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摘要：化工设备基础是支承和固定化学工厂设备的结构体，本文通过对大型化工设备的种类的分析，考虑大型化工设备基础设计的不同要求，按照原始资料收集，基础形式、基础材料、基础构造的选择，基础计算和地脚螺栓设置等几个方面提出大型化工设备设备基础设计主要内容，总之大型化工设备基础由于使用环境的特殊性,不同于一般的设备基础,在设计中要全方位考虑，只有这样才能在整体上确保建筑物内人员生命和财产的安全。
关键词 大型化工设备设备地基
Abstract: the foundation of chemical equipment is structure supporting and fixing chemical plant equipment, through the analysis of large chemical equipment, considering the different requirements of large chemical equipment design basis, according to the original data collection, basic form, basic materials, the basic structure of the selection, several basic calculation and anchor bolt setting and other aspects of design the main content of large chemical equipment, in foundation of large-scale chemical equipment because of special use environment, different from the basic equipment in general, in the design to consider the full range, only in this way can we ensure that building personnel security of life and property on the whole.
Keywords equipment of large chemical equipment foundation
中图分类号：TQ05文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
1前言
化工设备基础是支承和固定化学工厂设备的结构体，它其主要任务是将设备可靠稳固地固定在设备基础的相应部位上，将设备的恒荷载、活荷载和设备动荷载传给地基，不产生危害设备运转的地基沉降、位移和振动，不影响人员对设备的操作和正常生产工作，并满足设备正常运转的全部要求。
2 大型化工设备基础设计的要求
2.1 大型化工设备的种类
大型化工设备主要有以下几类
用于输送气体、液体和压缩气体的设备：包括通风机、鼓风机、压缩机、制冷机和各类泵等。通风机用于通风、干燥过程；轴流风机因风压小，流量大，只用于通风换气，如凉水塔，空冷器的通风等。
用于气体、液体换热的设备：包括冷却器、加热器、再沸器、冷凝器、蒸发器、过热器 、废热锅炉、换热器等。
用于储存气体液体的贮罐容器设备：包括方形贮罐、圆筒形罐、球形罐和特殊形贮罐(如椭圆形、半椭圆形)每种型式又按封头形式不同，分为若干种型式。常见的封头有平板、锥形、球形、碟形、椭圆形等。有些容器如气柜、浮顶式贮罐、其顶部(封头)是可以升降浮动的等等。
用于液体分馏的塔设备：包括板式塔、浮阀塔、填料塔等。
用于化学反应的反应器：包括槽式反应器、管式反应器、固定床反应器等
用于液体和固体分离的固液分离设备：包括离心机和过滤机等
7、用于固体干燥的干燥设备：包括箱式干燥器、带式干燥器、喷雾干燥器、气流干燥器、流化床干燥器、旋转闪蒸干燥、回转干燥、真空干燥器、双锥干燥机等
