标准编号:	SH/T 3055-2017
中文名称:	石油化工管架设计规范
英文名称:	Design specification for pipe supports in petrochemical engineering
行业分类:	SH    石油化工行业标准
发布机构:	中华人民共和国工业和信息化部
发布日期:	2017-07-07
实施日期:	2018-1-1
标准状态:	valid
替代旧标准:	SH/T 3055-2007 石油化工管架设计规范
翻译语言:	英文
文件格式:	PDF
中文字符数:	30000 字
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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

石油化工管架设计规范 1 范围 本规范规定了石油化工管架结构设计的基本规定、荷载和地震作用、管架计算、管架结构构造和管墩设计等。 本规范适用于石油化工、煤化工工程的管架、管墩设计。 本规范不适用于管道本身作受力结构及其他跨越江河的大型跨越管架的设计。 2 规范性引用文件 下列文件对于本规范的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。 GB 50007 建筑地基基础设计规范 GB 50009 建筑结构荷载规范 GB 50010 混凝土结构设计规范 GB 50011 建筑抗震设计规范 GB 50017 钢结构设计规范 GB 50046 工业建筑防腐蚀设计规范 GB 50160 石油化工企业设计防火规范 GB 51006 石油化工建（构）筑物结构荷载规范 SH 3137 石油化工钢结构防火保护技术规范 SH 3147 石油化工构筑物抗震设计规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本规范。 3.1 管架 pipe rack 支承架空管道、电缆桥架的各种结构总称。 3.2 管墩 pipe sleeper 支承管道、电缆桥架的墩式结构。 3.3 活动管架 sliding pipe rack 管道支座与管架为滑动或滚动连接，管道与管架之间允许产生相对位移的管架。 3.3.1 刚性活动管架 rigid sliding pipe rack 独立式活动管架（柱）纵向抗侧移刚度较大，管道由于温度变化位移时，管架的水平位移不能满足管道温度变形的需要，管道与管架之间允许产生相对位移的管架。 3.3.2 柔性活动管架 flexible sliding pipe rack 独立式活动管架（柱）纵向抗侧移刚度较小，管道由于温度变化位移时，管架的水平位移能满足管道温度变形的需要，管道与管架之间不产生相对位移的管架。 3.4 固定管架 fixed pipe rack, anchor pipe rack 管道支座与管架为固定连接，管道与管架之间不允许产生相对位移的管架。 4 主要符号 下列主要符号适用于本规范。 4.1 作用和作用效应符号 Fgk——管架承受的管道轴向水平推力标准值（以下简称轴向水平推力）； Fuk——管架沿管道轴向位移折算的等效水平推力标准值（以下简称等效水平推力）； ——管道与管架摩擦产生的管道水平推力标准值； Ftk——管道补偿器弹力标准值； Gk——正常操作时管道荷载标准值； fa——修正后的地基承载力特征值； pk——基础底面处的平均压力标准值； pkmax——基础底面边缘处的最大压力标准值； wo——基本风压； δ——单位力作用于架顶时产生的架顶位移。 4.2 几何参数 d——管道外径（包括保温层）； ld——前后相邻管架间管道长度之半。 4.3 计算系数 kj——牵制系数； n——管道根数； no——固定管道根数； qvk——管道竖向均布荷载标准值； ∆——主要热管道膨胀量； μz——风压高度变化系数； μj——钢与钢的静摩擦系数； μs——风荷载体型系数。 5 基本规定 5.1 一般规定 5.1.1 管架、管墩的结构安全等级应为二级。管架、管墩结构的设计使用年限宜取50年。 5.1.2 管架、管墩的抗震设防分类应为丙类。 5.1.3 管架基础、管墩的基础设计等级不应低于丙级。 5.1.4 混凝土耐久性应符合《混凝土结构设计规范》GB 50010的要求。 5.1.5 管架可按下列原则分类： a） 按结构形式可分为：独立式管架（可分为刚性管架和柔性管架）、跨越管架、纵梁（桁架）式管架、拉杆式管架、吊索式管架； b） 按管道在管架上的支承条件可分为：固定管架和活动管架； c） 按材料可分为：混凝土管架、钢管架和混合管架； d） 按管架高度和管道振动特性可分为：普通管架和特种管架。 