5,3 结构计算5。3。1 纤维增强塑料设备应对圆筒.圆锥壳、锥形封头,凸形封头，平板,法兰和地锚元件进行结构计算。5,3，2,受内压圆筒设备的载荷计算应符合下列规定、1，最大环向单元载荷应按下列公式计算.式中 qΦ，最大环向单元载荷、N，mm，pD.计算压力,MPa D.设备内径,mm.PS,最大允许压力，MPa,PH,液柱静压力。MPa 构成圆筒壁厚的层合板环向承载能力应满足下式要求 式中、qΦ,构成受内压圆筒壁厚的层合板环向许用单元载荷 N mm,2 组合轴向载荷计算应符合下列规定，1,由内压引起的轴向单元载荷应按下列公式计算 式中、qx.p、由内压引起的轴向单元载荷,N,mm，pD，计算压力，MPa，当筒体受压时应按式,5。3.2，5,计算，当筒体受拉时应按式。5，3。2,6,计算,Pe,短期的压力载荷、MPa，K4。层合板长期性能的分项设计系数 应按本规范表4。3、7取值 2。由风 雪载荷或地震载荷引起的弯矩而产生的轴向单元载荷应按下列公式计算,式中。qx.m，由风。雪载荷或地震载荷引起的弯矩而产生的轴向单元载荷 N mm，MD、计算弯矩 N.mm、当筒体受压时应按式。5.3。2，8,计算.当筒体受拉时应按式、5、3.2。9,计算 M.弯矩、N。mm Me。短期的弯矩载荷,N.mm，3,由设备自重。介质,检修附加载荷引起的轴向单元载荷应按下列公式计算，式中、qX.W,由设备自重，介质重量和检修附加载荷引起的轴向单元载荷.N mm，MD。计算重量，N，当筒体受压时应按式.5、3 2.11。计算。当筒体受拉时应按式。5.3。2 12。计算、W 重量.N.We 短期的负重载荷。N.组合轴向单元载荷qx应为式。5,3.2,4.式、5.3，2.7。式,5、3 2、10，的值之和。同时应计入载荷方向。4，筒体受压轴向载荷应按下式计算 式中.qx c，筒体受压轴向单元载荷。N.mm qx。M,由于弯矩引起的轴向单元载荷 N、mm，qx、p.由压力引起的轴向单元载荷、N、mm qx，w、计算点上方由设备自重，介质。检修附加载荷引起的轴向单元载荷,N,mm、5、筒体受拉轴向载荷应按下式计算 式中，qx，筒体受拉轴向单元载荷 N，mm，qx、w。计算点下方由容器自重,介质 检修附加载荷引起的轴向单元载荷.N、mm 6 构成圆筒壁厚的层合板轴向受压载荷qx,c应符合本规范第5,3，3条的规定、层合板轴向受拉承载能力应满足下式要求.式中.qx,构成受内压圆筒壁厚的层合板轴向受拉许用单元载荷.N.mm 5,3 3 受外压圆筒设备的载荷计算应符合下列规定，1、圆筒体的轴向压缩临界屈曲载荷应按下列公式计算。式中、uc.圆筒体的轴向临界单元屈曲载荷,N、mm。环向弯曲模量。MPa，Ex。轴向弯曲模量、MPa.t,层合板厚度,mm.D.设备的内径,mm,k 计算系数.筒体上无开孔时按式.5，3 3，2，计算。对于带开孔的筒体或裙座壳、当满足式，5 3，3 3，时，k值应按式。5.3 3,4,计算、当满足式。5.3 3.5,时,k值应按式 5.3 3 6 计算 dco,开孔的直径,mm，圆筒壁厚的层合板的轴向受压承载能力应满足下式要求 式中。F。屈曲安全系数，qx,c、筒体轴向受压单元载荷 N、mm，2 受外压圆筒的临界环向屈曲压力应按下列公式计算，式中。pc。受外压圆筒的临界环向屈曲压力 MPa.LS、计算长度，mm,应为圆筒上两相邻支撑线之间的距离，当筒体上无加强圈时.应取筒体总长度加上每个凸形封头曲面深的1 3、图5 3 3，1，当筒体上有加强圈时、应取相邻两个加强圈中心线之间的最大距离、图5.3 3.2、筒体上有加强圈时，取圆筒第一个加强圈中心线与凸形封头切线间的距离加凸形封头曲面深的1 3，图5。