腿式支座强度校核计算

带有柱间支撑的腿式支座的设计计算王峰王亚军兰育文（北京蓝图工程设计有限公司）摘要提出一种带有柱间支撑的腿式支座结构，对该结构进行了受力分析和强度（稳定性）校核，并指出设计该结构时的注意事项$关键词腿式支座柱间支撑斜拉杆设计计算中图分类号TQ053.2文献标识码A文章编号0254-6094（2020）03-0371-04在工程设计中，因腿式支撑具有结构简单、轻巧，易于制造、安装，还能为容器下方留有较大空间,便于维修、布置元件等诸多优点而得到广泛的应用#然而，随着石油化工装置的大型化，容器的直径、高度、长径比及支腿高度等参数远远超出我国现有的相关标准的适用范围［1］,带有柱间支撑的腿式支座（简称支腿）就是为了满足大型立式容器的“特需”而设计的。

对于立式容器支腿的计算方法主要有3种，桑如苞详细描述了支腿的受力并对3种方法进行了对比分析［2］，工程设计中主要按照文献［1］的方法进行强度和稳定性计算*笔者根据球罐支腿的受力模型，结合文献［1］B型支腿支座的计算方法，提出对应的计算思路*1支腿的受力分析相比标准支腿，采用带有柱间支撑的支腿时，由于增加了斜拉杆的柱间支撑结构，使支腿受力情况发生了变化*支腿主要承受两个方向的作用力：一个是由重量构成的对支腿的正压力；另一个是由地震和风载荷引起的水平力*由于斜拉杆结构的设置，使得水平力下移至拉杆与支腿连接处，变为水平力和一个弯矩［3］*因此设计支腿时应考虑以下因素：a.垂直载荷作用；b.支腿偏心结构引起的偏心弯矩的影响；c.水平力及水平推力引起的弯矩作用；d.需校核斜拉杆在水平力作用下的稳定性计算*2设计计算2.1载荷与支反力水平风载荷按文献［1］附录A计算，地震载荷的水平力按文献［4］中的方法计算*有柱间支撑时，根据力线平移定理，单根支腿的垂直支反力的计算式为："=+0—%式中&&支腿底板中心圆直径，mm；—水平推力，取（！）+0.25!”）与之中的较大值,N；(—Z—设备重心至斜拉杆与支腿连接点的距离，mm；%—支腿个数，个；"1—设备最大操作重力载荷，N*2.2单个支腿的弯矩单个支腿的弯矩他由偏心弯矩附加弯矩）2、地震载荷、风载荷水平力作用在支腿上的弯矩）3组成，即：）4=）［+）2+）32.2.1偏心弯矩根据无力矩理论基本方程［5］和胡克定律［6］，求出圆筒在内压作用下的半径增量支腿顶端的偏心距e实际上就等于圆筒在内压作用下所产生的膨胀量与支腿中心至设备外壁的距离（此作者简介:王峰（1987-），工程师,从事化工静设备的设计工作，*****************值按文献规定取值为20mm）之和，即e$!"+20；支腿的偏心弯矩2.2.2附加弯矩圆筒膨胀A r,由于支腿底部受拉杆限制作用导致支腿顶部产生△"挠度的横向作用力，因而引起支腿的弯曲，弯矩％2可按图&的力学模型求得$图1支腿的受力简图假定圆筒是刚体,在支腿的&点产生挠度A",而转角！$0。

强度校核公式
强度校核是通过对建筑结构抗压及抗弯承载能力的校核，以确定结构是否能承受设计荷载及可能出现的偶然荷载，使其具有足够的稳定和安全。

一般来说可以通过下述公式进行校核：
抗压：ɰP n/(fck*bd2)
抗弯：ɰM n/(fck*bd2*d)
其中，ɰP n、ɰM n分别为承载力计算中的准则值；fck为配筋混凝土的设计强度等级；b为截面的宽度，d为截面的厚度，d≤d min。

其中，两个分子部分分别为已把握荷载输入后准备进行材料强度分析的“抗压强度”和“抗弯强度”，而两个分母分别为材料强度分析所需的“设计强度等级”和“受力截面面积”等，这就是强度校核公式。