5.1.6 同时具备下列条件的管架可称为特种管架： a） 支承直径大于等于500mm的振动管道； b） 支承的管道根数不多于3根； c） 管架高度大于10m。 5.1.7 独立式活动管架可采用刚性管架，亦可采用柔性管架。当管架较低或管道膨胀量较大时，宜按刚性管架设计；当管架较高且管道膨胀量较小时，宜采用柔性管架。 5.1.8 刚、柔性管架可按下列判别式确定： 刚性管架 Fuk≥Fgk……………………………………（5.1.8-1） 柔性管架 Fuk9m时 l0/200 l0/250 l0/300 横、纵向钢梁 l0/250 钢桁架 纵向钢托梁 l0/500 l0/400 悬臂梁 l/200 注1：表中l0为构件计算跨度，l为实际悬臂长度。 注2：如构件施工制作时预先起拱，在验算挠度时，可将计算所得的挠度值减去合理起拱值。 注3：纵向钢桁架的挠度限值可根据实际工程情况适当放宽。 5.1.16 当梁柱节点为铰接时，混凝土管架柱计算长度，应按表5.1.16确定。 表5.1.16 梁柱铰接混凝土管架柱计算长度 管架类型 单跨 双跨 轴向 径向 轴向 径向 独立式管架 单层 （1.25~1.50）H 1.50H （1.25~1.50）H 1.25H 多层 1.25H 1.25H 1.25H 1.00H 纵梁式管架 单层 1.00H 1.50H 1.00H 1.25H 多层 1.00H 1.25H 1.00H 1.00H 注1：表中轴向、径向指管道轴线方向和直径方向。 注2：表中（1.25~1.50）的取值，取决于管道对管架梁作用的大小；若管道重量大、根数多取小值，反之取大值。 注3：H-柱高度；对于单层管架，取基础顶面至梁底的高度；对于多层管架，一般取基础顶面至下层梁底的高度。 5.1.17 当梁柱节点为刚接时，混凝土管架柱计算长度，应按表5.1.17确定。 表5.1.17 梁柱刚接混凝土管架柱计算长度 管架类型 单跨 双跨 T型架 轴向 径向 轴向 径向 轴向 径向 独立式管架 单层 （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 多层 1.25H 1.25H 1.25H 1.00H 纵梁式管架 单层 1.00H （1.25~ 1.50） 1.00H 1.00H 多层 1.00H 1.25H 1.00H 1.00H 注1：表中轴向、径向指管道轴线方向和直径方向。 注2：表中（1.25~1.50）的取值，取决于管道对管架梁作用的大小；若管道重量大、根数多取小值，反之取大值。 注3：H-柱高度；对于单层管架，取基础顶面至梁底的高度；对于多层管架，一般取基础顶面至下层梁底的高度。 5.1.18 带空冷管架的计算长度等于柱高乘以计算长度系数，计算长度系数应按《钢结构设计规范》GB 50017的规定采用；其他钢管架柱计算长度宜按表5.1.18的规定采用。 表5.1.18钢管架柱计算长度 管架类型 单层 多层 轴向 径向 轴向 径向 独立式管架 底层 （1.25~1.50）H （1.25~1.50）H 1.25H （1.25~1.50）H 中间层 1.25Hi 顶层 1.50Hi 纵梁式管架 底层 1.00H （1.25~1.50）H 1.00H （1.25~1.50）H 中间层 1.25Hi 顶层 1.50Hi 注1：表中轴向、径向指管道轴线方向和直径方向。 注2：表中（1.25~1.50）的取值，取决于管道对管架梁作用的大小；若管道重量大、根数多取小值，反之取大值。 对于径向，取决于管架柱脚固定程度；刚性柱脚取小值，铰接柱脚取大值。 注3：H-柱高度；对于单层管架，取基础顶面至梁底的高度；对于多层管架，一般取基础顶面至下层梁底的高度。 注4：Hi——层高； 注5：当纵梁式管架未设置竖向支撑时，钢管架柱轴向计算长度取独立式管架与纵梁式管架之间的值。 5.1.19 钢构件的容许长细比不宜超过表5.1.19的规定。 表5.1.19管架钢构件的容许长细比 构件名称 容许长细比 固定管架柱 120 活动管架柱 150 柱间交叉支撑 300（200） 柱间人字撑 200（150） 柱间支撑上横杆 150 纵梁式管架的纵梁 受拉 300 受压 200 注1：活动管架柱，当其内力等于或小于承载能力的50%时，容许长细比值可取200。独立式柔性活动管架柱的容许长细比可取200。 注2：括号内的数值用于抗震设防烈度为8度和9度时的管架。 5.1.20 混凝土管架柱的长细比不宜超过表5.1.20的容许值。 表5.1.20 混凝土管架柱的容许长细比 构件名称 容许长细比 固定管架柱 25 活动管架柱 30 注1：长细比计算时应取与柱计算方向相对应的计算长度和柱截面尺寸。 