用规格,用户可以按表选取亦可按特定条件订购(包括表中未列的直径,有可吊挂荷载或有荷顶机集中荷载等)。
(2)本网壳结构是由两组子午线相交而成,每根网杆为连续曲杆;曲率半径均为球半径,插件之间及插件与边环梁之间采用刚性连接,因此安全可靠性强,顶画形状好。
(3)上下两层网杆对网壳形状有自律性(互相制约)杆件成形不合成者,无法组焊,从而保证了整个网壳的形状及其座标的准确性。
(4)在技术开发中,吸取了国外采用铰接的网壳顶盖,在不均匀雪载下发生,整体失稳破坏的教训。双向子午线网壳采用刚性节点,计算程序采用非线性理论,在中国建筑科学院进行了3种中型模型试验,验证了计算理论的准确性。
(5)本网壳的网杆均采用8毫米厚度以上不等边角钢在各种工况条件下,二十年免维护。
(6)网壳的所有零部件均在工厂内精密加工运往现场安装。
(7)网壳采用Q235-AF不等边角钢,蒙皮与网杆实现线接触,顶面形状好。传力可靠。

(三)铝制短程线网壳
短程线铝网壳(亦称铝圆顶),应用于石油储罐的顶盖,体育馆、展览馆的顶盖,污水处理池顶盖等工程项目中,该产品结构重量轻、钢度大、受力性能好,美观漂亮,抗震性能好等优点。
铝网壳由节点和短程线梁构成,短程线梁为工字形梁,梁与梁之间构成三角形结构,再通过节点形成网壳,将三角形铝板镶嵌在网架结构中,并由压条和螺栓锁定。覆盖网架上面的铝板称为盖,由防锈铝制成,厚为1.2mm,工

字梁由6063铝挤压而成,能设计和制造直径120m储罐铝网壳。
短程线型铝网壳油罐顶盖与钢结构油罐顶盖比较,具有下述优点:
1.重量轻,仅为钢结构重量的1/3。
2.抗腐蚀性能好,因为覆盖在外表面的是防锈铝,不需要喷漆或覆盖涂料。
3.不需要保养维修,使用寿命在50~100年。
4.能适应极端的气候条件,中东沙漠的高温,太平洋岛上的台风(风速300㎏/㎡)、雪的负载,均能适应。
5.美观漂亮,与钢结构顶盖工程造价相当。
6.一切部件均由工厂生产制造、现场安装、不需要焊接。
三、产品的设计规范及执行标准
设计、施工依据如下:
1、《钢结构设计规范》GB50017-2003
2、《网架结构设计与施工规程》JGJ7-1991
3、《建筑结构荷载规范》GB50009-2001
4、《建筑抗震设计规范》GB50011-2010
5、《立式圆筒形钢制焊接油罐施工及验收规范》GB50128-2005。
6、《石油化工立式圆筒型钢制焊接储罐设计规范》SH3046-1992。
7、《石油化工钢结构工程施工及验收规范》SH/T3507-2005.
8、《碳素结构钢》GB/T700-2006
9、《碳钢焊条》GB/T5117-1995
<一>网壳的一般计算原则:
1、网壳结构在直接和间接作用下的内力、位移及整体稳定计算除工作荷载之外,还应根据具体情况包括地震、温度变化、支座沉降及施工安装荷载等效应。
1、网壳的永久荷载有:1)网壳自重;2)屋面材料的重力;3)吊顶材料的重力;4)设备管道的重力。
2、网壳结构的可变荷载有:1)屋面活荷载2)雪荷载;3)风荷载。
<二>网壳的设计及计算: 
网壳的内力分析:
1、网壳是一个准柔性的高次超静定结构。
2、目前网壳计算主要是考虑几何非线性的有限单元法。
3、考虑与不考虑几何非线性的有限单元法的区别在于前者考虑网壳变形对内力的影响。
4、网壳结构具有很强的非线性性能,抗震分析宜采用时程分析法。
5、双层网壳符合下列条件之一者可不考虑温度应力的影响:1)支座节点的构造允许网壳侧移且其侧移值等于或大于公式的计算值;2)周边支承于独立柱,且网壳在验算方向跨度小于40m;3)支承网壳的柱在单位水平力作用

于柱顶时,柱顶位移大于或等于式公式的计算值。
  <三>网壳的稳定性:
1、网壳的稳定性计算可采用非线性有限单元法,取结构刚度矩阵的行列式之值等于零作为确定临界荷载的准则,即:det[K]=0
刚度矩阵[K]应包含所有的非线性因素,使det[K]=0的荷载即为临界荷载{P}cr。
注意:在设计工作中需要引进临界荷载的折减系数
不同的网壳不能用相同的折减系数
2、不符合上述条件时,网壳应考虑温度应力的影响。设计中考虑的温度应力情况一般有两种:1)整个网壳有温度变化;2)双层网壳上下层有温度差Δt。
3、网壳应按最不利的荷载效应组合进行设计。对于非抗震设计荷载效应组合应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》(GB50009——2001)进行计算。
4、对抗震设计,荷载效应组合应按国家标准《建筑抗震设计规范》(GB50011——2001)进行计算。
<四>网壳杆件及节点设计:网壳杆件的计算长度和容许长细比可按表1~3采用。

 单层网壳杆件计算长度               1

壳体平面内

壳体平面外

0.9L

L

                 双层网壳杆件计算长度               2

连接形式

弦杆

腹杆

支座腹杆

其他腹杆

螺栓球点

|

|

|

焊接球结点

0.9|

0.9|

0.9|

板节点

|

|

0.9|

                网壳杆件容许长细比                 3

网壳类别

压杆

拉杆

静荷载

动荷载

双层网壳

200

300

250

单层网壳

150

300

250

计算程序经过中国建筑科学研究院模型试验并验证其正确性。

 

 

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