SH30311997石油化工逆流式机械通风冷却塔结构设计规范.docx
《SH30311997石油化工逆流式机械通风冷却塔结构设计规范.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《SH30311997石油化工逆流式机械通风冷却塔结构设计规范.docx（46页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
SH30311997石油化工逆流式机械通风冷却塔结构设计规范
SH3031-1997（石油化工逆流式机械通风冷却塔结构设计规范）
UDCSH
中华人民共和国行业标准
SH3031一1997
石油化工逆流式机械通风
冷却塔结构设计规范
Designcodeofcounterflow-type
mechanicaldraughtcoolingtowerstructurefor
petrochemicalenterprises
1997-11一05发布1998-05-01实施
中国石油化工总公司发布
中华人民共和国行业标准
石油化工逆流式机械通风
冷却塔结构设计规范
Designcodeofcounterflow-typemechanicaldraught
coolingtowerstructureforpetrochemicalenterprises
SH3031一1997
主编单位中国石化洛阳石化工程公司
批准部门:
中国石油化工总公司
中国石油化工总公司文件
中石化〔1997〕建字607号
关于发布行业标准《石油化工逆流式
机械通风冷却塔结构设计规范》的
通知
各有关单位:
由中国石化洛阳石油化工工程公司修订的《石油化工
逆流式机械通风冷却塔结构设计规范》已经审查定稿。
现批
准修订后的《石油化工逆流式机构通风冷却塔结构设计规
范}））SH3031-1997为石油化工行业标准，自1998年5月1
日起实施。
原《石油化工企业逆流式机构通风冷却塔结构设
计规范》SHJ31-91，自1998年9月30日废止。
本标准的具体解释工作，由中国石化洛阳石油化工工
程公司负责。
中国石油化工总公司
一九九七年十一月五日
目次
1总则····”············”·?
?
?
?
、“··”··”·······?
?
?
?
1
2主要符号·········”··”····“·“··················，.?
?
?
?
2
3结构组成·....................................................4
3.1塔体·.........................................··..?
?
?
?
4
3.2柱网··...。
········?
?
?
?
。
..··..·····..···.··....?
?
?
?
4
3.3梁················.·...··········........·..···?
?
?
?
9
3.4塔体围护结构·............................................9
3.5导风系统配件··”··········，.·········”··?
?
?
?
10
3.6柱基础和机器基座····························?
?
?
?
14
3.7水池·.................................................”·14
4结构计算，.·············，.··························?
?
?
?
15
4.1一般规定·..............................................15
4.2荷载及荷载效应组合·...................................17
4.3结构计算··········，···.................................20
5构造及其他要求·...........................................21
5.1构造要求·..............................................21
5.2防腐、防冻措施·········?
?
?
?
“·..··············?
?
?
?
22
5.3材料············....·················..................22
附录A常用填料荷载参考值············，.······?
?
?
?
25
附录B常用风机系列技术数据参考值············?
?
?
?
26
附录C常用电机系列技术数据参考值············?
?
?
?
27
?
?
?
?
?
」附录D用词说明
附加说明····?
?
?
?
附:
条文说明···一
1总则
1.0.1本规范适用于石油化工企业的逆流式机械通风冷
却塔（以下简称“塔，’）的结构设计。
1.0.2执行本规范时，尚应符合现行有关标准规范的要
求。
2主要符号
2.0.1作用和作用效应
d2h,—风机的总水平当量荷载;
。
‘—第1台风机的水平当量荷载;
G，—风机旋转部分总重力;
口、—每台风机水平当量荷载;
口—每台风机的扰力。
2.0.2几何参数
10—支承梁的计算跨度;
D—支承梁截面刚度;
h—塔体高度。
2.0.3计算系数及其他
fa—梁自振频率
二—支承梁单位长度上的均匀质量;
必,—自振频率系数;
。
u—支承梁单位长度上的换算均布质量;
m;—支承梁上的集中质量;
n-梁的跨数;
k;—集中质量换算系数;
a;—集中荷载离本跨梁左边支座距离X与本跨梁
的计算跨度1。
之比;
2
k;—风机的动力系数;
a—风机旋转部件的偏心距;
V—风机每秒钟转数;
a,—风机对塔体的动性能系数;
f—塔体自振频率;
7—材料非弹性阻力系数。
3结构组成
3.1塔体
塔体可采用钢筋混凝土结构、钢结构。
钢筋混凝土结构塔，宜采用双向框架结构。
钢结构塔宜采用双向平面析架结构，柱宜采用钢
?
