GB 51019-2014 化工工程管架、管墩設計規(guī)范 （完整版）
1 總 則
1.0.1 為使化工和石油化工工程的管架、管墩設計中，貫徹執(zhí)行國家的技術(shù)經(jīng)濟政策，做到技術(shù)先進、安全可靠、經(jīng)濟合理、確保質(zhì)量，制定本規(guī)范。
1.0.2 本規(guī)范適用于化工和石油化工工程的管架、管墩的設計。本規(guī)范不適用于管道本身作為受力結(jié)構(gòu)及其他跨越江河的大型跨越管架的設計。
1.0.3 化工工程的管架、管墩的設計，除應符合本規(guī)范外，尚應符合國家現(xiàn)行有關(guān)標準的規(guī)定。
2 術(shù)語和符號
3 基本規(guī)定
4 荷 載
5 地震作用和抗震驗算
6 有振動管道的管架
7 荷載和地震作用效應組合
7.0.1 管架設計應按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)分別進行荷載效應組合，并應取各自最不利的效應組合進行設計。
7.0.2 管架基本荷載分類、代號及分項系數(shù)應按表7.0.2確定。
表7.0.2 荷載分類、代號及分項系數(shù)
注：1 (1)、(2)、(5)中均不包括振動管道的有關(guān)荷載。
2 平臺、走道板上可不再考慮雪荷載。
3 當恒載效應起控制作用時，(1)、(2)荷載分項系數(shù)應取1.35。
7.0.3 承載能力極限狀態(tài)效應組合宜符合表7.0.3規(guī)定。
表7.0.3 承載能力極限狀態(tài)效應組合
注：1 支承有振動管道的管架組合時，應按本規(guī)范第6.2.2條規(guī)定乘以動力系數(shù)。
2 風荷載考慮橫向作用，并具有正、反不同方向，對于具有支承豎向彎管的管架，應按本規(guī)范第4.4.2條規(guī)定計算縱向風荷載。
3 在組合時，對水平推力、管道位移彈性反力、橫向、縱向地震作用均具有正、反不同方向，應相應取其不同的編號。
4 可變荷載的組合值系數(shù)在表7.0.3中已取0.9，縱向地震作用于固定管架上、與管道水平推力組合時采用0.5。
5 表中代號為(5)、(6)、(7)、(8)四類荷載在計算時尚應符合本規(guī)范第5.3.1條的規(guī)定，即荷載應乘以溫度作用產(chǎn)生的水平推力的組合系數(shù)ψt，單根熱管時可采用1.0，多根熱管時可采用0.8。
6 表中代號(1)永久荷載分項系數(shù)，當組合效應對結(jié)構(gòu)有利時，可將前面的1.2系數(shù)改為1.0，當驗算結(jié)構(gòu)抗傾覆或抗滑移時，系數(shù)改為0.9。
7 非正常操作時的偶然荷載，表中(8)管道內(nèi)的不平衡內(nèi)壓力Fn不乘分項系數(shù)，與偶然荷載同時存在的其他荷載也可采用適當?shù)拇碇怠?br/>8 當提供檢修荷載大于操作活荷載時，表中組合33～組合36中代號(3)項荷載用實際檢修荷載代替。
7.0.4 分期建設時，應考慮各期工程的實際情況，按本規(guī)范表7.0.3進行承載能力極限狀態(tài)效應組合時，應取其最不利者進行設計。
7.0.5 正常使用極限狀態(tài)荷載效應組合宜按表7.0.5的規(guī)定執(zhí)行，組合值系數(shù)和頻遇值系數(shù)應取0.5，準永久值系數(shù)應取0.5。
表7.0.5 正常使用極限狀態(tài)荷載效應組合
| 編號 | 組合情況 | 參加組合的工況 |
| 1 | 活動管架正常操作 |
(1)＋(2)＋(3)＋(5)＋(9)＋(11) |
| 2 | 固定管架正常操作 | (1)＋(2)＋(3)＋(6)＋(9)＋(11) |
| 3 | 管道充水試壓 | (1)＋(3)＋(4)＋(11) |
注：1 活動管架、固定管架上支承的管道，均應考慮充水試壓荷載。
2 表中代號(1)永久荷載分項系數(shù)，當組合效應對結(jié)構(gòu)有利時，可將前面的1.2系數(shù)改為1.0，當驗算結(jié)構(gòu)抗傾覆或抗滑移時，系數(shù)改為0.9。
7.0.6 地基基礎(chǔ)設計時，作用效應與相應的組合應符合本規(guī)范第10章的規(guī)定。
