耳式支座计算-2007
附塔再沸器支承耳座的设计
附塔再沸器支承耳座的设计曹晓玲，曹皓闻（中石化南京工程有限公司， 江苏 南京 211100）[摘 要] 在设计附塔再沸器的支承耳座时，不能不加分析地直接选用JB/T 4712.3-2007《容器支座 第3部分：耳式支座》中提供的耳座型号，因两种耳座的受力模型不同，会造成耳座实际承受的不同的支座反力，应通过合理的受力分析验算耳座的承载能力。
[关键词] 附塔再沸器；支承耳座；承载力验算作者简介：曹晓玲（1972—），女，江苏盐城人，1994毕业于南京化工学院化工设备与机械专业，本科学历，主任工程师，主要从事化工设计工作。
在化工工艺布置中，精馏塔与塔底再沸器之间宜按工艺流程顺序靠近布置，对于立式再沸器，可布置在塔侧并利用塔体直接支撑，具有紧凑、无需支撑钢架及基础、安装方便的优点，而此时需要在塔体与再沸器之间设置支承耳座，见图1。
图11 耳座设计中存在的问题以往耳式支座的设计，一般可参考J B /T 4712.3-2007《容器支座 第3部分：耳式支座》中提供的耳座形式进行选用，但对于附塔再沸器的耳座，如直接选用则存在以下问题：(1)JB/T 4712.3-2007中耳座的受力模型与附塔再沸器支承耳座的受力模型不相同；(2)由水平地震力产生的偏心弯矩作用于耳座上的荷载与水平地震力产生的、作用于附塔再沸器耳座上的荷载不同，JB/T 4712.3-2007提供的耳座实际承受载荷公式不适用于附塔再沸器耳座承受的荷载计算；(3)JB/T 4712.3-2007中未提供耳座的承载力验算方法。
对此，本文针对附塔再沸器的支承耳座提出了设计方法及算例。
2 设计原则2.1 塔体与再沸器之间的距离在安装与配管允许的情况下，应尽量缩短塔体与再沸器之间的距离，以避免耳座受到较大的弯曲应力，造成耳座材料的浪费及在塔壁上产生过大的局部应力。
2.2 水平地震作用计算原则NB/T 47041-2014《塔式容器》中提供了高度H 与直径D 之比大于5的裙座自支承塔器的基本自振周期计算公式及多质点体系的基本振型水平地震力计算公式，但以此计算出的水平地震力并不能作为附塔再沸器耳座上的荷载，原因在于：(1)立式再沸器作为塔的附属结构，其支承结构形式可简化为单质点简支支承，不同于塔器的立式悬臂结构；(2)附塔再沸器的高度H 与直径D 之比在一般情况下均小于5，造成再沸器支承结构的刚度较大、基本自振周期较小。
耳式支座计算
底板外伸长度 加筋板倾角
b α d
600 53 400 16 28 40
mm 度 mm mm mm mm
中性轴与底边的交点 筋板的厚度 顶板的厚度 底板的厚度 δ g δ a δ b
盖板宽度 C 支座的高度 h 许用应力 [σ] 底板的长度 a 底板的宽度 b 长宽比 a/b
150 600 157 500 600 0.83 0.56 5 479 751 80 231645 61
圆筒的内径 Do 圆筒的壁板厚度 腐蚀裕量 钢板下差 壁板有效厚度 δ e 刚性环宽度 B 圆筒壳体有效加强宽度 Ls=1.1SQRT(Do*δ e) δ e1
垫板的有效厚度 垫板圆筒外径
Do1=Do+δ +δ e1
圆筒壳体垫板有效加强宽度 Ls1=1.1SQRT(Do1*δ e1) 组合截面惯性轴x-x的位置 ax 组合截面的惯性矩 组合截面的面积 A I
L2
600 1.05 156mmN/mm Nhomakorabea mm KN
b2
400 494
Q1=2*S2*b1*μ *[σ ]c*0.001*H²/(H²+L2²) 底板能承受的最大荷载 Q2=1.333*S1²*b1*L1*ν *f*0.001*/(b2+S2)²
170
KN
mm mm N/mm² mm mm
由底板的长度a和宽度b决定的系数β ，见表7-1 加筋板最小惯性半径 r=0.289δ g L1=bsinα L2=h/sinα 偏心距离 e=（d-b/2)sinα
表 7-1 mm mm mm mm N N/mm²