?
?
，?
，
?
?
?
3.1.4塔体的结构型式、布置和各部位尺寸，应按生产和
结构设计要求综合确定（图3.1.4-1-4）,
2柱网
柱网布置应符合表3.2.1的规定。
外部围护
--一bff71}1WE--箫D
纵向
十一i8
14200-奋42002吉4200吉42005
图3.1.4-1双列塔柱网布置示意
?
?
8
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
8
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
},}}
0s2十OSZv0s2令0s2今
8
?
?
?
冲一
8
?
?
?
?
8
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
。
?
?
，
?
?
8
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
。
O
16.00
玻璃钢风筒
除水器
姗板JA44
二'_二
散水
NJA44〕踌（〔J
等纵向
廊砚
}U.LUU
图3.1.4一4单列塔剖面示意
3梁
3.3.1塔内支承淋水填料的梁应平行于进风方向布置，在
满足支承淋水填料要求的条件下，应加大梁的间距。
3.3.2塔内支承淋水填料的梁，应为窄而高的矩形截面。
3.3.3填料支承结构的水平投影面积，不宜大于塔轴线间
面积的15%0
3.4塔体围护结构
3.4.1塔体围护结构，宜采用玻璃钢墙板、钢筋混凝土墙
板或其他轻质高强且耐腐蚀材料的墙板。
外墙板布置范围，应符合表3.4.1的要求。
外墙板的布兰范围表3.4.1
导风方式
顶端底端
纵向或横向纵向横向
有导风伞导风伞的梁底
进风口梁顶
水池正常水位
以下200.m或
水池壁顶端无导风伞塔顶板底
3.4.2内隔板应采用钢筋混凝土板，其布置范围应符合表
3.4.2的要求。
3.4.3塔顶板应符合下列要求:
3.4.3.1钢筋混凝土结构塔顶板.应采用现浇钢筋混凝
土板;
3.4-3.2钢结构塔顶板，应采用轻质结构，但应确保其
横向刚度。
内隔板的布置范围表3.4.2
布置
方式
导风方式
顶端
底端
纵向横向
单列
采用导风伞填料层的梁底导风伞的梁底水池正
常水位
以下
200-
无导风伞填料层的梁底顶层梁底
双列
采用导风伞导风伞的梁底导风伞的梁底
无导风伞顶层梁底顶层梁底
3.5导风系统配件
3.5.1塔体导风系统包括风筒、导流锥、导风伞或导流圈、
水平导风板等配件。
15.2风筒宜采用玻璃钢结构，风筒内壁与风机叶片之间
的间隙应均匀，且不应大于20mmo
3.5.3导流锥的设置，应符合下列要求:
3.5.3.1当风机基座下设柱时，柱顶应设置导流锥;
15.3.2当风机基座下不设柱时，在风机基座下应设置
吊挂导流锥（图3.5.3）0
15.4导风伞或导流圈的设置，宜符合下列要求:
3.5.4.1导风伞和导流圈宜采用玻璃钢结构;
15.4.2风机直径等于4.7m塔宜设置导风伞或集气
段的风筒;
3.5-4.3风机直径大于4.7m塔宜设置导风伞或导流
圈。
10
3.5.5水平导风板可根据实际情况选用钢筋混凝土、钢
板、钢筋混凝土与玻璃钢组合结构或钢筋混凝土与钢板组
合结构（图3.5.5一1,2,3,4）
风机机座宽度
冲‘----一.-一~冲
风机机座
。
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
\?
?