3、3、2,当圆筒与锥壳相连接 连接处可作为支撑线时。取连接处与相邻支撑线间的最大距离为锥壳段的计算长度 图5.3.3.3、图5、3.3。1。无加强圈筒体的计算长度1.切线点图5 3、3，2.带加强圈筒体的计算长度1,切线点，2，加强圈的中心线图5 3.3,3。圆筒与锥壳相连接时锥壳段的计算长度1。切线点，2，加强圈的中心线.圆筒壁厚的层合板环向受压承载能力应满足下式 3。组合的轴向和径向载荷应满足下式要求.式中，qx c、筒体受压轴向单元载荷 N，mm，应按式,5,3。2。13.计算取值、uc,圆筒体的轴向压缩单元屈曲载荷，N。mm。应按式、5,3 3，1。计算取值、pc。受外压圆筒的临界环向屈曲压力、MPa，4 当采用带内部或外部加强圈的方法缩短筒体计算长度比本条第2款计算得到更薄的筒体厚度时,临界屈曲压力计算应符合下列规定.式中,pc。总的临界屈曲压力 MPa 应采用m，2,3等试算后找到最小值 圆柱壳环向弯曲模量。MPa Ex 圆柱壳轴向弯曲模量。MPa,m.环向屈曲波数,Es。加强圈的环向弯曲模量,MPa。Is 加强圈的截面惯性矩 mm4、LS 2个加强圈之间的距离。mm.当加强圈之间的距离不是等距时.应取加强圈间距的平均值 tc 圆筒体带加强圈区域的厚度tc1。图5.3.3 4.或tc2.图5。3，3,5 的较小值。λ、壳参数。式中 DS，加强圈的中性轴直径,mm，3 实心加强圈尺寸可按图5、3 3 4确定,计算中所用的圆筒体的有效宽度L应满足下列公式.式中。bs.加强圈外沿宽度.mm 取值应满足式。5.3 3.17，式 5.3、3，18.式,5，3、3、19,的要求,图5。3、3.4.实心加强圈结构 4。空心或包覆加强圈结构 按式、5、3、3,12 计算时,其基本尺寸应按图5,3，3。5确定,图5、3,3、5,空心或包覆加强圈结构1。填充物 泡沫、或开口的、tc。平均厚度,5，加强圈应整圈围绕在圆筒体的圆周上，并应粘接紧密，5,3,4、圆锥壳和锥形封头,图5。3，4 1 图5 3 4、2。的设计应符合下列规定 1.转角半径不得小于连接处的圆筒体直径的6、2.当压力为.600Pa，6500Pa时。可采用无折边结构、3，当压力大于 6500Pa或小于或等于、600Pa时，应采用带折边结构 其锥顶角不应大于150 4、锥顶角大于150、的锥形封头应按平盖设计 其计算应符合本规范第5、3。20条.第5。3。22条.第5,3,24条的规定,5、在转角区域柱壳和圆锥壳上的应力集中衰减的长度应按下式计算,式中，Lc,应力集中衰减的长度 mm,tk,圆锥壳上的厚度 mm，半锥顶角，5 3,5.受内压的圆锥壳载荷设计应符合下列规定.1。受内压圆锥壳壁厚的层合板环向单元载荷应按下式计算、2,受内压的圆锥壳转角区域的轴向单元载荷应按下列公式计算,1，受内压带折边的圆锥壳壁厚的层合板，本规范图5。3。4.1,轴向单元载荷应按下式计算,式中,qx1.带折边的圆锥壳的轴向单元载荷,N mm.Kc1 带折边圆锥壳的应力集中系数应按表5、3.5.1的规定取值.表5,3，5。1,带折边圆锥壳的应力集中系数Kc1.带折边的圆锥壳的壁厚的层合板轴向单元载荷应满足下式要求，式中,qx，构成带折边的圆锥壳壁厚的层合板轴向许用单元载荷，N mm、2。受内压无折边的圆锥壳壁厚的层合板、本规范图5，3.4。2，轴向单元载荷应按下式计算、式中、qx2、无折边的圆锥壳的轴向单元载荷.N，mm。Kc2 无折边圆锥壳的应力集中系数 应按表5，3 5,2的规定取值 表5，3,5.2 无折边锥壳的应力集中系数Kc2,无折边的圆锥壳的壁厚的层合板的轴向单元载荷应满足下式要求,式中，qx、无折边的圆锥壳壁厚的层合板轴向许用单元载荷,N、mm,5,3、6,受外压的圆锥壳载荷设计应符合下列规定。