GB 51019-2014 化工工程管架、管墩设计规范 （完整版）
1 总 则
1.0.1 为使化工和石油化工工程的管架、管墩设计中，贯彻执行国家的技术经济政策，做到技术先进、安全可靠、经济合理、确保质量，制定本规范。
1.0.2 本规范适用于化工和石油化工工程的管架、管墩的设计。本规范不适用于管道本身作为受力结构及其他跨越江河的大型跨越管架的设计。
1.0.3 化工工程的管架、管墩的设计，除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。
2 术语和符号
3 基本规定
4 荷 载
5 地震作用和抗震验算
6 有振动管道的管架
7 荷载和地震作用效应组合
7.0.1 管架设计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，并应取各自最不利的效应组合进行设计。
7.0.2 管架基本荷载分类、代号及分项系数应按表7.0.2确定。
表7.0.2 荷载分类、代号及分项系数
注：1 (1)、(2)、(5)中均不包括振动管道的有关荷载。
2 平台、走道板上可不再考虑雪荷载。
3 当恒载效应起控制作用时，(1)、(2)荷载分项系数应取1.35。
7.0.3 承载能力极限状态效应组合宜符合表7.0.3规定。
表7.0.3 承载能力极限状态效应组合
注：1 支承有振动管道的管架组合时，应按本规范第6.2.2条规定乘以动力系数。
2 风荷载考虑横向作用，并具有正、反不同方向，对于具有支承竖向弯管的管架，应按本规范第4.4.2条规定计算纵向风荷载。
3 在组合时，对水平推力、管道位移弹性反力、横向、纵向地震作用均具有正、反不同方向，应相应取其不同的编号。
4 可变荷载的组合值系数在表7.0.3中已取0.9，纵向地震作用于固定管架上、与管道水平推力组合时采用0.5。
5 表中代号为(5)、(6)、(7)、(8)四类荷载在计算时尚应符合本规范第5.3.1条的规定，即荷载应乘以温度作用产生的水平推力的组合系数ψt，单根热管时可采用1.0，多根热管时可采用0.8。
6 表中代号(1)永久荷载分项系数，当组合效应对结构有利时，可将前面的1.2系数改为1.0，当验算结构抗倾覆或抗滑移时，系数改为0.9。
7 非正常操作时的偶然荷载，表中(8)管道内的不平衡内压力Fn不乘分项系数，与偶然荷载同时存在的其他荷载也可采用适当的代表值。
8 当提供检修荷载大于操作活荷载时，表中组合33～组合36中代号(3)项荷载用实际检修荷载代替。
7.0.4 分期建设时，应考虑各期工程的实际情况，按本规范表7.0.3进行承载能力极限状态效应组合时，应取其最不利者进行设计。
7.0.5 正常使用极限状态荷载效应组合宜按表7.0.5的规定执行，组合值系数和频遇值系数应取0.5，准永久值系数应取0.5。
表7.0.5 正常使用极限状态荷载效应组合
| 编号 | 组合情况 | 参加组合的工况 |
| 1 | 活动管架正常操作 |
(1)＋(2)＋(3)＋(5)＋(9)＋(11) |
| 2 | 固定管架正常操作 | (1)＋(2)＋(3)＋(6)＋(9)＋(11) |
| 3 | 管道充水试压 | (1)＋(3)＋(4)＋(11) |
注：1 活动管架、固定管架上支承的管道，均应考虑充水试压荷载。
2 表中代号(1)永久荷载分项系数，当组合效应对结构有利时，可将前面的1.2系数改为1.0，当验算结构抗倾覆或抗滑移时，系数改为0.9。
7.0.6 地基基础设计时，作用效应与相应的组合应符合本规范第10章的规定。
8 管 架
9 管 廊
10 地基和基础
11 管架结构构造
12 管 墩
13 管架的防腐蚀设计
13.0.1 管架所处环境的腐蚀性等级，应按现行国家标准《工业建筑防腐蚀设计规范》GB 50046的有关规定进行分级。
13.0.2 在腐蚀性等级为强、中区域的管架，钢筋混凝土构件的混凝土强度等级不应低于C40，其耐久性应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定；钢筋混凝土保护层厚度在腐蚀性等级为强时不应小于40mm，在腐蚀性等级为中时不应小于35mm；最大裂缝宽度允许值为0.2mm；外露的金属零件均应采取防腐蚀措施；宜采用整榀预制的钢筋混凝土管架。
13.0.3 当污染土、地下水和生产过程中泄露的介质对混凝土具有强、中腐蚀时，管架基础及管墩的混凝土强度等级不应低于C40；管架基础及地面以下管墩外表面，应按现行国家标准《工业建筑防腐蚀设计规范》GB 50046的有关规定涂刷防腐蚀涂层；管架基础及管墩下应做防腐蚀垫层。
13.0.4 钢结构管架的防腐蚀设计应符合下列要求：
1 管架柱、桁架宜采用H型截面和管型截面，管型截面端部应进行封闭。
2 腐蚀性等级为强、中时，钢结构构件不应采用由双角钢组成的T形截面或由双槽钢组成的工形截面；腐蚀性等级为弱时，不宜采用由双角钢组成的T形截面或由双槽钢组成的工形截面。