8 管 架
9 管 廊
10 地基和基礎(chǔ)
11 管架結(jié)構(gòu)構(gòu)造
12 管 墩
13 管架的防腐蝕設計
13.0.1 管架所處環(huán)境的腐蝕性等級，應按現(xiàn)行國家標準《工業(yè)建筑防腐蝕設計規(guī)范》GB 50046的有關(guān)規(guī)定進行分級。
13.0.2 在腐蝕性等級為強、中區(qū)域的管架，鋼筋混凝土構(gòu)件的混凝土強度等級不應低于C40，其耐久性應符合現(xiàn)行國家標準《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》GB 50010的有關(guān)規(guī)定；鋼筋混凝土保護層厚度在腐蝕性等級為強時不應小于40mm，在腐蝕性等級為中時不應小于35mm；最大裂縫寬度允許值為0.2mm；外露的金屬零件均應采取防腐蝕措施；宜采用整榀預制的鋼筋混凝土管架。
13.0.3 當污染土、地下水和生產(chǎn)過程中泄露的介質(zhì)對混凝土具有強、中腐蝕時，管架基礎(chǔ)及管墩的混凝土強度等級不應低于C40；管架基礎(chǔ)及地面以下管墩外表面，應按現(xiàn)行國家標準《工業(yè)建筑防腐蝕設計規(guī)范》GB 50046的有關(guān)規(guī)定涂刷防腐蝕涂層；管架基礎(chǔ)及管墩下應做防腐蝕墊層。
13.0.4 鋼結(jié)構(gòu)管架的防腐蝕設計應符合下列要求：
1 管架柱、桁架宜采用H型截面和管型截面，管型截面端部應進行封閉。
2 腐蝕性等級為強、中時，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件不應采用由雙角鋼組成的T形截面或由雙槽鋼組成的工形截面；腐蝕性等級為弱時，不宜采用由雙角鋼組成的T形截面或由雙槽鋼組成的工形截面。
3 對腐蝕性等級為強時，不得采用吊索式；在其他環(huán)境下采用吊索式管架時，可采用外套塑料保護套的鍍鋅鋼絞線，或具有防腐措施的鋼絞線。
4 鋼結(jié)構(gòu)桿件截面的最小厚度，鋼板組合的桿件不應小于6mm；管型截面桿件不應小于4mm；角鋼截面不應小于5mm。
5 圓鋼吊桿或拉桿的直徑不應小于20mm
13.0.5 鋼結(jié)構(gòu)管架構(gòu)件的表面防腐蝕設計應明確防護層使用年限，并應按現(xiàn)行國家標準《工業(yè)建筑防腐蝕設計規(guī)范》GB 50046的有關(guān)規(guī)定進行防護設計。
14 鋼管架的防火保護層設計
15 職業(yè)健康、安全、環(huán)保
15.0.1 管架、管墩設計應符合職業(yè)健康、安全、環(huán)保要求。
15.0.2 當組織管架、管墩等有關(guān)安全和環(huán)保問題的評審時，應邀請安全工程師和環(huán)保工程師參加。
15.0.3 根據(jù)項目特點，管架、管墩布置時，可按職業(yè)健康、安全、環(huán)保要求的計劃組織各專業(yè)職業(yè)健康、安全、環(huán)保的審查，必要時應邀請施工管理部門參加。
15.0.4 管架、管墩地基處理時，應選用環(huán)保節(jié)能性的材料。
15.0.5 管架、管墩基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)時，應按現(xiàn)行行業(yè)標準《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ 94的有關(guān)規(guī)定選用安全可靠的樁型及施工工藝。
15.0.6 管架、管墩基礎(chǔ)設計時，應將有關(guān)地基開挖后對周圍建(構(gòu))筑物相關(guān)基礎(chǔ)的影響予以說明。
15.0.7 確定管架的結(jié)構(gòu)選型時，應綜合施工及運行全過程的安全性和穩(wěn)定性。
15.0.8 在管架上設置操作和巡檢等通道平臺、直梯、斜梯、防護欄桿時，應按現(xiàn)行國家標準《固定式鋼梯及平臺安全要求》系列GB 4053.1～GB 4053.3的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。
