液化石油气卧式储罐设计说明书.doc

液化石油气卧式储罐设计说明书

104
2020年4月19日
文档仅供参考
专业设计课程任务书
学院
材料科学与工程
专业
材料成型及控制工程
设计题目
80m 3液化石油气卧式储罐设计
设计条件表
序号
项 目
数 值
单 位
备 注
1
名 称
液化石油气卧式储罐
2
用 途
储存
3
最高工作压力
1.6
MPa
由介质温度确定
4
工作温度
-19～50
℃

5
公称容积(Vg)
80
M3

6
设计压力
1.77
MPa

7
装量系数(φV)
0.9

8
工作介质
液化石油气
9
材质
Q345R
1. 卧式储罐结构设计
(1） 结构设计:董显 4625、刘玉琨 4484
(2） 二维结构与二维图纸:倪贝拓 4637
(3） 水压数值模拟:李高阳 4479、张根红 606
2. 卧式储罐焊接设计
（1） 焊接工艺设计:杨嘉兴 4495、申永成 4486
（2） 工艺卡及焊接设计图纸:魏启迪 4492
（3） 工程预算:宋厚 4677

80m 3液化石油气卧式储罐设计

摘 要

液化石油气储罐是盛装液化石油气的常见设备,由于该气体具有易燃易爆的特点,因此在设计这种储罐时,要注意安全与防火,和在制造、安装等方面的特点。卧式储罐结构设计是以应力分析为主要途径,以材料力学为基础,对容器的各个主要受压部分进行设计。利用ANSYS软件对进行静力学应力、应变模拟分析,得出的应力作用下的较为精确详尽的储罐响应结果,直观的再现了储油罐在应力作用下的受力情况和薄弱环节,从为储罐的设计提供了可靠的依据。在焊接过程中,采用多层多道焊,选择合理的焊接工艺措施,如控制焊接电流、电弧电压,选择材料、破口形式、焊丝焊剂、焊条等,不但能控制结构的焊接变形和应力,而且能保证焊缝的组织和性能,有效提高压力容器的品质。另外,除第一层打底焊外,每层都要捶击消除应力,每道焊缝都要清渣,防止夹渣,焊缝要圆滑过渡,防止应力集中。同时,在工程预算方面,从原材料花费、焊接相关花费、人工费几个方面进行统计估算。

关键词:卧式储罐,结构设计,模拟分析,焊接工艺,工程预算

80m3 LIQUEFIED OIL TANK STRUCTURE DESIGN

ABSTRACT

Liquefied petroleum gas storage tank is holding the commonly used equipment, liquefied petroleum gas (LPG) due to the characteristics of the gas is flammable and explosive, so in the design of the tank, pay attention to the safety and fire protection, and in the aspect of manufacture, installation, etc. Horizontal tank structure design is based on stress analysis as the main way, on the basis of mechanics of materials, to design the main compression portion of the container. Using ANSYS software to the stress, strain simulation statics analysis, it is concluded that the stress under the action of response result more accurate and detailed tank, intuitive reproduce the force of the oil tank under the effect of stress and the weak link, from the design provides a reliable basis for storage tank. In the welding process, the use of multi-layer welding, multichannel selecting rational welding process measures,Such as control welding current, arc voltage, material selection, crevasse form, flux welding wire, welding wire, etc., not only can control the welding deformation and stress of structure, and can guarantee organization and properties of the weld, effectively improve the quality of the pressure vessel. In addition, in addition to the first layer of backing welding, each layer to thump of eliminating stress and every way weld slag removal, preventing slag, weld to smooth the transition, prevent stress concentration. At the same time, in the aspect of engineering budget, from raw materials costs, welding related costs and labor statistical estimation.

