容器支座计算
第二节 容器支座
㈢ 裙式支座
塔设备最常用裙式支座。 塔设备最常用裙式支座。 目前还没有标准。 目前还没有标准。 各部分尺寸均需通过计算或实 践经验确定。 践经验确定。 有关裙式支座的结构及其设计 方法详见第十七章。 方法详见第十七章。
思考题： 思考题：
1、卧式容器和立式容器的支 座有哪几种？ 座有哪几种？ 2、双鞍座卧式容器支座位置 按哪些原则确定？ 按哪些原则确定？
支承式支座的选用： 支承式支座的选用：
选用见标准规定，尺寸按表4 22查 选用见标准规定，尺寸按表4-22查。 简单轻便 局部应力较大，当壳体刚度较小、 局部应力较大，当壳体刚度较小、 壳体和支座材料差异或温度差异较 大时，或壳体需焊后热处理， 大时，或壳体需焊后热处理，应设 置加强板。 置加强板。 加强板的材料应和壳体材料相同或 相似。 相似。
㈢ 腿式 支座
简称支腿 连接处造成严重的局部应力， 连接处造成严重的局部应力， 只适用于小型设备 （DN≤1600、L≤5m）。 ≤1600、 ≤5m）。 腿式支座的结构型式、 腿式支座的结构型式、系列参 数等参见标准JB/T 4714数等参见标准JB/T 4714-92 腿式支座》 《腿式支座》。
每种型式鞍座又分为固定式支座（代 每种型式鞍座又分为固定式支座（ 号F)：底板上开圆形螺栓孔和 F)： 滑动式支座（ 滑动式支座（S) ：底座开长圆形螺栓 安装） 孔（安装）
鞍座与筒体端部距离A确定： 鞍座与筒体端部距离A确定： 较大，且无加强圈， 当L/D较大，且无加强圈，应尽量 利用封头对支座处筒体的加强作 用，取A≤0.25D； 较小， 较大， 当筒体的L/D较小，δ/D较大，或 有加强圈时， 有加强圈时，取A≤0.2L。
已标准化JB/T 4725-92 《耳式支座》。 已标准化JB/T 4725耳式支座》 该标准分A 短臂） 长臂） 该标准分A型（短臂）和B型（长臂） 有保温层或直接放在楼板上） （有保温层或直接放在楼板上） 每类又分带垫板与不带垫板两种结构
压力容器支座计算公式
压力容器支座计算公式在工业生产中，压力容器是一种用于存储和输送气体或液体的重要设备。
为了确保压力容器的安全运行，其支座设计是至关重要的。
支座是指支撑压力容器的结构，其设计需要考虑到容器的重量、压力、温度等因素，以确保支座能够承受压力容器的重量和内部压力，同时保证容器的稳定性和安全性。
为了帮助工程师和设计师正确地设计压力容器支座，本文将介绍压力容器支座的计算公式和相关知识。
压力容器支座的设计需要考虑到多个因素，包括容器的重量、内部压力、温度、材料强度等。
在设计支座时，需根据容器的实际情况确定支座的类型、尺寸、材料等参数。
在进行支座设计时，需要使用一些基本的计算公式来确定支座的尺寸和材料，以确保支座能够满足容器的要求。
首先，我们需要计算压力容器的重量。
压力容器的重量可以通过容器的尺寸和材料密度来计算。
一般来说，压力容器的重量可以通过以下公式来计算：W = V ρ。
其中，W表示容器的重量，V表示容器的体积，ρ表示容器材料的密度。
通过这个公式，我们可以计算出容器的重量，从而确定支座需要承受的重量。
其次，我们需要计算压力容器的内部压力。
内部压力是支撑结构设计的重要参数，它直接影响支座的尺寸和材料。
一般来说，压力容器的内部压力可以通过以下公式来计算：P = F / A。
其中，P表示内部压力，F表示容器内部的力，A表示容器的横截面积。
通过这个公式，我们可以计算出容器的内部压力，从而确定支座需要承受的压力。
最后，我们需要根据支座的类型和材料来确定支座的尺寸和材料。
一般来说，支座可以分为固定支座、活动支座和滑动支座等不同类型。
根据支座的类型和材料强度，可以使用以下公式来确定支座的尺寸和材料：S = M / σ。
其中，S表示支座的截面积，M表示支座需要承受的力矩，σ表示支座材料的抗拉强度。
通过这个公式，我们可以确定支座的尺寸和材料，以确保支座能够承受容器的重量和内部压力。
综上所述，压力容器支座的设计是一个复杂的工程问题，需要考虑到多个因素。
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