15.0.9 管廊式管架結(jié)構(gòu)的平臺或通道的鋼樓板設計時，應根據(jù)安全性的要求布置主次梁間距。
15.0.10 當在管廊的通道的樓板上開設供人員上下通行的直梯孔洞時，應在直梯孔洞上設安全蓋板或在直梯孔洞兩側(cè)設安全門。
附錄A 梁扭矩作用下應力
A.0.1 沿桿軸方向一扭矩T作用下扭轉(zhuǎn)作用(圖A.0.1)應由自由扭轉(zhuǎn)和約束扭轉(zhuǎn)兩部分組成，扭轉(zhuǎn)角θ的微分方程可按下列公式計算，微分方程的解可按表A.0.1確定：
式中：z——桿軸方向距左端距離(m)；
G——剪切模量(kN／m2)；
J——截面扭轉(zhuǎn)慣性矩(m4)；
θ——繞z軸(桿長方向)扭轉(zhuǎn)角度(rad)；
E——鋼材彈性模量(kN／m)2；
a——扭轉(zhuǎn)特性系數(shù)(m)；
Iy——y軸方向慣性矩(m4)；
——θ對z的三次導數(shù)；
Cw——截面翹曲常量(m6)。
圖A.0.1 梁扭矩作用示意
表A.0.1 扭矩T作用兩端固定梁、兩端鉸接梁，一端固定、一端自由梁扭轉(zhuǎn)角
A.0.2 開口截面扭轉(zhuǎn)特性應符合下列要求：
1 開口截面扭轉(zhuǎn)慣性矩可按下式確定：
式中：b——每一截面單元的長度；
t——每一截面單元的厚度。
2 焊接或軋制工字型截面扭轉(zhuǎn)特性可按下列公式確定：
式中：Iy——y軸(本規(guī)范圖A.0.1)方向慣性矩；
bf——梁翼緣寬度；
tf——梁翼緣厚度；
d——梁高。
A.0.3 扭矩T作用下自由扭轉(zhuǎn)(純扭轉(zhuǎn))剪應力應按下式確定：
式中：τt——自由扭轉(zhuǎn)剪應力；
t——腹板厚、翼緣厚等所求點的截面厚度。
A.0.4 扭矩T作用下約束扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的應力應符合下列要求：
1 扭矩T作用下約束扭轉(zhuǎn)剪應力應按下式確定：
式中：τws——s點處翹曲剪應力(kN／m2)；
Sws——s點的翹曲慣性矩(m4)；對工字型截面按本規(guī)范公式(A.0.2-5)確定；
t——單元厚度(m)；
——θ對z的三次導數(shù)。
2 扭矩T作用下約束扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的截面正應力應按下式確定：
式中：σws——s點處翹曲正應力(kN／m2)；
Wns——s點的翹曲慣性矩(m2)；對工字型截面按本規(guī)范公式(A.0.2-4)確定；
θ″——θ對z的二次導數(shù)。
A.0.5 扭矩T作用下開口截面總應力應符合下列要求：
1 扭矩T作用下開口截面總的剪應力為自由扭轉(zhuǎn)(純扭轉(zhuǎn))剪應力和約束扭轉(zhuǎn)剪應力的疊加，可按下式計算：
2 扭矩T作用下開口截面正應力應按下式計算：
A.0.6 扭矩T作用下閉口薄壁截面應力應符合下列要求：
1 工程設計中可忽略截面翹曲的影響，可簡化為扭矩T作用下產(chǎn)生沿厚度均勻分布的扭轉(zhuǎn)剪應力，剪應力可按下式確定：
式中：t——截面邊緣的厚度；
Ao——截面邊緣厚度中心線所圍成的面積。
2 鋼結(jié)構(gòu)管架中，扭矩由剪力V偏心引起，總剪應力應按下列公式確定：
式中：Av——矩形截面為腹板面積，圓形截面為截面面積的1／2；
V——x或y方向剪力，即產(chǎn)生扭矩T的剪力。
附錄B 鋼絞線技術(shù)規(guī)格
B.0.1 鋼絞線技術(shù)規(guī)格可按表B.0.1選取。
表B.0.1 鋼絞線技術(shù)規(guī)格
注：數(shù)據(jù)引自現(xiàn)行行業(yè)標準《鍍鋅鋼絞線》YB／T 5004。
B.0.2 鋼絞線可按公稱抗拉強度分為1270MPa、1370MPa、1470MPa和1570MPa四級。
附錄C 采用П形補償器時固定管架水平推力計算公式
附錄C 采用П形補償器時固定管架水平推力計算公式
表C 采用П形補償器時固定管架水平推力計算公式