FR=F/(2sinα) 筋板最大压缩应力 σ cmax=(FR/(L1*δg))+[6eFR/(L1*L1*δ g)] 筋板许用压缩应力 [σ ]c= [σ ]/(1+(POWER(L2/r,2)/140[σ])) 底板最大应力 σb=(β Fb)/(a*δb*δ b)) 盖板最大应力 σa=(0.75Fda)/(δ a*C*C*h)
JBT4712.3耳式支座计算软件
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序号
数值名称
符号 单位
公式
计算
数值
JB/T4712.3-2007支承式支座载荷计算 适用：PN0～1.6MPa，DN300～4000mm,L/DN≤5,且H0≤10m 容器设计压力 设计温度 圆筒材料 设计温度下许用应力 [σ ]t MPa 圆筒厚度附加量 设备总重 重力加速度 地震影响系数 C m0 g a mm kg m/s2 7度：0.08、0.12 8度：0.16、0.24 容器内径 容器外径 10m高处的基本风压 水平力至底板高度 Di D0 q0 h mm mm N/m2 mm 有保温层时取保温层外径 用户提供或查GB50009表D.4及及其他 9度：0.32 0.12 1200 1220 400 0 C1+C2 壳体+附件+内部介质+保温 Ps t MPa 0.88 70 Q345R 189 3.3 1895 9.80665
m0g Ge 4(Ph GeSe) 103 kn nD
Q<[Q],满足要求
支座处圆筒支座弯矩 筒体有效厚度 支座处筒体许用弯矩
ML δ e
kN.m Q(L2-S1)/1000 mm δ n-C
[ML] kN.m 以δ e和P查JB/T4712.3表B.1～B.4 ML<[ML],满足要求 以上均满足要求，所选支座可行。
(Di 2 n 2 3 ) 2 b2 2( L2 S1 )
2
b2 L2 S1 δ n D Ge Se Pe Pw P [Q] Q
1541.1 0 0 2230.0 1095.1 2503.8 30.0 5.6 通过 0.87 6.7 4.71 通过
耳式支座校核方法
耳式支座校核方法说实话这耳式支座校核方法，我一开始也是瞎摸索。
我就知道它肯定有一些标准和规则，但具体怎么弄，真的是一头雾水。
我试过最开始就是按照书本上的公式，那些公式长得就像一团乱麻似的。
就比如说计算支座承受的力吧，那公式里各种各样的参数，什么设备重量啦、重心位置啦，还有一些附加的外力，就像一堆小零件摆在面前，让我去组装一个精密的模型一样。
我当时就犯傻，有些参数的取值就没搞准。
像设备重量，我没有把一些附件的重量计算进去，结果校核结果完全不对。
后来我发现啊，这第一步其实就像做蛋糕时称材料，一定要精确。
你得把设备相关的所有重量因素都考虑周全，不能漏了。
然后就是材料的强度计算，这感觉就像是在测试一根绳子能承受多重一样。
要考虑支座材料本身的特性，比如说它的屈服强度之类的。
我有次在计算稳定性的时候，把一些支撑的条件假设得过于理想了。
我以为只要是简答的垂直支撑就没问题，结果在实际模拟的时候发现大错特错。
其实这个部分就像搭积木一样，你不仅要考虑积木块本身的结实程度，还要考虑整个结构搭起来是不是真的稳当。
所以呢，对于支撑的结构特点、连接方式那些都得仔细研究。
还有校核计算过程中啊，单位千万千万要统一。
我差点就栽在这个上面了。
就像不同轨道的火车，你要让它们接上头，单位必须得整齐划一呀。
比如说，重量单位要是千克，长度要是米之类的，要是一个搞成了磅，一个搞成了寸，那计算肯定乱七八糟。
这耳式支座校核啊，你不能急于求成。
先把基础数据精确收集好，就像盖房子打地基一样，这个没做好，后面全是白费功夫。
当然啦，我现在也不敢说自己对所有的情况都掌握得特别熟练，比如一些特殊工况下的校核，我还在继续研究摸索呢，但上面这些都是我在实践过程中总结出来的实实在在的经验。
E102耳式支座计算书
E102耳式支座计算书
依据耳式支座标准（JB/T4725---92）
◆耳式支座实际承受载荷按下式近似计算：
()30104-⨯⎥⎦
⎤⎢⎣⎡∙+∙++=nD S G h P kn G g m Q e e e Q-----支座实际承受的载荷，kN;
D-----支座安装尺寸，mm; D=659m.