KEY WORDS: Horizontal tank,Structure design,Simulation analysis, Welding process,Project budg
专业设计课程任务书 1
摘 要 2
ABSTRACT 3
第一章 设计参数的选择 6
1.1液化石油气参数的确定 6
1.2设计温度 6
1.3设计压力 6
1.4 设计储量 7
1.5 主要元件材料的选择 8
1.5.1筒体材料的选择 8
1.5.2鞍座材料的选择 8
1.5.3地脚螺栓的材料选择 8
第二章 容器的结构设计 9
2.1筒体和封头的设计 9
2.1.1 筒体设计 9
2.1.2封头设计 9
2.3筒体厚度计算 10
2.4封头厚度计算 10
第三章 零部件的确定 12
3.1开孔和选取法兰分析 12
3.1.1人孔的设计 12
3.1.2 接管和法兰 13
3.1.3 垫片 15
3.1.4 螺栓(螺柱)的选择 15
3.1.5液位计的设计 16
3.2鞍座选型和结构设计 17
3.2.1鞍座选型 17
3.2.2 鞍座位置的确定 18
3.3开孔补强 19
3.3.1补强及补强方法判别 19
3.3.2开孔所需补强面积 20
3.3.3有效补强范围 20
3.3.4有效补强面积 21
第四章 应力校核 23
4.1 圆筒轴向弯矩计算 23
4.1.1 圆筒中间截面上的轴向弯矩 23
4.1.2 支座截面处的弯矩 24
4.2 圆筒轴向应力计算并校核 25
4.2.1 圆筒中间截面上的轴向应力 25
4.2.2 由压力及轴向弯矩引起的轴向应力计算并校核 25
4.2.3 圆筒轴向应力校核 26
4.3 切向剪应力的计算及校核 26
4.4 鞍座应力计算并校核 27
4.5地震引起的地脚螺栓应力 29
4.5.1倾覆力矩计算 29
4.5.2由倾覆力矩引起的地脚螺栓拉应力 30
4.5.3由地震引起的地脚螺栓剪应力 30
第五章 水压数值模拟 31
5.1设定分析作业名和标题 31
5.1.1 定义工作文件名 31
5.1.2 定义工作标题 31
5.1.3 更改工作文件储存路径 31
5.1.4 定义分析类型 31
5.2实体建模 31
5.2.1 生成椭圆封头截面 31
5.2.2 建立椭圆局部坐标系 31
5.2.3 生成成容圆柱部分截面 31
5.2.4生成1/4罐体 32
5.2.5 工作平面旋转 32
5.2.6 激活总体直角坐标系,映射几何体 33
5.3网格划分 33
5.3.1 定义单元类型 33
5.3.2 选择单元体 33
5.3.3 定义材料属性 33
5.3.4 切分容器罐模型 34
5.3.5 自定义网格 34
5.4添加位置约束 35
5.4.1 设计压力为1.77MPA的模拟过程 35
5.4.2 最高工作压力为1.6MPA的模拟过程 36
5.5求解 37
5.6后处理查看变形图 37
5.6.1 设计压力为1.77MPA的后处理模拟 37
5.6.2 最高工作压力为1.6MPA的后处理模拟 41
5.7结论 45
第六章 焊接工艺参数的选择 46
6.1母材焊接性 46
6.2母材碳当量估测 46
第七章 焊接方法的选择 47
7.1 焊接方法的选择 47
7.2焊接设备 47
7.2.1手弧焊机 47
7.2.2埋弧焊机 48
第八章 焊接材料选择 50
8.1焊接材料选用原则 50
8.2焊条电弧焊焊接材料 51
8.3埋弧焊焊接材料选择 51
8.3.1焊丝的选择 51
8.3.2焊剂的选择 52
第九章 焊接工艺参数的选择 53
9.1埋弧焊工艺参数的选择 53
9.1.1焊接电流 53
9.1.2电弧电压 53
9.1.3焊接速度 53
9.1.4焊丝直径与伸出长度 53
9.1.5其它 53
9.2焊条电弧焊焊接工艺参数选择 54
9.2.1确定焊条直径 54
9.2.2焊接电流的确定 54
9.2.3焊接电压的确定 55
9.2.4焊接速度V的确定 55
9.2.5层数的确定 55
9.2.6焊钳,焊接电缆的确定 56
第十章 焊接顺序 57
10.1焊缝位置及说明 57
10.2焊接顺序 58
第十一章 焊接工艺 59
11.1铁板弯曲成筒的焊接焊缝 59
11.1.1 工艺要求 59
11.1.2 工艺顺序 59
11.2筒体环向焊缝 60
11.2.1 工艺要求 60
11.2.2 工艺顺序 60
11.2.3焊接操作 60
11.3法兰与接管焊缝 61
11.4筒体与接管焊缝 63
第十二章 焊材的消耗及造价 65
12.1原材料花费 65
12.2 焊接相关花费 65
12.3人工花费 66
12.4工程预算表 66
第十三章 焊接工艺实施阶段 68
13.1 焊前准备 68
13.2成型 68
13.2.1 筒体成型(卷板) 68
13.2.2 封头 69
13.3 焊后处理 70
13.3.1检验 70
13.3.2技术要求 70
13.3.3焊后热处理 71
13.3.4涂装 71
13.3.5返修 71
结论 72
参考文献 73
谢 辞 74