1，受外压圆锥壳壁厚的层合板强度应满足本规范式、5 3、5。2，要求的环向单元承载能力.2,受外压的圆锥壳径向稳定性应按下列公式计算、式中、pc,临界径向屈曲压力、MPa,LS，锥形壳的有效长度或加强筋之间的距离。mm,本规范图5，3,3.3,Dm、锥形部平均直径。mm，受外压的圆锥壳径向稳定性应满足下式要求.3。受外压的圆锥壳的轴向临界压缩载荷。图5，3，6 应按下列公式计算、式中.uc、临界轴向单元压缩载荷。N mm.k,系数，q1。q2、外压作用下的圆锥壳几何形状变化.图5 3,6、处在轴向力Nx1和Nx2的作用下的单元轴向压力,N,mm。图5。3，6 外压作用下的圆锥壳.受外压的圆锥壳的轴向压缩载荷应满足下式要求.式中,qx。构成受外压的圆锥壳轴向单元压缩载荷,N.mm,4，组合的轴向和径向单元压缩载荷应满足下式要求，式中，pc,临界径向单元屈曲压力 N,mm。uc,轴向单元压缩载荷,N，mm，5。3 7,受内压锥形封头、图5,3。7 轴向单元载荷计算应符合下列规定。图5.3，7。锥形封头.式中 qx,转角处层合板的轴向单元载荷,N.mm。αb,结构特征系数.βb，结构特征系数。受内压锥形封头在转角处的层合板轴向单元载荷应满足下式要求。式中，qx.构成受内压锥形封头在转角处的层合板轴向许用单元载荷,N、mm、2.当半锥顶角不在60、75、且范围内时、应按平盖设计 5、3 8 受外压锥形封头临界径向屈曲压力应按下式计算，式中、pc 临界径向屈曲压力.MPa Eb。锥形封头结构的弯曲模量、MPa 受外压锥形封头的稳定性校核应满足下式要求、5,3、9，凸形封头应包括半球形封头,图5 3.9 1 和椭圆形或碟形封头.图5 3。9 2.当选用椭圆形或碟形封头时.封头球面部分的内半径应为0.8D，R.D，且封头转角内半径应为0.1D r.0，25D 图5,3,9.1、半球形封头5，3.10.受内压的凸形封头的单元载荷计算应符合下列规定。1.椭圆形封头和碟形封头转角区域的单元载荷应按下式计算，图5.3.9。2，椭圆形、碟形封头.式中,qk p 椭圆形封头和碟形封头转角区域的单元载荷。N、mm.Kd,椭圆形封头和蝶形封头转角处的集中系数 应按表5。3，10查取,表5。3 10。椭圆形封头和蝶形封头转角区域的集中系数Kd,2,碟形封头和半球形封头的球面区域单元载荷应按下式计算、式中 qp，碟形封头和半球形封头的球面区域单元载荷 N。mm、R.球面区域半径。mm,3、当碟形封头转角区域的层合板厚度大于球面区域的层合板厚度时、封头上转角区域和壳体上的加强段长度应按下式计算.式中 Lc 封头上转角区域和壳体上的加强段长度。mm tK 转角段的厚度、mm，4 受内压凸形封头壁厚的层合板承载能力应满足下式要求、式中,qp,构成椭圆形封头和碟形封头壁厚的层合板许用单元载荷，N,mm、5.3,11，受外压的凸形封头稳定性应校核，临界屈曲压力应按下式计算。5。3。12.平底设备设计时、基础应平整，底板上附件的允许支撑间隙应满足设置支撑板的要求,5、3。13。当平底设备转角区域，图5.3。13,的转角半径r 30mm或r.D 0。05时,转角区域的最大轴向单元载荷计算应符合下列规定。图5，3,13、平底设备转角区域1。填充区域，2.坡度、1 由液柱静压力加上超压载荷组成的内压产生的单元载荷应按下列公式计算 式中.qxk。1.由液柱静压力加上超压载荷组成内压产生的转角区域最大轴向单元载荷 N、mm，kp，结构特征系数。