二次抛物线旋转体入
认
认
图3.5.3吊挂导流锥
11
L>15011
图3.5.5一1钢筋混凝土水平导风板
L>1500
图3.5.5一2钢板结构水平导风板
12
L>1500
5一3钢筋混凝土及玻璃钢组水平导风板
1.540
}\R=400
8l0又又万
赞结角钢由}玉份
26-
钢板J二3%
排水孔
640
L>1500
5-4钢筋混凝土及钢板组合水平导风板
13
3.6柱基础和机器基座
3.6.1塔体框架柱基础，应根据地基、水池埋置深度和施
工等条件选用以下形式:
3.6.1.1基础在水池底板上;
3.6.1.2基础在水池底板下与底板现浇成整体;
3.6.1.3基础在水池底板下与底板分离。
3.6.2风机和电机基座，可采用下列结构:
3.6.2.1钢筋混凝土结构塔的风机和电机基座，宜采用
钢筋混凝土结构;
3.6.22钢结构塔的风机和电机基座，宜采用整体钢支
座。
3.7水池
3.7.1塔体下的水池，应符合下列要求:
3.7.1.1水池应采用现浇钢筋混凝土结构;
3.7.1.2池壁高出地面不应小于200mm，且进风两侧
与框架柱分开，内壁距外柱轴线1.2-1.5m（图3.1.4-1
-^4）;
3.7.1.3沿池壁外侧四周设混凝土散水。
4结构计算
4.1一般规定
4.1.1冷却塔按抗震重要性分类为丙类构筑物。
4.1.2冷却塔建筑结构安全等级为二级。
4.1.3计算竖向荷载作用下的框架内力时，可不考虑侧移
的影响。
4.1.4计算风机和电机作用下的框架内力时，应考虑其当
量永久荷载对结构强度的影响。
对混凝土结构塔，可不验算
框架顶部的水平位移;对钢结构塔，当采用刚架结构时，应
验算顶部水平位移，且不大于塔高h的1/250,（塔高h从
基础顶面至顶层平台）。
4.1.5框架计算应按承载能力极限状态和正常使用极限
状态分别进行荷载效应组合;并取各自的最不利组合进行
设计。
4.1.6钢筋混凝土结构塔的主要承重构件和水池按正常
使用极限状态计算时，最大裂缝宽度不得大于。
.2mm,
4.1.7塔体的自振频率应与风机的工作频率错开25%以
上。
4.1.8当风机或电机直接支承在梁上时，梁的自振频率与
电机或风机的工作频率应错开25%以上，如不能满足时，
应对梁进行垂直线位移的验算。
4.1.9风机或电机的支承梁的自振频率，应按下式计算:
15
、一0}}TD（4.1.9一1）
式中f.—支承梁的自振频率（Hz）;
D—支承梁截面刚度（N·ms）;
m—支承梁单位长度上的均匀重量（（kg/m）;
当有集中质量时，应按第4.1.10条规定计算;
1,—支承梁的计算跨度（m）;
必:
—自振频率系数，取1.57.
4.1.10当梁上有均布质量，又有集中质量时，对于单跨和
各跨线刚度相同的等跨连续梁，应按下式将集中质量换算
成均布质量:
，。
一+责;Ek;mn,o,_,
式中m;—支承梁单位长度上的换算均布质量（（kg/m）;
m;—支承梁上的集中质量（kg）;
n一梁的跨数，
k3-集中质量换算系数。
4.1-11集中质量换算系数k;按表4.1.11采用。
计算多
跨连续梁的自振频率时，集中质量换算系数kj可按单跨梁
选用。
集中质11换算系数k表4.1.11
乌00.100.200.300.400.500.600.700.800.90
k;00.1910.6911.311.812.001.811.310.6910.191
注:
衣中。
』为集中待饭离本跨梁左边支座距离x与本跨梁的计
算跨度1。
之比一
4.1.12当地下水位超过水池度板时，应进行使用和施工
16
阶段的抗浮稳定性验算。
当施工阶段不满足抗浮要求时，在
施工中应采取措施。
水池的其他计算应按国家现行标准有
关规定执行。
4.1.13柱基础和水池底板，应根据地基情况和基础形式，
按下列方法计算;
4.1.13.1采用单独基础且与水池底板整体连接时，底
板可按弹性地基上的板或倒无梁楼盖计算，当柱网尺寸较
大时，底板宜按弹性地基上的板计算，并应进行柱基础对底
板的冲切验算;
当地下水位高于底板时，应考虑地下水对底板的浮力
作用。
4.1.13.2单独基础且与水池底板整体连接，计算时可将
水池底板作为基础的一部分，底板与基础配筋应综合考虑;
4.1.13.3当无地下水或地下水浮力小于或等于底板自
重时，底板可按构造配筋。
4.2荷载及荷载效应组合
4.2.1结构计算，应考虑下列荷载:
4.2.1.1永久荷载
（1）结构自重:
按构件尺寸计算确定;
（2）配水系统设备重;
（3）填料及其附着水荷载:
计算塔内淋水填料，除水器
的附着水膜重量时，水膜平均厚度可取lmm，或按附录A
取值;
（4）结垢荷载:
当采用塑料填料时，淋水填料的水垢和
污垢厚度，取。
.5-lmm，结垢重度取13kN/m'，可按附录
17
A取值;
4.2.1.2可变荷载
（1）塔顶平台活荷载:
顶板和顶板梁采用4kN/m2，框
架采用2kN/m'.