第一章 设计参数的选择
1.1液化石油气参数的确定
液化石油气的主要组成部分由于石油产地的不同,各地石油气组成成分也不同。取产自新疆克拉玛依油田的液化石油气,其具体成分如下:
表1.1 液化石油气组成成分
组成成分
异辛烷
乙烷
丙烷
异丁烷
正丁烷
异戊烷
正戊烷
乙炔
各成分百分比
0.01
2.25
47.3
23.48
21.96
3.79
1.19
0.02

对于设计温度下各成分的饱和蒸气压力如表1.2:
表1.2 各温度下各组分的饱和蒸气压力
温度,℃
饱和蒸汽压力,MPa
异辛烷
乙烷
丙烷
异丁烷
正丁烷
异戊烷
正戊烷
乙炔
-25
0
1.3
0.2
0.06
0.04
0.025
0.007
0
-20
0
1.38
0.27
0.075
0.048
0.03
0.009
0
0
0
2.355
0.466
0.153
0.102
0.034
0.024
0
20
0
3.721
0.833
0.294
0.205
0.076
0.058
0
50
0
7
1.744
0.67
0.5
0.2
0.16
0.0011

1.2设计温度
根据本设计工艺要求,使用地点为天津市的室外,用途为液化石油气储配站工作温度为-19~50℃,介质为易燃易爆的气体。
从表中我们能够明显看出,温度从50℃降到-25℃时,各种成分的饱和蒸气压力下降的很厉害,能够推断,在低温状态下,由饱和蒸气压力引起的应力水平不会很高。
由上述条件选择危险温度为设计温度。为保证正常工作,对设计温度留一定的富裕量。因此,取最高设计温度t=50℃,最低设计温度t=﹣25℃。根据储罐所处环境,最高温度为危险温度,因此选t=50℃为设计温度。
1.3设计压力
该储罐用于液化石油气储配供气站,因此属于常温压力储存。工作压力为相应温度下的饱和蒸气压。因此,不需要设保温层。
根据道尔顿分压定律,我们不难计算出各种温度下液化石油气中各种成分的饱和蒸气分压,如表1.3:

表1.3 各种成分在相应温度下的饱和蒸气分压
温度, ℃
饱和蒸气分压, MPa
异辛烷
乙烷
丙烷
异丁烷
正丁烷
异戍烷
正戍烷
乙烯
-25
0
0.029
0.0946
0.014
0.0088
0.00095
0.000083
0
-20
0
0.031
0.127
0.0176
0.0105
0.00114
0.000109
0
0
0
0.053
0.2204
0.0359
0.0224
0.00129
0.000256
0
20
0
0.084
0.394
0.069
0.045
0.00288
0.00063
0
50
0
0
0.0825
0.1573
0.1098
0.00758
0.0019
0

有上述分压可计算再设计温度t=50℃时,总的高和蒸汽压力
P==0.01%×0+2.25%×7+47.3%×1.744+23.48%×0.67+21.96%×0.5+3.79%×0.2+1.19%×
0.16+0.02%×0.0011=1.25901 MPa (1.1)
因为:P异丁烷(0.2)<P液化气(1.25901)<P丙烷(1.744)
设计压力为1.77MPa,最高工作压力为1.6MPa。
1.4 设计储量
参考相关资料,石油液化气密度一般为500-600Kg/m3,取石油液化气的密度为510Kg/m3,盛装液化石油气体的压力容器设计储存量为:
表1.4 液化石油气主要成分在50℃的密度 Kg/m3
温度 ℃
丙烷
异丁烷
正丁烷
50
446
520
542

参考化工原理:
(1.2)
故设计存储量为:
W=øVρt=0.9×80×510=36720t (1.3)
1.5 主要元件材料的选择
1.5.1筒体材料的选择
选用筒体材料为Q345R 鞍座 地脚螺栓均选用Q345R的材料
1.5.2鞍座材料的选择
该卧式容器采用双鞍座式支座,根据工作温度为-19~50℃,按国家标准JB/T4712.1- 选择鞍座材料为Q345R,使用温度为-20~250℃,许用应力为[σ]sa= 185MPa。
1.5.3地脚螺栓的材料选择
根据密封所需压紧力大小计算螺栓载荷,选择合适的螺柱材料。计算螺栓直径与个数,按螺纹和螺栓标准确定螺栓尺寸。选择螺栓材料为Q345R。