不得小于0，22,2 圆柱形壁在轴向上的单元载荷应按下列公式计算 式中。qxk，2,圆柱形壁在轴向上的单元载荷.N。mm、qx i.静载荷，风载荷、重力载荷等导致的轴向单元载荷组合，N mm。kn 结构特征系数。取绝对值.3,载荷之间的组合qxk应按下列公式计算,并应取较大值,4.完全支撑平底设备的罐底转角区域层合板应按下列公式计算后,还应符合本规范式、5、3,2 3.的要求.式中、qxkmax.转角区域的最大轴向单元载荷，N.mm,qxk。转角区域的轴向许用单元载荷。N。mm.5.3.14。当平底设备转角区域、本规范图5、3。13，的转角半径r 30mm或r、D.0.05时、转角区域的最大轴向单元载荷计算应符合下列规定,1 由液柱静压力加上超压载荷组成的内压产生的最大轴向单元载荷应按下列公式计算,式中。qxk 1。由液柱静压力加上超压载荷组成的内压产生的轴向单元载荷 N，mm、当tb1 tk时.应按式.5。3。14,1,计算。当tb1。tk时.应按式,5、3.14 2，计算 qxkmax。转角区域的最大轴向单元载荷、N mm。2 转角区域层合板的承载能力除应满足下式外。还应满足本规范式。5 3 2.3.的要求。3。壳体底部补强区域,图5 3，13、的长度Lc应按下式计算 5.3,15、设备的开孔处应补强.在开孔周围应设置圆盘形的补强板.接管结构和开孔补强计算应符合下列规定。1，设备开孔处补强的接管结构应包括齐平型接管.图5.3 15.1 和贯穿式接管.图5,3.15，2、图5.3 15,2 贯穿式接管、2。开孔处的最大单元载荷应按下列公式计算.式中，qmax、开孔处的最大单元载荷，N、mm q,未开孔壳体的最大单元载荷.N、mm,vA、载荷集中系数。dc，壳,封头上的开孔直径、mm。tc.接管处的壳体的厚度 mm。3、开孔处的最大单元载荷应满足下式要求。式中，q 1am,壳体层合板的许用单元载荷.N、mm、q，c，补强层层合板材料的许用单元载荷，N.mm,4 补强层合板的宽度可按下式计算、且应大于100mm,式中。la 补强层合板的宽度 mm.ta、接管处所需的总补强厚度，5，补强最小内侧铺层应符合下列规定 1 当开孔直径小于或等于50mm时、内侧铺层应包括内衬层和不少于一层的300g、m2短切原丝毡,2。当开孔直径大于50mm且小于或等于150mm时 内侧铺层应包括内衬层和两层450g。m2短切原丝毡，3,当开孔直径大于150mm时、内侧铺层应包括内衬层和不少于3层的450g m2短切原丝毡,6,接管增强包覆层，图5.3、15,3。的最小厚度应为3层450g、m2短切毡,长度不应小于75mm，5，3、16。补强层的拉伸、剪切载荷应按下列公式校核 式中，qb。补强层的拉伸单元载荷、N，mm.τ，1ap 补强层的剪切应力.MPa,τ1ap。层合板补强层的搭接剪切强度 MPa.当采用玻璃纤维增强材料时，可按本规范表4，3,1 1的规定取值或按本规范附录L的规定检测获取.K。设计安全系数,可按本规范第4、3,3条的规定取值 tover。补强厚度,mm，图5，3.15。3.接管增强包覆层1.填充区域,2.补强层，3。增强包覆层5，3,17.设备封头与筒体以及筒体之间的接缝、图5。3，17,应符合下列规定.图5，3，17 接缝结构示意图1.内包覆层、2。树脂胶泥,3，外包覆层、4，主层合板,1,接缝包覆层的承载能力不应小于所连接筒体在环向和轴向两个方向上的载荷 2.接缝包覆层过渡区的坡度不应大于1,6、3,接缝包覆层长度Lj应按下式计算,式中、Lj、接缝包覆层长度 mm，K,设计安全系数。按本规范第4,3。3条的规定取值,q,外壳中的环向或轴向的最大单元载荷。N、mm,τ1ap.