（2）塔顶检修荷载:
按实际情况确定。
（3）地面活荷载:
根据施工和生产检修实际情况确定，
但不得小于4kN/m'.
（4）挂冰荷载:
淋水填料下层构件的挂冰荷载，可根据
淋水填料水平轮廊面积，按表4.2.1选用;
挂冰荷载表4.2.1
最冷月平均气温值〔℃）0-5-5--15-15以下
挂冰荷载（kN/m'）0.51.02.0
4.2.1.3风机和电机的当量永久荷载
竖向当量荷载:
可将风机和电机的总重力乘以动力系数
作为竖向当量荷载。
动力系数的取值，风机取2，电机取1.5;
水平当量荷载:
（1）计算框架内力时，每台风机水平当量荷载按下式计算:
Q.=Q·K:
·8:
（4.2.1一1）
_Gt·a·V'
6d=.一一250一
1
（4.2.1一2）
V
cu一一一,一J-11一I）十1
厂
（4.2.1一3）
以上式中Q6—每台风机的水平当量荷载（（kN）;
Q—每台风机的扰力（（kN）;
18
k;—风机的动力系数取3.3;
G,—风机旋转部分<包括:
叶片、轮毅、竖轴、固
定在竖轴上的齿轮、连接件、附于轮毅上
的风帽重力等）的总重力（（kN），按附录B
取值;
a—风机旋转部件的偏心距，取。
.2mm，亦可
按实测数据取值;
V—风机每秒钟转数（r/s），按附录B取值;
Q,—风机对塔体的动性能系数;
厂—塔体自振频率（（S-'）;
Y—材料非弹性阻力系数，钢筋混凝土取0.11
钢取0.2;
（2）两台风机时的总水平当量荷载可按下式计算:
Qh,=Qhlr'Qh2（4.2.1一4）
（3）两台以上风机时的总水平当量荷载可按下式计算:
Q.,=2Q.l,（4.2.1一5）
;=1
且不小于两台最大风机的水平当量荷载之和。
式中Q。
—风机的总水平当量荷载（（kN）;
Qm—第:
台风机的水平当量荷载（（kN）;
（4）电机水平当量荷载可不考虑。
4.2.，.4风荷载
（1）风筒和塔体所受风荷载应按现行国家《建筑结构荷
载规范》计算;
（2）计算横向框架时，应考虑进风口下纵向内隔板的挡
风面积;
I9
（3）平台、栏杆及爬梯所受风荷载可不考虑。
4.2.2地震作用
4.2.2.1水平地震作用，应沿两个主轴方向分别进行抗
震验算;
4.2.2.27度及s度I、I类场地上的塔体的不进行截
向抗震验算，但应符合抗震构造要求。
4.2.2.3塔体结构不考虑竖向地震作用。
4.2.3塔体的荷载效应组合按现行国家《建筑结构荷载规
范》和有关抗震设计规范执行。
4.3结构计算
4.3.1钢筋混凝土塔体框架，可按平面框架计算。
当横向
承重时，按横向框架计算，纵向按连续梁计算，但端支座应
按构造要求设置上部钢筋;当纵向承重时，按纵向框架计
算，横向应采取措施保证具有足够的刚度。
在地震设防区或
塔体平面长宽比小于1.5时，纵横两向均应按框架设计。
4.3.2计算框架内力时，风机和电机竖向当量荷载，可按
集中荷载考虑;水平当量荷载，可按作用在框架纵横两向梁
轴线上的集中荷载考虑。
4.3.3钢朽架可按平面梢架计算。
受压构件的长细比，不
宜大于150，受拉构件的长细比不宜大于250,
4.3.4当风机基座下不设柱而安装在梁上时，该梁的挠度
不应大于梁计算跨度的1/500,
5构造及其他要求
51构造要求
5.1.1风机基座的地脚螺栓位置应准确并锚固可靠，卧式
电机基座与塔顶板（或顶层梁）应有可靠连接。
5.1.2检修平台和塔顶板，均应设置栏杆;塔体外应设置
通塔顶的斜梯（宜采用450）;塔内应设置风机检修平台和
通往除水器层的直爬梯。
5.1.3塔顶板应设排水坡。
5.1.4冷却塔结构伸缩缝的最大间距，可按表5.1.4规定
采用.