2.2 大型化工设备基础设计的不同要求
由于大型化工设备种类繁多，特性各异，基础设计要满足不同的要求：1、为避免储存易燃易爆有机气体发生爆炸事故，气体或液体贮罐等设备基础须采取严格的防火隔热措施。2、受高温辐射的设备基础，要采取隔热保护措施。3、接触低温的空气分离塔基础要有隔冷、散水和排水措施。4、储存硫酸、盐酸的储罐槽等基础要采取防腐蚀措施。5、大型鼓风机离心泵等动力效应大的设备基础，要采取防振、减振和隔振措施。6、对大型塔式设备反应器基础上大量预埋地脚螺栓水平位置的精度和垂直位置的精度有较高要求，以保证设备安装塔式设备的垂直型、稳定性和准确性。
3 大型化工设备基础设计的内容
大型化工设备设备基础设计主要内容包括：原始资料收集，基础形式、基础材料、基础构造的选择，基础计算和地脚螺栓设置。
3.1 原始资料收集
在设计大型化工设备基础前，一般要收集下列资料：1、化学工厂厂址的地质、水文地质资料和设备所在位置的土质取样，确定设备所在位置的具体土质情况。2、根据化工生产工艺流程设计设备的工艺布置图，确定与本设备基础相邻区域的其他设备基础和其他设备基础、地下构筑物和地下管网等布置图。3、明确设备的名称、型号、规格、性能和底座轮廓图，及配套设备详细情况。4、通过对设备机组平面、立体图，化工设备基础轮廓平剖面图轴侧图的分析，确定地基坑、沟、孔的尺寸，埋設管道标高以及设备地脚螺栓、预埋件、二次浇灌层的具体情况。5、分析化工设备运转轨迹，确定设备运行时重心的变化及传至基础的各种静、动荷载值，设备动荷载值及其作用位置和方向。塔形设备基础在设计时要充分考虑塔的永久荷载、可变荷载、风荷载以及地震作用。6、当设备基础有地下部分时或分层安装时，确定设备顶板上的安装、维修荷载，基础附近设备运转生产时的整体地面动荷载。7、根据设备运行的温度，确定设备基础表面最高、最低温度以及温度的分布和热辐射资料。8、如果设备为存储腐蚀性物质时考虑基础的材质和防止表面接触侵蚀性介质的方案，收集侵蚀性介质的种类、浓度和温度等资料。
3.2基础形式
大型设备基础形式概括起来有：圆筒式基础、圆柱式基础、圆筒联合式基础、环形框架式基础、大块式基础、墙式基础、箱式基础、坑式基础、板式基础、式基础、柱墩分离式基础和桩墩联合式基础等，以及以上某些形式的混合基础。
3.3基础材料
大型化工厂的设备基础，一般均采用钢筋混凝土结构，对材质的要求是：1、混凝土强度等级。设备基础混凝土强度等级需根据结构形式、经受温度及防水要求等情况选定。塔基础中圆筒式塔基础的筒壁、圆柱和框架式塔基础的梁、板不宜低于C25，当工作在一般环境时，采用强度等级不低于C15的普通混凝土；各类塔基础底板、不应低于C20。2、二次浇灌层的材料。当厚度不小于50mm时，一般采用细石混凝土，强度等级比基础混凝土提高一级且不低于C20，塔基础顶面二次浇灌细石混凝土，不宜低于C30。当厚度小于50mm时，一般用1∶2的水泥砂浆。3、基础钢筋。塔基础的筒壁、圆柱纵向受力钢筋，可选用Ⅰ、Ⅱ级钢筋，板式式框架的板及基础钢筋，可选用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级钢筋。按一、二抗震等级设计时，框架结构的纵向受力钢筋，其检验所得的强度实测值。应符合：钢筋抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不小于1.25，当按照一级抗震等级设计时不应大于1.25，按二级抗震等级设计时不应大于1.40。
3.4基础构造