二次粘接层合板包覆层的搭接剪切强度.MPa，当采用玻璃纤维增强材料时，可按本规范表4、3,1 1的规定取值、4，包覆层长度应符合下列规定。1。当包覆层厚度小于或等于6mm时、最小长度应为100mm、2，当包覆层厚度大于6mm时，最小长度应为150mm。3 包覆层长度不宜小于包覆层厚度的20倍 5 3、18,设备组成部分的平板应包括矩形、圆形，扇形和三角形、矩形平板的边界分类应符合下列规定 1。四边筒支应为A类.2，四边固支应为B类.3。一条长边简支 另三边固支应为C类,4,一条短边简支。另三边固支应为D类，5，3.19,矩形平板的弯矩计算应符合下列规定。1.受均布载荷作用下矩形平板的弯矩应按下式计算。式中。Mp，受均布载荷作用的矩形平板弯矩.N、mm.mm。β1 受均布载荷作用的矩形平板计算常数、按表5 3,19。1查取，p,矩形平板上的均布载荷 MPa b。矩形平板上的短边的长度.mm.表5.3.19，1。受均布载荷作用的矩形平板计算常数。2。受0到p1线性变化静液压载荷作用的矩形平板弯矩应按下式计算,式中、Mp.受静液压作用的矩形平板的弯矩 N mm、mm、β1.受静液压作用的矩形平板计算常数，可按表5，3 19，2查取 p1 矩形平板上的线性变化载荷的最大值。MPa b、矩形平板上的短边的长度、mm.表5,3.19、2 受0到p1线性变化静液压载荷作用的矩形平板计算常数。3.A类的中心受集中载荷作用的矩形平板弯矩应按下式计算。式中 Mp.A类的中心受集中载荷作用的矩形平板的弯矩、N,mm、mm β2,受均布载荷作用的矩形平板计算常数。按表5.3 19、3查取 r1、矩形平板上集中载荷作用的范围半径。mm，b.矩形平板上的短边的长度 mm.W,矩形平板上集中载荷.N，4、B类的中心受集中载荷作用的矩形平板弯矩应按下式计算。式中.Mp、B类的中心受集中载荷作用的矩形平板的弯矩、N.mm,mm、β3，受均布载荷作用的矩形平板计算常数、按表5，3，19、3查取、W,矩形平板上集中载荷 N，表5、3 19。3.中心受集中载荷作用的矩形平板计算常数5。3，20。圆形平板的弯矩计算应符合下列规定、1 受均布载荷作用周边简支的圆形平板弯矩应按下式计算，式中.Mp,受均布载荷作用的圆形平板的弯矩、N。mm,mm pD 圆形平板上的均布载荷。MPa，dp。圆形平板的计算直径。mm,2，受均布载荷作用周边固支的圆形平板弯矩应按下式计算 式中.Mp。受均布载荷作用的圆形平板的弯矩,N，mm.mm,pD.圆形平板上的均布载荷。MPa.dp.圆形平板的计算直径 mm,3，中心受集中载荷作用周边简支的圆形平板弯矩应按下式计算、式中，Mp、中心受集中载荷作用的周边简支圆形平板的弯矩。N mm、mm,W.圆形平板上的集中载荷.MPa、r1.圆形平板上集中载荷作用的范围半径。mm，dp、圆形平板的计算直径，mm.4、中心受集中载荷作用周边固支的圆形平板弯矩应按下列公式计算,并应取其大值.式中.Mp。中心受集中载荷作用的周边固支圆形平板的弯矩,N,mm。mm、W。圆形平板上的集中载荷 MPa r1。圆形平板上集中载荷作用的范围半径，mm。dp。圆形平板的计算直径,mm.5。3、21、受均布载荷作用的扇形或三角形平板的弯矩应按下式计算 式中。Mp，受均布载荷作用的扇形或三角形平板的弯矩。N，mm mm.β，受均布载荷作用的扇形或三角形平板计算常数。按表5,3。21查取,pD、扇形或三角形平板上的均布载荷 MPa，rp。扇形平板的半径或三角形平板的边长，mm,表5.3，21，受均布载荷作用的扇形或三角形平板计算常数5，3、22、当平板上承受包括内压。真空。液柱静压力。风载荷，雪载荷。