g------重力加速度，取28.9s m g =;
G e ----偏心载荷，N ；
h-----水平力作用点至底板高度，mm; mm h 571=
k----不均匀系数，安装3个支座时，取k=1;安装3个以上支座时，取k=0.83; m 0—设备总重量（包括壳体及其附件，内部介质及保温层的质量），kg;
n----支座数量；2=n P----水平力，取P w 和P e 的最大值，N 。
水平地震力：g m P e e 05.0α= N e α-----地震系数，对7、8、9度地震分别取0.23、0.45、0.90。
水平风载荷：60001095.0-⨯=H D q f P i w N 0D ----容器外径，mm,有保温层时取保温层外径； i f -----风压高度变化系数，按设备质心所处高度取； 0H ---容器总高度，mm; 0q ----10m 高度处的基本风压值，2m N ； e S ----偏心距，mm. ◆E102数据： D=659m。
立式容器刚性环耳式支座的计算
地脚螺栓中心圆直径 Db，mm
第 30 卷 第5 期
有色冶金设计与研究
2009 年 10 月
立式容器刚性环耳式支座的计算
楼芊
（中国瑞林工程技术有限公司，江西南昌 330002）
〔摘 要〕介绍了立式容器壳体刚性环耳式支座构件及组合截面的近似计算过程，并对地脚螺栓中心圆 直径的选择作简要分析。
〔关键词〕立式容器；刚性环耳式支座；构件计算；组合截面计算 中图分类号：TF351.5 文献标识码：B 文章编号：1004－4345（2009）05－0047-04 Calculation of Vertical Vessel Lug Support with Stiffening Ring LOU Qian (China Nerin Engineering Co., Ltd., Nanchang, Jiangxi 330002，China)
料许用压应力：
[σ]c= 1+
[σ] 1 ×（L ）2
140[σ] r
= 1+
1
[σ] ×（（h-T）/sinα
）2
=107.5
MPa
140[σ] 0.289×tg
σc＜[σ]c，校核通过。
4 刚性环组合截面计算
４．１ 刚性环耳式支座的组合截面 把刚性环和刚性环两侧有效加强范围内的壳体
看作一个联合加强件进行联合截面的惯性矩、作用 力、内力和应力的计算。刚性环、垫板与壳体的组合 截面见图 3，支座及刚性环上的受力见图 4。
β 0.36 0.45 0.67 0.72 0.77 0.79 0.80
因 c1/b1=1.66，由插值法得 β=0.788，则底板中的 最大弯曲应力：
σb＝139.7 MPa ＜[σ]＝175.2 MPa，校核通过。 ３．３ 盖板的校核
耳式支座计算-2007
2.耳座载荷计算
6899.2 N
Pw 1.2f i q 0 D 0 H 0 10 6
S1
所选耳式支座型号
第1页
水平力P 取PW和Pe+0.25PW的大值，N
Pe+0.25PW =
6899.2
N
因此
P=
6899.2
N
耳式支座实际承受载荷
m g Ge 4Ph GeSe 3 Q 0 10 nD kn
耳式支座计算
以下各部分计算内容系根据JB/T 4712.3-2007《容器支座 第3部分:耳式支座 附录A》进行设计计算。
一、数据输入
设计压力 p MPa 设计温度 t ℃ 壳体内径 Di mm 设备总高度 H0 mm 支座底板离地面高度 mm 支座底板距设备质心 h mm 风压高度变化系数 fi 设置地区的基本风压 q0 N/m2 地震设防烈度（地震加速度） 地震影响系数 a 壳体材料 设计温度下许用应力 [σ ]t MPa 圆筒名义厚度 δ n mm 厚度附加量 C mm 圆筒有效厚度 δ e mm 设备总质量 m0 kg 偏心载荷 Ge N 偏心距 b2 l2 s1 δ 3 设备保温厚 设备外径 支座数量 不均匀系数 DO n k 0.1 150 1800 2900 300 1 0.1 0.08 Q235B 117 8 7.7 8800
C 0.74 0.74 0.74 0.84 1.00 1.13 1.25 1.35 1.45 1.54 1.62 1.70 2.03
max值