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。
立式容器底部整体刚性环支座的设计和计算
图2 NB/T 47065.5中的刚性环支座结构立式容器底部整体刚性环支座的设计和计算金东杰，张焱，马斓擎，赵彬彬（中核能源科技有限公司， 北京 100193）[摘 要] 对于大型立式容器由于工艺要求不能采用裙座时，往往采用底部整体刚性环支座进行支撑。
与NB/T 47065.5-2018中的刚性环支座不同的是，此时支座下部往往取消支耳，底环采用类似裙座中基础环式的整体结构。
本文提出了类似结构支座的设计和计算方法。
[关键词] 立式容器；整体刚性环支座；设计计算作者简介：金东杰（1981—），男，河北人，硕士研究生，高级工程师。
从事压力容器设计工作。
大型立式容器，如塔式容器一般靠裙座通过地脚螺栓固定在设备基础上。
但在工艺设计中，因设备需要从底部更换内构件或由于垂直空间的限制，裙座支撑方式已不能适应这种设备的结构要求。
在此条件下的立式容器如焦炭塔、高压闪蒸罐等往往采用底部整体刚性环支座的支撑方式，由于底环（见图1）与NB/T 47065.5《容器支座 第5部分：刚性环支座》中刚性环支座的底环（见图2）结构不同，设计时不能完全套用标准。
本文以某项目中底部整体刚性环支座的提纯塔为例，对这类支座的设计和计算进行讨论。
图1 底部整体刚性环支座的结构1 设计条件根据工艺条件，提纯塔的主要设计参数如表1所示。
参数名称数值容器内径 mm 2400设计压力 MPa 2.1设计温度 ℃-10腐蚀裕量 mm 1.6主要材料Q345R/16MnⅡ筒体壁厚 mm 18设备最大质量 kg54500支撑方式底部整体刚性环支座容器高度 mm 9500支座到重心的高度 mm2000地脚螺栓数目4地脚螺栓中心圆 mm3112表1 设计参数表2 底部整体刚性环支座的设计和计算2.1 结构设计底部整体刚性环支座的结构如图1所示。
顶部和底部刚性环与容器通过垫板焊接，两个刚性环之间采用筋板进行局部加强，支座底部刚性环上开有4个螺栓孔，通过螺栓、螺母与钢结构框架平台相连。
容器支座强度计算
座满足本体允许载荷要求）
座满足封头允许垂直载荷要求）
株洲三联压力容器制造有限责任公司
支承式支座（JB/T 4712.4-2007）实际承受载荷的近似计算
设备总重量m0 偏心载荷Ge
水平力作用点到底板高度H
kg N mm
（包括壳体及其附件，内部介质及保温层的重量）
不均匀系数k 支座数量n 支座安装尺寸D 偏心距Se
10m高度处的基本风压值q0
（安装3个支座时取k=1；安装3个以上时，取k=0.83）
#DIV/0! （当Q<[F]时，所选用支座满足封头的近似计算
温层的重量）
时，取k=0.83）
08(0.12)、0.16(0.24)、0.32)
0m、15m、20m时风压高度变化系数分别取1.00、1.14、1.25)
、丘陵及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区）
栏为用户自填数值 栏表格自动生成结果 栏为显示结论
（对于B类地面粗糙度，设备质心所在高度为≤10m、15m、20m时风压高度变化系数分
（B类地面粗糙度指田野、乡村、丝林、丘陵及房屋比较稀疏的乡镇
0.0 N 0.0 N 0.0 N #DIV/0! kN kN kN 结论
注：
栏为用户自填数值 栏表格自动生成结果 栏为显示结论
#DIV/0! （当Q<[Q]时，所选用支座满足本体允许载荷要求）
mm mm N/㎡ mm mm
0.0 N （重力加速度g=9.8m/s*s)
地震影响系数a 容器外径Do 风压高度变化系数fi 容器总高度H0 水平力计算P 水平地震力Pe 水平风载荷Pw Pe+0.25Pw 支座承受的载荷Q 支座本体允许载荷[Q] EHA允许垂直载荷[F]
（对7、8、9度地震设防烈度分别取0.08(0.12)、0.16(0.24)、0.3
非标耳座计算
N
-16665.8
JB/T4712.2-2007
（2）支腿稳定及强度计算