冷却塔结构伸缩缝最大间距（m）表5.1.4
结构类别伸缩缝最大间距
钢筋混凝土水池
地上20
地下30
钢筋混凝土装配式50
塔体现浇式35
钢结构塔体90
注:
当有径脸或采取措施时，间距可适当增大。
5.1.5冷却塔外墙板采用玻璃钢板时，其搭接应采用下搭
接。
5，2防腐、防冻措施
5.2.1冷却塔应采取防腐措施，并应符合下列规定:
5.2.1.1钢筋混凝土塔的塔体内部构件，进风口两侧边
柱的外露部分，均应涂防腐涂料。
涂料膜层厚度不得小于
15opm;
5.2.1.2塔体外部辅助钢结构宜采用涂料防腐，膜层厚
度不得小于looum;
5.2.1.3钢塔塔内钢构件可采取镀锌防腐;
5.2.1.4水池内表面宜采用涂料防腐。
5.2.2钢塔承重结构的基层处理.宜采用喷射或抛射除
锈。
附属结构可采用手工和动力工具除锈。
5.2.3历年最冷月份平均气温值在一5℃以下地区，塔体进
风口处的混凝土梁和柱应采取防冻措施。
5.2.4塔体围护结构在塔体内侧接缝处可采用防冻措施，
再与塔体一起刷防腐涂料。
预制内隔墙的板缝，可采用水泥砂浆填塞，历年最冷月
份平均气温在一5℃以下的地区，宜采用环氧砂浆填塞。
5.3材料
5.3.1混凝土
5.3.1.1垫层的混凝土强度等级采用CIO、基础的混凝
土强度等级，不得低于C20，其他部分混凝土强度等级，均
不得低于C25，并应达到抗渗等级;历年最冷月份平均气温
值在一5℃以下的地区，尚应符合表5.3.1的要求;
混凝土抗冻、抗渗等级表531
构件名称
混凝土
强度
等级
抗冻等级
抗渗
等级历年最冷月阁砰均气温（℃）
一5--15-15以下
梁、柱、顶
板、墙板
>-C25D200D25036
基础妻C20D150D200
水池多C25D150D20036
注:
当基拙与水池浇在一起时，;R凝土坑冻枕渗子级按水池要求
执行.
5.3.1.2二次灌缝采用的细石混凝土.其强度等级不得
低于C20;
5.3.1.3混凝土不得采用疏松多孔且吸水性较大的骨
料（如砂岩等）;
5.3.1.4每立方米混凝土的水泥用量宜控制在300^-
38kg;水灰比不应大于。
.5;塌落度宜控制在30^-50mm;
砂率不宜小于350o;灰砂比不宜小于1:
2.5;
5.3.1.5混凝土不得掺用氯盐。
5.3.2钢材
5.3.2，钢筋直径小于12mm时，宜用I级钢筋;大于
或等于12mm时，宜用I级钢筋;吊钩应采用未经冷加工
的工级钢筋制作;
5.3-2.2钢塔主体结构宜采用Q235一B.F结构钢;当
冬季计算温度等于或低于一30℃时，应采用Q235一B结构
钢，其质量应符合现行国家标准《碳素结构钢》规定，并应有
23
材料合格证。
5.3-2.3连接螺栓宜为半精制镀锌螺栓，材质为Q235
一A.F;
锚固螺栓宜用Q235-A.F结构钢。
3.3焊条
钢塔主体结构可采用E43系列焊条。
当冬季计算温度等于或低于一20℃时，宜采用低氢型
E4315,E4316或铁粉低氢型E4313,E4328焊条。
5.3.4环氧树脂玻璃钢
5.3.4.1玻璃钢应为阻燃型，其氧化指数应大于或等于
30;
5.3-4.2抗拉强度大于或等于200MPa
抗弯强度大于
升级会员 