D 0.62 0.62 0.62 0.62 0.62 0.73 0.84 0.93 1.02 1.11 1.19 1.27 1.61
附表2 对应于设防烈度α
压力容器设计耳式支座设计计算
t ℃D i mm [σ]t MPa δn mm C mmδe mmm 0kgH 0mmH 1mmh mmq 0N/m 2f i δis mm D o mm a G e N S e mm [M L ]kN·m 支座-Ⅰδ3mm [Q]kN b 2mm n pcs l 2mm k S 1mm P e N P w N P N Dmm Q kN M L KN·m 计算Q245R 支座材料Q235A 支座本体允许载荷150支座处圆筒所受的支座弯矩壳体保温层厚度0支座安装尺寸偏心距00支座实际承受载荷水平力水平风载荷水平地震载荷支座不均匀系数容器外径（包括保温层）支座处壳体的允许弯矩支座数量设备总质量1950048613500设计温度壳体内径壳体材料壳体设计温度下的许用应力筒体有效厚度150支座底板离地面高度2100140筒体名义厚度10厚度附加量1设备总高度结 论Q≤[Q]合格ML≤[ML]合格基本数据4支座筋板间距230支座筋板宽度P w = 1.2f i q 0D o H 0×10-6 =6801.51取较大值支座底板螺栓孔位置1159750地面粗糙度类别B 18.8238010m高度处的基本风压值水平力作用点至支座底板高度550支座垫板厚度1219.890.83风压高度变化系数10.2471.02120地震设防烈度8地震影响系数偏心载荷45910.8047611.18P= P w 或 P= P e +0.25P w =P e = am 0g =2661.6选用支座型号B6=-+-++=)(2)22(122223S l b D D n i δδ=⨯+++=-3010])(4[nDS G Ph kn G g m Q e e e =-=31210)(S l Q M Lt ℃D i mm [σ]t MPa δn mm C mmδe mmm 0kgH 0mmH mmq 0N/m 2f i δis mm D o mm a G e N S e mm [F]kN [Q]kN n pcs k δ3mm D r mm P e N P w N P N Q kN 计算水平地震载荷P e =am 0g=2971.25水平风载荷P w =1.2f i q 0D o H 0×10-6=4989.42水平力P=P w 或P=P e +0.25P w =4989.42支座实际承受载荷17.8封头名义厚度1600基本数据支座安装尺寸1200壳体保温层厚度0偏心载荷0偏心距0设计温度50壳体内径1设备总质量2524设备总高度465512椭圆形封头的允许垂直载荷149厚度附加量 1.3封头有效厚度10.7地震影响系数0.12风压高度变化系数选用支座型号水平力作用点至支座底板高度248010m高度处的基本风压值550支座数量4支座材料Q235A支座本体允许载荷地震设防烈度7封头材料Q345R 封头设计温度下的许用应力189地面粗糙度类别B 支座A312容器外径（包括保温层）162460Q≤[Q]合格Q≤[F]合格取较大值结 论支座不均匀系数0.83支座垫板厚度=⨯+++=-3010])(4[r e e e nD S G PH kn G g m QP c MPa t ℃DN mm [σ]t MPa δn mm C mmδe mmδhn mmm 0kgH 1mH 0mmH mmL mmh mmq 0N/m 2δis mmD o mm a H c mm f i [M L ]kN·m C bt mm 支腿C7-1900-63[Q]kN [τ]t MPa [σ]t MPa δa mm n pcs δb mm W mm C b mm t 2mm Dmm L o mm ηh f mm 支座数量4支座底板厚度22支座垫板厚度105支腿H型钢高度支座底板腐蚀裕度2支腿H型钢翼板厚度12角钢支腿中心圆参数1166180壳体总长度6456支座处壳体的允许弯矩24.26支座材料Q235A 支腿许用剪切应力M2433地脚螺栓规格地脚螺栓腐蚀裕度263支座型号8封头名义厚度16壳体切线距封头直边高度582440支座本体允许载荷壳体设计温度下的许用应力113筒体名义厚度设计压力0.6计 算 简 