支腿强度计算对高度及直径比较小的立式容器常常采用支腿支撑的形式。

一般采用4个支腿，本体直径较小时采用3个支腿，直径较大时采用支腿不少于6个。

这里介绍的支腿强度计算方法是在比较设备设计手册和JIS 标准中支腿强度计算方法的基础上，考虑中国规范的要求和工程实用性形成的。

1 适用范围1.1 本计算方法适用于安装在刚性基础，且同时符合下列条件的容器：1.1.1 容器高度比不大于51.1.2 总高度不大于10m1.2 当容器超出1.1所规定的尺寸限制时，水平地震力和水平风载荷应按JB4710-92计算，不能使用本文所述的简化计算方法。

2 载荷的考虑2.1 本计算考虑了地震载荷、风载荷、自重、偏心载荷和管道载荷等。

通过对安装工况、操作工况和试验工况的分析，计算时取最危险的情况对各个部件进行计算。

2.2 操作工况考虑风载荷和地震载荷同时作用时，仅取0.25倍风载荷与地震载荷组合工况。

2.3 试验工况不考虑地震载荷，仅考虑0.3倍的风载荷组合工况。

2.4 地震载荷和风载荷的计算采用简化的计算方法（见JB/T4725-92附录A ）。

2.5 虽然JB4710-92规定地震设防烈度为8度时才考虑垂直地震力，但是在工程中，地震设防烈度为8度的情况较多，在此均考虑垂直地震力的影响。

2.6 本文各计算式中垂直地震力F ev 仅在考虑地震影响时计入。

3 载荷计算3.1 水平地震力mg P e e α5.0=m ——对应于各种工况的设备质量：m 0——设备操作质量(包括壳体及其附件，内部介质及保温层的质量),kgm w ——设备充水质量(水压试验时),kgm min ——设备最小质量(安装工况时),kge α——地震系数，对7、8、9度地震分别取0.23、0.45、0.90P e ——水平地震力,N3.2 垂直地震力e ev P F 4875.0=F ev ——垂直地震力,N3.3 水平风载荷6001095.0-⨯=H D q f P O i W D O ——容器外径,mm,有保温层时取保温层外径f i ——风压高度变化系数，按设备质心所处高度取H 0——设备迎风有效高度,mmq 0——10m 高度处的基本风压值,N/m 2求取支点反力：水平力R 和垂直力F VM水平力R=P 1+P垂直力F VM 的求解见3.53.5 支座反力——垂直力F VM 的计算令设备外直径为D 0,计算弯矩为M,则：计算弯矩M3110)(-⨯++=PL gS G H P M e e3D VM 3.5.3.3 上述两种计算结果对比3/33/2>故在计算时取第二种情况下计算的结果，即：32D M F VM =4/222/1+>故在计算时取第二种情况下计算的结果，即：2D M F VM =F VM ：4 许用应力支腿各部件的许用应力按JB4710-92的规定。

1M 3立式储气罐支座强度校核计算设备采用支承式支座，参考标准JB/T 4712-2007。

已知设备外壳内经mm D i 850=，无法直接选用标准型号的支承式支座，故参考标准采用设计强度大于A1的3个支承式支座用于设备支撑。

设备总高度mm H 26000=，设置地区基本风压，地面瞬时最大风速：19.5s /m 风的动压为 wp=0.5·ro·v² (1) 其中wp 为风压[kN/m²]，ro 为空气密度[kg/m³]，v 为风速[m/s]。

20/2282000m N q =，地震设防烈度为7度，（取a=0.12）。

设计压力MPa P 1.1=，外壳设计温度50=t ℃，封头为标准椭圆型封头，材料为S30408，许用应力137MPa ］σ［=，封头名义厚度mm n 6=δ；设备总质量Kg m 5770=。

支座强度校核仍按A1（其允许载荷20KN ］Q ［=）计算，校核计算如下：计算支座承受的实际载荷Q地震载荷：N g am P e 6.6788.957712.00=⨯⨯==风载荷：6000102.1-⨯=H D q f P i w1=i f N P w 5429152102300862228200012.16=⨯⨯⨯⨯⨯=-水平力: N P P P w e 1357967542915225.06.67825.0=⨯+=+= mm D 600=取3个支座，故n=3，3010)(4-⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++=nD P G PH kn G g m Q e e e3106003113413579674318.9577-⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⨯⨯+⨯⨯=Q Q = 3424KN < 200KN[]Q Q < ，所以满足支座本体许用载荷要求。

i f ——— 风压高度变化系数，按设备质心高度取 ；e G ——— 偏心载荷 ；e S ——— 偏心距 ；k ——— 安装3个支座时k=1 ，安装3个以上时取k=0.85 ;D ——— 支座安装尺寸，（螺栓中心圆直径） 。