假定支腿与壳体的连接为固定，支腿端部为自由端。单根支腿内产生的最大应力，发生在受压侧的支腿内。 单根支腿的周向水平截面惯性矩 IX-X： 单根支腿的径向水平截面惯性矩 IY-Y： 取IX-X和IY-Y的较小值 Imin： 单根支腿的横截面面积 A： W min —单根支腿的最小抗弯模量 单根支腿截面的最小回转半径： mm4 mm4 mm4 mm2 mm3 912330.3 912330.3 912330.3 1517.4 24008.7 24.520 JB/T4712.2-2007 JB/T4712.2-2007 JB/T4712.2-2007
支腿装配焊缝的剪切应力：
1
FL2 A1
MPa
2 f
5.48
JB/T4712.2-2007
支腿装配焊缝的当量应力：
z
3 12
MPa
13.47
JB/T4712.2-2007
支腿装配焊缝的抗弯、抗剪许用应力： 1.5[σ]tφ
MPa
108.05
JB/T4712.2-2007
σf < [σf] 安全
F H =Pe+0.25Pw P —水平力（取 Pw 和 Pe+0.25Pw 的较大值） 垂直载荷 W1（W1=m0g）： 每个支腿的水平反力 R（R=FH/N）： 单根支腿垂直反力（弯矩拉伸侧)：
FL1
4FH H C W1 NDB N
N
单根支腿垂直反力（弯矩压缩侧)：
FL 2
4 FH H C W1 ND B N
——
1.59
压力容器支承支座载荷计算
k不均系数
m0-设备总质量
n-支座数量 P-水平力 a-地震影响系数 Pe-水平地震力 D0-容器外径 fi-风压高度变化系数 H0容器总高度 q0地区基本风压 Pw水平风载荷
Se-偏心距 Di-容器内径 D0-容器外径 Q-计算支座载荷 支座允许载荷 ［Q］ 比较： Q＜ ［Q］
mm mm mm KN KN
取Pe+0.25Pw和Pw的大值(P=Pe+0.25Pw) 对于7、8、9度地震设防列度分别取0.08 （0.12）、0.16（0.24）、0.32
按设备质心所处高度取B类地面高度变化源自数10m高度处的基本风压值
有保温层时取保温层外径（厚度值设在参数表栏）
的要求
C=C1+C2
设备质心所处高度 m 风压高度变化系数 fi
≤10 1
15 1.14
20 1.25
分步计算区 353000 106325.3012 157665424.3 3.32 20000000 177665424.3 710661697.3 7280 97618.36501
203943.6662
2000 2800 0 2824 203.94 450 结论：支座满足允许载荷的要求
δ n封头名义厚度 C厚度附加余量 δ e封头有效厚度 查表允许垂直载荷［F］ 比较： Q＜［F］
mm mm mm
12 1 11 225.2 结论：
备注 D=Dr
（3支座取k=1）//4支座以上取k=0.83 包括壳体及附件，内部介质及保温层的质量
立式容器
B型支座实际承受载荷计算
单位 输入参数 查表参数 计算强果 mm m/s2 N 至 mm 无 kg 10000 3568 0.83 35000 4 N 无 N mm 1.00 mm N/m2 N 6500 550 12115 0.12 41160 44189 1820 9.8
JB4712-2007各种支座自动计算校核(附件含自动计算excel版本)
7. 支腿装配焊缝的强度计算： 7.1 支腿装配焊缝的弯曲应力σf：σf=RL1/Z， M
式中： Z-焊缝的抗弯截面模量，mm^3；
σf= 35.71 Z= ########
校核
hf1-每条装配焊缝的计算长度，mm； hf1=hf-10 tf1-焊缝的焊角高度，mm； [B]-支腿装配焊缝的抗弯、抗剪许用应力，MPa； φ-焊缝系数，mm；（对于角焊缝受剪切时）
σf≤[B]
hf1= 350 tf1= 12.0 [B]= 77.18 φ= 0.49
安全
7.2 支腿装配焊缝的剪切应力σf：τ1=FL2/A1， M 式中： A1-焊缝的横截面积，mm^2；
校核
τ1≤[B]
ห้องสมุดไป่ตู้
τ1= 18.66 A1= 5939.70
安全
7.3 支腿装配焊缝的当量应力σz：
校核
σZ≤[B]