基础构造主要为：1、当工艺要求防水时，要根据工程地质和水文地质条件及基础结构形式，采用相应的防水和排水措施，如采用渗排水层、盲沟排水、钢板防水层或防水混凝土。2、大型塔基础本身要能抗冻，对塔内液体具有保冷作用，一般采用既抗冻又抗渗的混凝土，并在其间设置膨胀珍珠岩砂浆的夹层作为隔冷措施。3、基础埋置深度，除需满足工艺设备布置、沟道标高、地脚螺栓长度和结构截面强度要求等条件外，尚需考虑地基条件和相邻建（构）筑物基础的深度综合确定。在塔基础的埋置深度不宜小于1.5M。当大、小基础紧邻，且埋置深度不同时，可将小基础做成悬臂式，或小基础下加厚垫层处理。设备基础与厂房基础相邻时，一般与厂房基础间设缝脱开，且两者尽量设置在同一标高上。4、设备底座边缘至基础边缘不小于100mm，当不满足上述要求时，需采取加强措施。5、当基础长度超过现行设计规范所允许的最大伸缩缝间距时，可设置伸缩缝。当基础荷载、基础埋置深度以及基础底面积有突变时，或当该处地基情况有明显差别或相邻的设备允许有差异沉降时，可设沉降缝。伸缩缝和沉降缝的设置要和设备配合，满足机组的正常运转。
3.5计算要点
大型化工设备基础设计要按有关设计规范进行计算，一般包括：1、地基（包括天然地基、桩基及其他人工地基）承载力验算。对于以承受水平荷载为主的基础，尚需验算基础的抗滑移和抗倾覆的稳定性。对于自重较小的箱式和坑式基础，尚需根据地下水位验算抗浮的稳定性。当工艺对设备基础沉降量有具体要求时，要验算基础的沉降量。2、进行结构承载力和变形的计算。在进行静荷载计算时要考虑结构自重、固定的设备自重、正常操作介质重、土重等，计算可变荷载時要考虑风荷载、平台活荷载、充水重以及地震作用。3、对于动力基础尚应进行动力计算，以确定基础顶面控制点的最大振动线位移和最大振动速度。
3.6、地脚螺栓
设备通过地脚螺栓与设备基础连接固定。除特殊要求者外，地脚螺栓一般采用Q235-AF钢制作，当冬季温度低于-20℃时，宜采用Q235-A钢制作，所有钢材均不得作冷加工处理。圆筒式塔基础地脚螺栓必须埋设在筒壁受力钢筋网以内。地脚螺栓应设双螺帽，其直径、露头长度、螺纹长度由设备专业提供。
4 结语
总之,大型化工设备基础由于使用环境的特殊性,不同于一般的设备基础,在设计中要全方位考虑，必须考虑设备的运行状态和环境，并考虑防爆、防火和地震等不可确定性因素的影响,否则会引起设备不能正常运行或设备安全稳定性不能满足使用要求。
参考文献
[1] SH 3030-1997 石油化工塔形设备基础设计规范[S]. 北京：中国石油化工总公司，1997
[2] 李国强、黄宏伟、郑步全编著.工程结构荷载与可靠度设计原理[M].中国建筑工业出版社，1999.
[3] 中国建筑科学研究院.JGJ79-2002建筑地基处理技术规范[S].中国建筑工业出版社,2002.
关键词 大型化工设备设备地基
Abstract: the foundation of chemical equipment is structure supporting and fixing chemical plant equipment, through the analysis of large chemical equipment, considering the different requirements of large chemical equipment design basis, according to the original data collection, basic form, basic materials, the basic structure of the selection, several basic calculation and anchor bolt setting and other aspects of design the main content of large chemical equipment, in foundation of large-scale chemical equipment because of special use environment, different from the basic equipment in general, in the design to consider the full range, only in this way can we ensure that building personnel security of life and property on the whole.