局部集中载荷的弯矩载荷及各种载荷最苛刻组合的作用时,平板的设计弯矩应按下式计算 式中.MD.平板的设计弯矩 N、mm、mm。Mp。按本规范式、5。3.19 1.式,5、3 19.4，式 5 3.20，1、式，5。3，20.5.和式,5。3、21,计算的平板内由均布或集中载荷引起的弯矩。N,mm。mm、M1，作用在平板上的局部弯矩、N,mm.mm,Ms。作用在平板上的雪载荷。N。mm、mm.Mw 作用在平板上的风载荷.N,mm。mm.K4、层合板长期性能的分项设计系数.按本规范表4，3.7取值，5、3。23、载荷作用下平板的单位面积增强材料的计算应符合下列规定，1。当采用短切原丝毡作为平板的增强材料时、单位面积的短切原丝毡质量应按下式计算。式中.mCSM.以短切原丝毡作为平板的增强材料时.单位面积的短切原丝毡质量.kg，m2、MD 平板的设计弯矩.N mm。mm，uCSM 短切原丝毡单层板的单元设计载荷，N,mm，kg、m2.tg.单位面积质量的短切原丝毡单层板厚度 mm，kg、m2、2,采用螺栓连接的法兰盖.图5、3.23 1 时。单位面积增强材料应按下式计算,图5、3。23。1 螺栓连接的法兰盖1、钢法兰、2。层合板法兰盖 3，垫片 4,钢法兰、5、螺栓，式中。mCSM，以短切原丝毡作为平板的增强材料时,单位面积的短切原丝毡质量。kg。m2，pD,法兰盖的设计均布载荷、MPa，uCSM。短切原丝毡单层板的单元设计载荷，N mm.kg m2 dm 法兰盖的螺栓孔中心圆直径 mm,tg。单位面积质量的短切原丝毡单层板厚度、mm.kg,m2.3，采用螺栓连接的法兰盖，图5、3，23、2,时,单位面积增强材料应按下式计算。图5,3 23.2，螺栓连接的法兰盖1，层合板法兰盖，2.垫片.3、钢法兰,4 螺栓 式中,mCSM.以短切原丝毡作为平板的增强材料时 单位面积的短切原丝毡质量。kg。m2,pD.法兰盖的设计均布载荷 MPa,uCSM，短切原丝毡单层板的单元设计载荷 N mm,kg m2.db 法兰盖的螺栓孔中心圆直径.mm,tg，单位面积质量的短切原丝毡单层板厚度.mm。kg m2，5 3 24.平板的厚度计算应符合下列规定，1，载荷作用下矩形平板的最小厚度应按下式计算，式中，tmin.矩形平板的最小厚度、mm.α1,常数.按本规范表5 3，19.1或表5。3.19.2查取。α2。常数.按本规范表5,3、19。3查取.p1 矩形平板上的线性变化载荷的最大值.MPa,p、矩形平板上的均布载荷.MPa，Eb.矩形平板的弯曲模量,MPa,W,矩形平板上的集中载荷。MPa.b.矩形平板上的短边长度,mm，2、载荷作用下周边简支圆形平板的最小厚度应按下式计算 式中,tmin。圆形平板的最小厚度 mm。Eb、圆形平板的弯曲模量.MPa,W、圆形平板上的集中载荷、MPa pD,圆形平板上的设计压力、MPa、dp、圆形平板上的直径,mm，3 载荷作用下周边固支圆形平板的最小厚度应按下式计算.式中、tmin，圆形平板的最小厚度 mm,Eb。圆形平板的弯曲模量.MPa.W、圆形平板上的集中载荷。MPa。dp.圆形平板上的直径 mm.pD、圆形平板上的设计压力，MPa、4 受均布载荷作用的扇形或三角形平板的最小厚度应按下式计算，式中。tmin。受均布载荷作用的扇形或三角形平板的最小厚度。mm,Eb 扇形或三角形平板的弯曲模量 MPa pD，扇形或三角形平板上的设计压力，MPa。α，常数。由本规范表5,3。21查取.5.3、25，卧式容器设计应符合本规范附录C的有关规定 5 3,26，法兰设计应符合本规范附录D的有关规定、5 3。27、地锚设计应符合本规范附录E的有关规定。