第二章 容器的结构设计
2.1筒体和封头的设计
对于承受内压,且设计压力Pc=1.77MPa<4MPa的压力容器,根据<化工工艺设计手册>常见设备系列,采用卧式椭圆形封头容器。
2.1.1 筒体设计
查GB150-1998为了有效的提高筒体的刚性,一般取L/D=3~6,为方便设计,此处取
L/D=4 (2.1)
(2.2)
由(2.1)(2.2)连解得:D=3000mm
2.1.2封头设计
查标准JB/T4746- <钢制压力容器用封头>中表B.1 EHA椭圆形封头内表面积、容积得:
表2.1EHA椭圆形封头内表面积、容积
公称直径DN /mm
总深度H /mm
内表面积A/
容积/
3000
790
10.1329
3.8170

图2.1椭圆形封头
由2V +L/4=V=80 (2.3)
得L=11000mm
则L/D=3.67>3 (2.4)
符合要求。
则v计=v筒+2×v封= L/4+2×v封=87.63m3 (2.5)
根据介质的易燃易爆、有毒、有一定的腐蚀性等特性,存放温度为-19~50℃,最高工作压力等条件。根据GB150- 表4.1,选用筒体材料为低合金钢Q345R(钢材标准为GB713)选用Q345R为筒体材料,适用于介质含有少量硫化物,具有一定腐蚀性,壁厚较大(≥8mm)的压力容器。
Q345R钢板,根据GB150,初选厚度为6~20mm,最低冲击试验温度为-20℃,热轧处理,[σ]=185Mpa;面焊接;钢板负偏差由<化工设备机械基础>表14.5查得:

腐蚀裕量由GB150.1-4- 查得: 考虑容器运输和安装过程中的稳定性,壳体加工成形后不包括腐蚀裕量的最小厚度:
a) 对碳素钢、低合金钢制容器,不小于3 mm;
b) 对高合金钢制容器,一般应不小于2 mm。本筒体材料Q345R为碳素钢
,
则壁厚附加量C=0.8+3=3.8mm。 (2.6)
2.3筒体厚度计算
根据介质的易燃易爆、有毒、有一定的腐蚀性等特性,存放温度为-20~48℃,最高工作压力等条件。根据GB150-1998表4.1,选用筒体材料为低合金钢Q345R,适用于介质含有少量硫化物,具有一定腐蚀性,壁厚较大(≥8mm)的压力容器。根据GB150,初选厚度为6~25mm,最低冲击试验温度为-20℃,热轧处理。由GB150附录B中的式(B.1)可知筒体的计算公式为:

(2.7) (2.8)
对Q345R,钢板负偏差,可取名义厚度
2.4封头厚度计算
根据GB150封头厚度计算公式(5.1)可知:
(2.9)
(2.10)
对Q345R,钢板负偏差,为便于取材可取封头名义厚度
第三章 零部件的确定
3.1开孔和选取法兰分析
液化石油气储罐应设置排污口,出液口,进液口,人孔,液位计口,温度计口,压力表口,安全阀口,排空口等。

图3.1液化石油气储罐结构图
3.1.1人孔的设计
查<压力容器与化工设备实用手册>,因筒体长度11000mm>6000mm,需开两个人孔,选回转盖带颈平焊法兰人孔。
由使用地为室外,确定人孔的公称直径DN=500mm,以方便工作人员的进入检修。配套法兰与上面的法兰类型相同,根据HG/T 21518- 回转盖带颈平焊法兰人孔,查表3.1,由PN=2.5MPa选用凹凸面的密封形式MFM,采用8.8级35CrMoA等长双头螺柱连接。其明细尺寸见表3.1:
表3.1 人孔尺寸表 单位:mm
密封面型式
凹凸面MFM
D
730

43

30
公称压力PN / MPa
2.5

660

48
螺柱数量
20
公称直径DN
500

280
A
405
螺母数量
40

123
B
200
螺柱尺寸
M33x2x170
d
506
b
44
L
300
总质量
302

图3.2回转盖带颈平焊法兰人孔

3.1.2 接管和法兰
根据设计压力PN=1.77MPa,查HG/T 20592-97<钢制管法兰>,选用PN=2.5MPa板式平焊钢制管法兰(PL),由介质特性和使用工况,查密封面型式的选用。选择密封面型式为平面,压力等级为1.0~4.0MPa,接管法兰材料选用Q345R。根据各接管公称通径,查得各法兰的尺寸如下表3.2:

图3.3板式平焊钢制管法兰

表3.2 接管及法兰尺寸
序号
名称
公称通径DN
钢管外径
B
连接尺寸

法兰厚度C

法兰高度H

法兰颈

法内兰径B1

坡口宽度b

法兰理论质量
Kg

法兰
外径
D
D
螺栓孔中心圆直径K
螺栓孔直径
L
螺栓孔数量
n

螺栓通径
a
液位计口
32
38
140
100
18
8
M16
18
30
60
39
5
2.02
b
放气管
80
89
200
160
18
8
M16
24
40
118
91
6
4.86
c
安全阀口
80
89
200
160
18
8
M16
4
40
118
91
6
4.86
d
排污口
80
89
200
160
18
8
M16
24
40
118
91
6
4.86
e
液相出口
80
89
200
160
18
8
M16
24
40
118
91
6
4.86
f
液相回流管
80
89
200
160
18
8
M16
24
40
118
91
6
4.86
g
液相进口
80
89
200
160
18
8
M16
24
40
118
91
6
4.86
h
气相管
80
89
200
160
18
8
M16
24
40
118
91
6
4.86
i
压力表口
20
25
105
75
14
4
M12
16
26
45
26
4
1.03
j
温度计口
20
25
105
75
14
4
M12
16
26
45
26
4
1.03
3.1.3 垫片
查HG/T 20592-20635- <钢制管法兰、垫片、紧固件>,知板式平焊钢制法兰的尺寸,根据设计压力为Pc=1.77MPa,采用金属包覆垫片,选择法兰的密封面均采用平面密封。金属材料为纯铝板L3,标准为GB/T 3880,最高工作温度200℃,最大硬度40HB。填充材料为非石棉纤维橡胶板,代号为NAS,最高工作温度为290℃。得对应垫片尺寸如表3.3:

图3.4平面型垫片

表3.3 垫片尺寸
符号
管口名称
公称直径DN(mm)
内径
D1(mm)
外径
D2(mm)
厚度
δ(mm)
a
液位计口
32
61.5
82
3
b
放气管
80
109.5
142
3
c
安全阀
80
109.5
142
3
d
排污口
80
109.5
142
3
e
液相出口
80
109.5
142
3
f
液相回流管
80
109.5
142
3
g
液相进口
80
109.5
142
3
h
气相管口
80
109.5
142
3
i
压力表
20
45.5
61
3
j
温度计
20
45.5
61
3

3.1.4 螺栓(螺柱)的选择
根据密封所需压紧力大小计算螺栓载荷,选择合适的螺柱材料。计算螺栓直径与个数,按螺纹和螺栓标准确定螺栓尺寸。选择螺栓材料为Q345R。
查HG/T 20592-20635-200<钢制管法兰、垫片、紧固件>得螺柱的长度和平垫圈尺寸,如下表3.4:

表3.4螺栓尺寸
符号
管口名称
公称直径(mm)
螺纹
螺柱长(mm)
a
液位计口
32
M16
85
b
放气管
80
M16
100
c
安全阀
80
M16
100
d
排污口
80
M16
100
e
液相出口
80
M16
100
f
液相回流管
80
M16
100
g
液相进口
80
M16
100
h
气相管口
80
M16
100
i
压力表口
20
M12
80
j
温度计
20
M12
80

图3.5双头螺柱

图3.6 螺母

3.1.5液位计的设计
根据容器的工作温度-19~50℃,设计压力Pc=1.77MPa,介质密度,查<化工容器及设备设计简明手册>,玻璃管液面计适用工作工作压力小于1.6MPa,并不满足工作的需求,因此选用价格稍高的磁性液面计,根据测量范围300~10000mm,工作压力:(高压型)<4.0MPa,介质温度:(标准型)-20~150℃,介质密度,选择了L5770T顶装式的磁性液面计。
根据法兰标准和液面计的型号标准综合考虑,选用公称直径为φ32的液面计,其接管法兰也用公称直径为φ32的平面法兰,其尺寸与压力表连接法兰一致。