注2：混凝土独立式柔性活动管架柱的容许长细比可取40。 5.1.21 混凝土管架构件的裂缝控制等级宜取三级，最大裂缝宽度限值宜取0.2mm。 5.1.22 钢管架架顶变形应满足管道设计的要求，在风荷载作用下的顶点水平位移与总高度之比值尚不宜大于1/150。 5.1.23 满布管道的管架钢梁，可不验算其侧向稳定。 5.2 材料及其他 5.2.1 混凝土强度等级应符合下列要求：管架梁柱混凝土强度等级不应低于C25；活动管墩混凝土强度等级不应低于C20；固定管墩混凝土强度等级不应低于C25；基础混凝土强度等级不应低于C25；素混凝土基础混凝土强度等级不应低于C20；垫层混凝土强度等级不宜小于C10。 5.2.2 钢筋可采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500、HRB335和HPB300钢筋；型钢和钢板宜采用Q235B、Q345B钢；地脚螺栓应采用未经冷加工的Q235B或Q345B钢。 5.2.3 管架的除锈和防腐蚀应符合《工业建筑防腐蚀设计规范》GB 50046的要求。 5.2.4 钢管架的防火应符合《石油化工企业设计防火规范》GB 50160和《石油化工钢结构防火保护技术规范》SH 3137的要求。 6 管架荷载和地震作用 6.1 竖向荷载 6.1.1 竖向荷载应包括结构自重、管道自重、设备重、附件重、保温重、介质重或试压时的水重、顶棚重、电缆和桥架重。 6.1.2 作用于管架横梁上的管道竖向荷载，宜按下列规定计算： a）多根密排管道，宜按均布荷载计算；当遇有一根管道作用于梁上的荷载大于10kN时，该管道应按集中荷载计算； b）当预留管道无法确定时，可按图6.1.2、式（6.1.2）所示进行计算；在选择计算区段时，应考虑该区段的代表性，并考虑后续管道可能出现的不利布置。 …………………………………（6.1.2） 式中： qvk——管道竖向均布荷载标准值，kN/m； Fi——第i单根管道的竖向荷载标准值，kN； l——管道计算区段长度，m； n——管道计算区段内的管道根数（应大于4根）。 a）管道实际分布（F5＞10kN） b）管道竖向荷载计算简图 图6.1.2 管道竖向荷载计算图 6.2 管道水平推力 6.2.1 活动管架承受管道膨胀时产生的水平推力应按下列规定确定： a）活动管架构件支承的管道符合下列条件之一者，水平推力可忽略不计： 1）输送介质的温度不超过40℃； 2）管道至少10根，且最高温度（包括扫线温度）低于130℃； 3）主要热管道重量与全部管道重量之比小于0.15。 注：主要热管道是指计算某构件时，对该构件产生最不利水平推力的一根管道。 b）刚性管架水平推力，应按下式计算： Fgk=kjGkμj………………………………（6.2.1-1） 式中： kj——牵制系数，按本规范6.2.2条和6.2.3条计算； Gk——主要热管所在层正常操作时管道的竖向荷载标准值，kN； μj——钢与钢的摩擦系数，取0.3；管托加聚四氟乙烯板时取0.1。 c）柔性管架水平推力，应按下式计算： 混凝土管架： ………………………………（6.2.1-2） 钢管架： ………………………………（6.2.1-3） 式中： Ec、E——管架混凝土、钢的弹性模量； I——管架纵向总截面惯性矩； ∆——主要热管道膨胀量； H——管架高度。 d）活动管架水平推力作用点应在梁项。 6.2.2 计算牵制系数kj时，主要热管道重量与全部管道重量之比a值应按下列原则计算： a）计算梁时，应取该层梁上的全部管道重量，并应从中选用一根主要热管道计算a值； b）计算柱和基础时，应取整个管架上的全部管道重量，并应从各层主要热管道中选用一根起控制作用的主要热管道计算a值，管架水平推力应作用在主要热管道所在的层。 注1：计算柱和基础时，主要热管所在层与相邻层间距较大时，相邻层管道对主要热管所在层管道的牵制作用减小，此时牵制系数应加大。 注2：计算柱和基础时，当顶层有较大管道且与下层管道间距较大时，可分成上下两部分，分别计算水平推力。 6.2.3 牵制系数kj应按下列原则取值： a）当管道根数n小于3时，牵制系数kj应取1.0。 b）当管道根数n等于3时，牵制系数kj取值应符合下列规定： 1）当a小于0.5时，牵制系数kj应取0.5； 2）当a大于0.7时，牵制系数kj应取1.0； 3）当0.5≤a≤0.7时用插值。 c）当管道根数n不少于4时，牵制系数kj取值应符合下列规定： 1）当a不大于0.6时，牵制系数kj应按下式计算： …………………………………（6.2.3） 2）当a不小于0.8时，牵制系数kj应取1.0； 3）当0.6