强度校核的计算步骤1. 引言在工程设计和施工中，强度校核是一个重要的环节。

它通过计算和分析结构的强度特性，评估结构的稳定性和安全性。

本文将介绍强度校核的计算步骤，以帮助读者理解和应用该过程。

2. 强度校核计算步骤2.1 收集结构参数在进行强度校核之前，首先要收集相关的结构参数。

这些参数包括结构的几何形状、材料性质以及施工质量等。

对于复杂的结构，还需要进行结构的离散分析和有限元模拟，以获取更详细的参数。

2.2 计算荷载根据结构的使用功能和设计要求，确定结构所承受的荷载。

荷载可以分为静载荷和动载荷。

静载荷包括永久荷载和临时荷载，如自重、地震荷载、风荷载等。

动载荷包括交通荷载、行人荷载等。

通过对各个荷载的计算和分析，得到荷载大小和作用位置。

2.3 确定边缘条件边缘条件是指结构与其它部分或外界的相互作用约束。

它对结构的强度和稳定性有重要影响。

在进行强度校核时，需要准确确定结构的边缘条件，包括支承类型、约束类型和约束刚度等。

2.4 构建强度校核模型根据收集到的结构参数、荷载和边缘条件，构建强度校核模型。

校核模型可以是一维、二维或三维的，采用不同的分析方法和软件工具进行建模和计算。

2.5 进行强度校核计算根据建立的强度校核模型，进行校核计算。

应用适当的计算方法和理论模型，如梁理论、板理论、杆件理论等，计算结构的应力、应变分布以及结构的承载能力。

2.6 判断结构的安全性通过对强度校核计算结果的分析和比较，判断结构的安全性。

如果结构的强度系数满足设计要求，即表明结构是安全的。

如果结构的强度系数不满足要求，需要重新优化结构或调整其参数，以满足安全性要求。

2.7 编写强度校核报告根据强度校核的计算结果，编写强度校核报告。

报告应包括结构的主要参数、计算过程、分析结果以及结论等。

同时，还应提供有关结构安全性和稳定性的建议。

3. 结论强度校核是工程设计和施工中的重要环节。

通过对结构的强度特性进行计算和分析，可以评估结构的安全性和稳定性。

强度校核的计算步骤嘿，咱今儿就来聊聊强度校核的计算步骤这事儿哈！你说这强度校核，就好比给一个东西做个体检，看看它能不能扛得住各种压力和折腾。

首先呢，咱得搞清楚要校核的对象是啥，就像医生得知道要给谁看病一样。

这是基础哇，要是对象都没搞对，那后面不就都白忙活啦！然后呢，得收集各种相关的数据，啥材料特性啦、受力情况啦等等。

这就好比做菜得准备好食材调料一样，少一样都不行。

这些数据可得准确，不然算出来的结果那能靠谱吗？接着呢，根据这些数据选用合适的计算公式和方法。

这就像是走路得选对路一样，路选错了可就走不到目的地喽。

这一步可得仔细，可不能马马虎虎的。

计算的时候呢，就得像小学生做算术题一样，认真仔细，一个数字一个符号都不能错。

要是算错了，那可就好比盖房子根基没打好，后果不堪设想哇！算完了之后，还得和标准值或者规定值啥的对比一下。

这就好像考试看成绩一样，得看看及格没及格呀。

要是没达到要求，那可就得想办法改进啦。

改进的过程呢，就像给病人治病似的，得对症下药。

找到问题出在哪儿，然后采取相应的措施，让它变得更强更壮。

强度校核可真是个重要的事儿啊，它关系到各种东西的安全性和可靠性。

你想想，要是一座桥强度校核没做好，万一哪天塌了咋办？要是一个机器零件强度校核没做好，突然坏了影响生产咋办？所以哇，可千万别小瞧了这强度校核的计算步骤。

咱平时生活中也有很多类似强度校核的事儿呢。

比如说咱锻炼身体，也得根据自己的身体状况选择合适的运动和强度，这也算是一种“强度校核”吧！不然过度锻炼反而伤了身体，那不就得不偿失啦。

总之呢，强度校核的计算步骤虽然听起来有点复杂，但只要咱一步一步认真去做，肯定能做好。

就像爬山一样，只要一步一个脚印，总能爬到山顶，看到美丽的风景。

大家可都要记住这些步骤哦，说不定啥时候就用上啦！这可不是开玩笑的呀！。