H0-容器壳体总长度（mm)；
PW= 8850.40 fi= 1
q0= 800 D0= 1428 H0= 6456
2. 水平地震作用标准值计算 Pe：
Pe=aem0g
ae-地震影响系数；
设防烈度
7
计基本地震加速 0.98
1.47
地震影响系数a 0.08
0.12
m0-设备操作质量；（kg）
8
1.96
2.94
0.16
0.24
Pe= 21024.79 ae= 0.16
9 3.92 0.32
m0= 13395
3. 载荷的确定：
3.1 水平载荷 FH（N）
—取风载荷PW和（地震载荷Pe+0.25PW）的较大
3.2 垂直载荷载荷 W1（N）—取设备最大操作重力
容器支座计算(JB4712-2007)
20000 kg 9.81 10000 4 0.12 50300 mm 1 2380 mm 10 350 2 8 2400 1470 mm kN mm mm mm mm
支座载荷计算
不均匀系数k （3个为1，3个以上为0.83） 水平地震力 水平风载荷 水平力P 实际承受的载荷 结论 0.83 23544 N 6859 N 25259 N
Pe m0 g
Pw 1.2 fi q0 Do H0 106
m g Ge 4( Ph Ge Se ) Q 0 103 nD kn
156.9 kN 支座安全
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1、计算条件
容器设计压力p=0.6MPa 容器壳
设计温度t=
50℃
设计温度下材质许用应σ]=容器筒体内直径Di=
2800mm 容器总高度Ho= 容器筒体名义厚度δn=
12mm 支撑高度/支座底板离地面 厚度附加量C=C1+C2=
1mm 支座底板到壳体质心 壳体保温层厚度δt=
0mm 偏心载荷Ge= 操作状态下设备总质量mo=
35000kg 偏心距Se=2、水平风载荷
实取风载作用外直径D0=
2824mm考虑到公式计算值可能不全面 风载作用外 设置地区10m高度处的基本风压qo=550N/m2 查GB50009 壳体质心距地面高度H t=
附录E中表E.5
风载荷Pw=12114.96N 风压高度变化
3、水平地震力 重力加速度g=
9.81m/s2 地震载荷Pe= 地震影响系数a=0.24按表20选取
水平载荷P=4、支座承受载荷 选用支座型号:A1JB/T4712.3表3～表5
支座数量n= 支座的筋板和底板材料:Q235A 支座本体允许载荷[Q]=250KN
不均匀系数k= b2=280mm
计算支座安装尺寸D = l2=300mm 查JB/T4712.3表3～表5
s1=130mm
实际支座安装尺寸D =
δ3=14
mm 支座实际承受=5、支座处圆筒所受支座弯矩校核(带垫板支座)
支座载荷校 设计温度下筒体材料许用应力[σ]=113mm
支座处圆筒所受的支座 筒体有效厚度δe=11mm 由此查找[ML]
设计压力p=0.6MPa 壳体许用弯矩[ML]=
支座处圆筒所受的支座弯矩校
支座尺寸
容器壳体材质:Q235B
许用应力[σ]=113MPa 查许用应力表
容器总高度Ho=6500mm
离地面高度H=5000mm
体质心距离h=1500mm
偏心载荷Ge=10000N
偏心距Se=2000mm
作用外直径D0=2824mm
体质心距地面高度H t=6500mm 按此值及地面类别选取系数fi 度变化系数fi=1按Ht及地面类别查表22
地震载荷Pe=82404N
水平载荷P=85432.74N
支座数量n=4一般为4个,承受静力载荷,
直径≤700mm的容器可以采用2个
不均匀系数k=0.83
支座安装尺寸D=3178.222mm
支座安装尺寸D=3178mm
际承受载荷Q=153.0478KN
载荷校核结论:合格!
的支座弯矩ML=26.01813KN.m
用弯矩[ML]=37.34KN.m 以[σ]、δe、p查JB/T4712.3
附录B中表B.1～B.4并采用内插法弯矩校核结论:合格!
内插法公式：
X1=0.8 Y1=0.026968
X=0.866667 Y=0.032675
X2=0.9 Y2=0.035529。