Keywords equipment of large chemical equipment foundation
中图分类号：TQ05文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
1前言
化工设备基础是支承和固定化学工厂设备的结构体，它其主要任务是将设备可靠稳固地固定在设备基础的相应部位上，将设备的恒荷载、活荷载和设备动荷载传给地基，不产生危害设备运转的地基沉降、位移和振动，不影响人员对设备的操作和正常生产工作，并满足设备正常运转的全部要求。
2 大型化工设备基础设计的要求
2.1 大型化工设备的种类
大型化工设备主要有以下几类
用于输送气体、液体和压缩气体的设备：包括通风机、鼓风机、压缩机、制冷机和各类泵等。通风机用于通风、干燥过程；轴流风机因风压小，流量大，只用于通风换气，如凉水塔，空冷器的通风等。
用于气体、液体换热的设备：包括冷却器、加热器、再沸器、冷凝器、蒸发器、过热器 、废热锅炉、换热器等。
用于储存气体液体的贮罐容器设备：包括方形贮罐、圆筒形罐、球形罐和特殊形贮罐(如椭圆形、半椭圆形)每种型式又按封头形式不同，分为若干种型式。常见的封头有平板、锥形、球形、碟形、椭圆形等。有些容器如气柜、浮顶式贮罐、其顶部(封头)是可以升降浮动的等等。
用于液体分馏的塔设备：包括板式塔、浮阀塔、填料塔等。
用于化学反应的反应器：包括槽式反应器、管式反应器、固定床反应器等
用于液体和固体分离的固液分离设备：包括离心机和过滤机等
7、用于固体干燥的干燥设备：包括箱式干燥器、带式干燥器、喷雾干燥器、气流干燥器、流化床干燥器、旋转闪蒸干燥、回转干燥、真空干燥器、双锥干燥机等
2.2 大型化工设备基础设计的不同要求
由于大型化工设备种类繁多，特性各异，基础设计要满足不同的要求：1、为避免储存易燃易爆有机气体发生爆炸事故，气体或液体贮罐等设备基础须采取严格的防火隔热措施。2、受高温辐射的设备基础，要采取隔热保护措施。3、接触低温的空气分离塔基础要有隔冷、散水和排水措施。4、储存硫酸、盐酸的储罐槽等基础要采取防腐蚀措施。5、大型鼓风机离心泵等动力效应大的设备基础，要采取防振、减振和隔振措施。6、对大型塔式设备反应器基础上大量预埋地脚螺栓水平位置的精度和垂直位置的精度有较高要求，以保证设备安装塔式设备的垂直型、稳定性和准确性。
3 大型化工设备基础设计的内容
大型化工设备设备基础设计主要内容包括：原始资料收集，基础形式、基础材料、基础构造的选择，基础计算和地脚螺栓设置。
3.1 原始资料收集
在设计大型化工设备基础前，一般要收集下列资料：1、化学工厂厂址的地质、水文地质资料和设备所在位置的土质取样，确定设备所在位置的具体土质情况。2、根据化工生产工艺流程设计设备的工艺布置图，确定与本设备基础相邻区域的其他设备基础和其他设备基础、地下构筑物和地下管网等布置图。3、明确设备的名称、型号、规格、性能和底座轮廓图，及配套设备详细情况。4、通过对设备机组平面、立体图，化工设备基础轮廓平剖面图轴侧图的分析，确定地基坑、沟、孔的尺寸，埋設管道标高以及设备地脚螺栓、预埋件、二次浇灌层的具体情况。5、分析化工设备运转轨迹，确定设备运行时重心的变化及传至基础的各种静、动荷载值，设备动荷载值及其作用位置和方向。塔形设备基础在设计时要充分考虑塔的永久荷载、可变荷载、风荷载以及地震作用。6、当设备基础有地下部分时或分层安装时，确定设备顶板上的安装、维修荷载，基础附近设备运转生产时的整体地面动荷载。7、根据设备运行的温度，确定设备基础表面最高、最低温度以及温度的分布和热辐射资料。8、如果设备为存储腐蚀性物质时考虑基础的材质和防止表面接触侵蚀性介质的方案，收集侵蚀性介质的种类、浓度和温度等资料。
3.2基础形式
大型设备基础形式概括起来有：圆筒式基础、圆柱式基础、圆筒联合式基础、环形框架式基础、大块式基础、墙式基础、箱式基础、坑式基础、板式基础、式基础、柱墩分离式基础和桩墩联合式基础等，以及以上某些形式的混合基础。
3.3基础材料