图3.7 磁性液面计

3.2鞍座选型和结构设计
3.2.1鞍座选型
该卧式容器采用双鞍座式支座,根据工作温度为-19~50℃按JB/T 4731- 表5.1选择鞍座材料为Q345R,许用应力为[σ]sa= 185MPa。
估算鞍座的负荷:计算储罐总重量 m=m1+2m2+m3+m4 。
其中:m1 为筒体质量:对于Q345R普通碳素钢,取ρ=7.85×103kg/m3
∴ m1=πDLδ×ρ=π×3×11×20×103×7.85×103=16268.34kg (3.1)
m2为单个封头的质量:查标准JB/T 4746- <钢制压力容器用封头>中标B.2 EHA椭圆形封头质量,可知m2=πDLδ×ρ=1564.1kg (3.2)
m3为充液质量:ρ液化石油气<ρ水
故m3(max)=ρ水×V=1000×V=1000×80=80000kg (3.3)
m4为附件质量:选取人孔后,查得人孔质量为331 kg,其它接管质量总和估为400 kg。
综上述:
总质量m=m1+2m2+m3+m4=16268.34+2×1564.1+80000+331×2+400=100458.54kg。 (3.4)
∴ 每个鞍座承受的重量为 G/2=mg / 2=(100458.54×9.8)/2=492.25kN。 (3.5)
由此查JB 4712.1- 容器支座。选取轻型,焊制A,包角为120°,有垫板的鞍座.,筋板数为6。查JB 4712.1- 表得鞍座尺寸如表3.6,示意图如下图3.7:

表3.6鞍座支座结构尺寸
公称直径
DN
3000
腹板
δ2
10
垫板
b4
660
允许载荷
Q/kN
785
筋板
l3
340
δ4
12
鞍座高度
h
250
b2
316
e
120
底板
l1
2180
b3
410
螺栓间距
l2
1940
b1
360
δ3
10
螺孔/孔长
D/l
28/60
δ1
16

弧长
3490
重量
kg
462

图3.8鞍座
3.2.2 鞍座位置的确定
因为当外伸长度A=0.207L时,双支座跨距中间截面的最大弯矩和支座截面处的弯矩绝对值相等,从而使上述两截面上保持等强度,考虑到支座截面处除弯矩以外的其它载荷,面且支座截面处应力较为复杂,故常取支座处圆筒的弯矩略小于跨距中间圆筒的弯矩,一般取尺寸A不超过0.2L值,为此中国现行标准JB 4731 <钢制卧式容器>规定A≤0.2L=0.2(L+2h),A最大不超过0.25L.否则由于容器外伸端的作用将使支座截面处的应力过大。
由标准椭圆封头 (3.6)
有 h=H-Di / 4=790-3000 / 4=40mm (3.7)
故 A≤0.2(L+2h)=0.2(11000+2×40)=2216mm (3.8)
由于接管比较多,因此固定支座位于储罐接管较多的左端。
另外,由于封头的抗弯刚度大于圆筒的抗弯刚度,故封头对于圆筒的抗弯刚度具有局部的加强作用。若支座靠近封头,则可充分利用罐体封头对支座处圆筒截面的加强作用。
因此,JB 4731 还规定当满足A≤0.2L时,最好使A≤0.5R m(Rm=Ri+δn/2),即Rm=1500+20/2=1510mm 。 (3.9)
A≤0.5Rm =0.5×1510=755mm ,取A=755mm 。 (3.10)
综上述:A=755 mm

图3.9鞍式支座卧式容器

3.3开孔补强:
3.3.1补强及补强方法判别
1. 强判别
根据<化工设备设计>表知,允许不另行补强的最大接管外径为,按HG/T 21518- ,选用回转盖带颈平焊法兰人孔,开孔外径等于530mm,需另行考虑其补强。
2.补强计算方法判别
设:厚度附加量c=3mm
开孔直径d=di+2c=500+2×3=506mm (3.11)
, (3.12)
满足等面积法开孔补强计算的使用条件,故可采用等面积法进行开孔补强计算。

3.3.2开孔所需补强面积
1. 筒体计算厚度
(3.13)
接管和筒体材料选用Q345R号钢,接管厚度δnt=12mm,许用应力[δ]t=185MPa,筒体厚度δn=20mm,许用应力[δ]t=185MPa,故强度削弱系数:
(3.14)
故取强度削弱系数。
根据GB150- 中,=506×14.42=7296.52mm2 (3.15)
3.3.3有效补强范围
1. 有效宽度B的确定
按GB150中有:
B1=2d=2×506=1012mm (3.16)
B2=d+2δn+2δnt=506+2×20+2×12=570mm (3.17)
B=max(B1 , B2)=1012 mm (3.18)
2.有效高度的确定
(1)外侧有效高度的确定
根据GB150中式8.8,得:
(3.19)
(3.20)
h1=max(h1’ ,h1”)=280 mm (3.21)
(2)内侧有效高度的确定
根据GB150- 中式8.9,得:
(3.22)
h2"=0 (3.23)
(3.24)
3.3.4有效补强面积
根据G