3 对腐蚀性等级为强时，不得采用吊索式；在其他环境下采用吊索式管架时，可采用外套塑料保护套的镀锌钢绞线，或具有防腐措施的钢绞线。
4 钢结构杆件截面的最小厚度，钢板组合的杆件不应小于6mm；管型截面杆件不应小于4mm；角钢截面不应小于5mm。
5 圆钢吊杆或拉杆的直径不应小于20mm
13.0.5 钢结构管架构件的表面防腐蚀设计应明确防护层使用年限，并应按现行国家标准《工业建筑防腐蚀设计规范》GB 50046的有关规定进行防护设计。
14 钢管架的防火保护层设计
15 职业健康、安全、环保
15.0.1 管架、管墩设计应符合职业健康、安全、环保要求。
15.0.2 当组织管架、管墩等有关安全和环保问题的评审时，应邀请安全工程师和环保工程师参加。
15.0.3 根据项目特点，管架、管墩布置时，可按职业健康、安全、环保要求的计划组织各专业职业健康、安全、环保的审查，必要时应邀请施工管理部门参加。
15.0.4 管架、管墩地基处理时，应选用环保节能性的材料。
15.0.5 管架、管墩基础采用桩基础时，应按现行行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ 94的有关规定选用安全可靠的桩型及施工工艺。
15.0.6 管架、管墩基础设计时，应将有关地基开挖后对周围建(构)筑物相关基础的影响予以说明。
15.0.7 确定管架的结构选型时，应综合施工及运行全过程的安全性和稳定性。
15.0.8 在管架上设置操作和巡检等通道平台、直梯、斜梯、防护栏杆时，应按现行国家标准《固定式钢梯及平台安全要求》系列GB 4053.1～GB 4053.3的有关规定执行。
15.0.9 管廊式管架结构的平台或通道的钢楼板设计时，应根据安全性的要求布置主次梁间距。
15.0.10 当在管廊的通道的楼板上开设供人员上下通行的直梯孔洞时，应在直梯孔洞上设安全盖板或在直梯孔洞两侧设安全门。
附录A 梁扭矩作用下应力
A.0.1 沿杆轴方向一扭矩T作用下扭转作用(图A.0.1)应由自由扭转和约束扭转两部分组成，扭转角θ的微分方程可按下列公式计算，微分方程的解可按表A.0.1确定：
式中：z——杆轴方向距左端距离(m)；
G——剪切模量(kN／m2)；
J——截面扭转惯性矩(m4)；
θ——绕z轴(杆长方向)扭转角度(rad)；
E——钢材弹性模量(kN／m)2；
a——扭转特性系数(m)；
Iy——y轴方向惯性矩(m4)；
——θ对z的三次导数；
Cw——截面翘曲常量(m6)。
图A.0.1 梁扭矩作用示意
表A.0.1 扭矩T作用两端固定梁、两端铰接梁，一端固定、一端自由梁扭转角
A.0.2 开口截面扭转特性应符合下列要求：
1 开口截面扭转惯性矩可按下式确定：
式中：b——每一截面单元的长度；
t——每一截面单元的厚度。
2 焊接或轧制工字型截面扭转特性可按下列公式确定：
式中：Iy——y轴(本规范图A.0.1)方向惯性矩；
bf——梁翼缘宽度；
tf——梁翼缘厚度；
d——梁高。
A.0.3 扭矩T作用下自由扭转(纯扭转)剪应力应按下式确定：
式中：τt——自由扭转剪应力；
t——腹板厚、翼缘厚等所求点的截面厚度。
A.0.4 扭矩T作用下约束扭转产生的应力应符合下列要求：
1 扭矩T作用下约束扭转剪应力应按下式确定：
式中：τws——s点处翘曲剪应力(kN／m2)；
Sws——s点的翘曲惯性矩(m4)；对工字型截面按本规范公式(A.0.2-5)确定；
t——单元厚度(m)；
——θ对z的三次导数。
2 扭矩T作用下约束扭转产生的截面正应力应按下式确定：
式中：σws——s点处翘曲正应力(kN／m2)；
Wns——s点的翘曲惯性矩(m2)；对工字型截面按本规范公式(A.0.2-4)确定；
θ″——θ对z的二次导数。
A.0.5 扭矩T作用下开口截面总应力应符合下列要求：
1 扭矩T作用下开口截面总的剪应力为自由扭转(纯扭转)剪应力和约束扭转剪应力的叠加，可按下式计算：
2 扭矩T作用下开口截面正应力应按下式计算：
A.0.6 扭矩T作用下闭口薄壁截面应力应符合下列要求：
1 工程设计中可忽略截面翘曲的影响，可简化为扭矩T作用下产生沿厚度均匀分布的扭转剪应力，剪应力可按下式确定：
式中：t——截面边缘的厚度；
Ao——截面边缘厚度中心线所围成的面积。
2 钢结构管架中，扭矩由剪力V偏心引起，总剪应力应按下列公式确定：
式中：Av——矩形截面为腹板面积，圆形截面为截面面积的1／2；
V——x或y方向剪力，即产生扭矩T的剪力。
附录B 钢绞线技术规格
B.0.1 钢绞线技术规格可按表B.0.1选取。
表B.0.1 钢绞线技术规格
注：数据引自现行行业标准《镀锌钢绞线》YB／T 5004。
B.0.2 钢绞线可按公称抗拉强度分为1270MPa、1370MPa、1470MPa和1570MPa四级。
附录C 采用П形补偿器时固定管架水平推力计算公式
附录C 采用П形补偿器时固定管架水平推力计算公式
表C 采用П形补偿器时固定管架水平推力计算公式