大型化工厂的设备基础，一般均采用钢筋混凝土结构，对材质的要求是：1、混凝土强度等级。设备基础混凝土强度等级需根据结构形式、经受温度及防水要求等情况选定。塔基础中圆筒式塔基础的筒壁、圆柱和框架式塔基础的梁、板不宜低于C25，当工作在一般环境时，采用强度等级不低于C15的普通混凝土；各类塔基础底板、不应低于C20。2、二次浇灌层的材料。当厚度不小于50mm时，一般采用细石混凝土，强度等级比基础混凝土提高一级且不低于C20，塔基础顶面二次浇灌细石混凝土，不宜低于C30。当厚度小于50mm时，一般用1∶2的水泥砂浆。3、基础钢筋。塔基础的筒壁、圆柱纵向受力钢筋，可选用Ⅰ、Ⅱ级钢筋，板式式框架的板及基础钢筋，可选用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级钢筋。按一、二抗震等级设计时，框架结构的纵向受力钢筋，其检验所得的强度实测值。应符合：钢筋抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不小于1.25，当按照一级抗震等级设计时不应大于1.25，按二级抗震等级设计时不应大于1.40。
3.4基础构造
基础构造主要为：1、当工艺要求防水时，要根据工程地质和水文地质条件及基础结构形式，采用相应的防水和排水措施，如采用渗排水层、盲沟排水、钢板防水层或防水混凝土。2、大型塔基础本身要能抗冻，对塔内液体具有保冷作用，一般采用既抗冻又抗渗的混凝土，并在其间设置膨胀珍珠岩砂浆的夹层作为隔冷措施。3、基础埋置深度，除需满足工艺设备布置、沟道标高、地脚螺栓长度和结构截面强度要求等条件外，尚需考虑地基条件和相邻建（构）筑物基础的深度综合确定。在塔基础的埋置深度不宜小于1.5M。当大、小基础紧邻，且埋置深度不同时，可将小基础做成悬臂式，或小基础下加厚垫层处理。设备基础与厂房基础相邻时，一般与厂房基础间设缝脱开，且两者尽量设置在同一标高上。4、设备底座边缘至基础边缘不小于100mm，当不满足上述要求时，需采取加强措施。5、当基础长度超过现行设计规范所允许的最大伸缩缝间距时，可设置伸缩缝。当基础荷载、基础埋置深度以及基础底面积有突变时，或当该处地基情况有明显差别或相邻的设备允许有差异沉降时，可设沉降缝。伸缩缝和沉降缝的设置要和设备配合，满足机组的正常运转。
3.5计算要点
大型化工设备基础设计要按有关设计规范进行计算，一般包括：1、地基（包括天然地基、桩基及其他人工地基）承载力验算。对于以承受水平荷载为主的基础，尚需验算基础的抗滑移和抗倾覆的稳定性。对于自重较小的箱式和坑式基础，尚需根据地下水位验算抗浮的稳定性。当工艺对设备基础沉降量有具体要求时，要验算基础的沉降量。2、进行结构承载力和变形的计算。在进行静荷载计算时要考虑结构自重、固定的设备自重、正常操作介质重、土重等，计算可变荷载時要考虑风荷载、平台活荷载、充水重以及地震作用。3、对于动力基础尚应进行动力计算，以确定基础顶面控制点的最大振动线位移和最大振动速度。
3.6、地脚螺栓
设备通过地脚螺栓与设备基础连接固定。除特殊要求者外，地脚螺栓一般采用Q235-AF钢制作，当冬季温度低于-20℃时，宜采用Q235-A钢制作，所有钢材均不得作冷加工处理。圆筒式塔基础地脚螺栓必须埋设在筒壁受力钢筋网以内。地脚螺栓应设双螺帽，其直径、露头长度、螺纹长度由设备专业提供。
4 结语
总之,大型化工设备基础由于使用环境的特殊性,不同于一般的设备基础,在设计中要全方位考虑，必须考虑设备的运行状态和环境，并考虑防爆、防火和地震等不可确定性因素的影响,否则会引起设备不能正常运行或设备安全稳定性不能满足使用要求。
参考文献
[1] SH 3030-1997 石油化工塔形设备基础设计规范[S]. 北京：中国石油化工总公司，1997
[2] 李国强、黄宏伟、郑步全编著.工程结构荷载与可靠度设计原理[M].中国建筑工业出版社，1999.
[3] 中国建筑科学研究院.JGJ79-2002建筑地基处理技术规范[S].中国建筑工业出版社,2002.