图地面粗糙度类别B 风压高度变化系数1地震设防烈度地震影响系数设计温度200适用范围：①、DN400～1600mm；②、L/DN≤5；③、对角钢和钢管支柱H1≤5m，对H型钢H 1≤8m；④、设计温度t=200℃；⑤、设计基本风压q o =800Pa，地面粗糙度为A类；⑥、地震设防烈度8度（Ⅱ类场地上），设计基本地震加速度0.2g14厚度附加量1筒体有效厚度13容器公称直径1200壳体材料Q235B 壳体保温层厚度100H型钢70支腿型式钢管支腿底板螺栓孔距设备重要度系数1支腿与壳体装配焊缝长度360基本数据12设计温度下支腿许用应力容器外径（包括保温层）142847720.16设备质心高度H c =H-h+L/2=支承高度190010m高度处的基本风压值800设备总质量13395设备总高度8。
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以下各部分计算内容系根据JB/T 4712.3-2007《容器支座 第3部分:耳式支座 附录A》进行设计计算。
一、数据输入
设计压力 p MPa 设计温度 t ℃ 壳体内径 Di mm 设备总高度 H0 mm 支座底板离地面高度 mm 支座底板距设备质心 h mm 风压高度变化系数 fi 设置地区的基本风压 q0 N/m2 地震设防烈度（地震加速度） 地震影响系数 a 壳体材料 设计温度下许用应力 [σ ]t MPa 圆筒名义厚度 δ n mm 厚度附加量 C mm 圆筒有效厚度 δ e mm 设备总质量 m0 kg 偏心载荷 Ge N 偏心距 b2 l2 s1 δ 3 设备保温厚 设备外径 支座数量 不均匀系数 DO n k 0.1 150 1800 2900 300 1 0.1 0.08 Q235B 117 8 7.7 8800
耳式支座最终校核结果
不合格
附表1 风压高度变化系数fi 地面粗糙度类别
距地面高度Hit
5 10 15 20 30 40 50 60 70 80 90 100 150
A 1.17 1.38 1.52 1.63 1.80 1.92 2.03 2.12 2.20 2.27 2.34 2.40 2.64
B 1.00 1.00 1.14 1.25 1.42 1.56 1.67 1.77 1.86 1.95 2.02 2.09 2.38
C 0.74 0.74 0.74 0.84 1.00 1.13 1.25 1.35 1.45 1.54 1.62 1.70 2.03
max值
D 0.62 0.62 0.62 0.62 0.62 0.73 0.84 0.93 1.02 1.11 1.19 1.27 1.61
附表2 对应于设防烈度α
设防烈度 设计基本地震加速度 地震影响系数最大值α
Se
mm mm mm mm mm mm mm 140 290 70 8
图一
b2
1816 4 0.83
δ3
l2
图二 0 N
JB/T4712.3-2007，耳式支座B4-I
二、耳座计算
1.耳座安装尺寸计算
D
地震载荷 风载荷
Di 2 n 2 3 2 b22
Pe am 0 g
2l 2 s1 2266.64 mm
max
7 0.1g 0.08 0.15g 0.12 0.2g 0.16
8 0.3g 0.24
9 0.4g 0.32
使用说明：表中黄色底纹单元格为计算所得值，紫色底纹单元格为查标准中的图表所得，其他参数自行输入。
第2页
》进行设计计算。
δ3
第1页
kN
得，其他参数自行输入。
第2页
5.915589379
26.88904
3.计算支座处圆筒所受1 10 3
kN m
三、校核所选耳式支座
耳式支座本体允许载荷 [Q] kN 60 (根据所选支座查表3，表4，表5得到) 支座处圆筒的许用弯矩 [ML] kN m 5.54 (根据δ e和p查表B.1内插得到) 判断依据:Q<[Q]且ML<[ML]，所选耳式支座合格
2.耳座载荷计算
6899.2 N
Pw 1.2f i q 0 D 0 H 0 10 6
S1
所选耳式支座型号
第1页
水平力P 取PW和Pe+0.25PW的大值，N
Pe+0.25PW =
6899.2
N
因此
P=
6899.2
N
耳式支座实际承受载荷
m g Ge 4Ph GeSe 3 Q 0 10 nD kn