关于NB/T 47065.3—2018耳式支座计算的讨论

许艳

（中石化上海工程有限公司，上海 200120）

耳式支座广泛运用于石化行业，通常设计人员按照NB/T 47065.3—2018《容器支座 第3部分：耳式支座》选取合适尺寸的耳座，并且需要计算支座实际承受载荷Q及校核支座处壳体所受的弯矩ML，这两个值均应不超过标准的允许载荷[Q]和NB/T 47065.3—2018附录B的规定的[ML][1]。在实际工程中，经常会遇见所设计的耳座超过耳座标准尺寸，弯矩超过附录B 等情况，一般会选择按照NB/T 47065.3—2018《容器支座 第3部分：耳式支座》编制说明来进行设计、校核[1]。本文就是笔者根据平时工作经验，对编制说明中所涉及的计算方法进行的讨论，提出自己的见解，为设计人员提供思路。

1 耳式支座计算的讨论

1.1 耳式支座筋板强度计算的讨论

1.1.1 筋板强度公式

为了便于表达，将NB/T 47065.3—2018编制说明[1]中筋板计算公式改为对由厚度表达的公式，如式（1）所示。

式中δ2c——允许的筋板最小厚度，mm；

F——单个支座实际承受载荷，N；

α——计算倾角角度，°；

b1——底板宽度，mm；

k——折减系数，详见本文第2.1.2节；

[σ]c——筋板材料在设计温度下许用应力。

根据标准NB/T 47065.3—2018编制说明，耳式支座筋板主要失效模式为压缩失稳，故简化筋板的受力模型为两端绞支的轴向受压的压板[1-2]，如图1所示。笔者认为这个模型适用于底板尺寸b1= 2S1，但仍然存在部分b1≠2S1的耳座，如A7 ～ 8、B7 ～ 8、C7 ～ 8耳座，这时候筋板的受力分为两部分，一部分是在2S1范围内所受的轴向压应力，另一部分为（b1- 2S1）所受的弯曲应力，如图2所示。

图1 b1=2S1筋板受力模型Fig.1 Stress model of gusset plate: b1 = 2S1

图2 b1≠2S1筋板受力模型Fig.2 Stress model of gusset plate: b1≠2S1

由此，可以提出对应公式：

由轴向压应力引起：

由弯曲应力引起：

考虑板材厚度附加量，整理公式得：

式中S1—— 地脚螺栓中心圆至筋板边缘的距离，mm；

C——板材厚度附加量，mm；

1.1.2 折减系数

本文第2.1.1中所提到的折减系数k，按照编制说明中是根据标准GB 50017—2017《钢结构设计规范》中规定的，按筋板计算长度l、筋板截面当量回转半径r和约束允许系数μ，计算筋板的柔度来确定k值[1，3]。但编制说明并没有给出明确的计算公式，本节将给出计算公式。

按GB 50017—2017附录D.0.5[3]，可知：

λn≤0.215时，

λn＞0.215时，

其中，按照截面类别为b类，选择α1= 0.65，α2= 0.965，α3= 0.300；

式中—— 筋板材料设计温度下的屈服强度，MPa；

E'—— 筋板材料设计温度下的弹性模量，MPa；

H——耳座高度，mm；

δ1——底板厚度，mm；

δ2——筋板厚度，mm；

δ4——盖板厚度，mm。

1.2 耳式支座底板强度计算的讨论

底板的受力模型是二边自由、二边简支的承受均布载荷的矩形受弯板，但根据编制说明的计算公式，笔者提出以下两点不同[1]：

（1）没有考虑到底板板材附加量的影响；

（2）使用一倍的材料许用应力过于保守，根据JB 4732—1995 《钢制压力容器-分析设计标准》（2005年确认）第3.7.1.1节中表3-3，在有如压力等长期载荷和风载地震载荷等短期载荷共同作用下，可以选取1.2倍的材料许用应力来评定强度[4]。

即：

整理公式为：

式中δ1c——允许的筋板最小厚度，mm；

Pd——设计压力，MPa；

[σ]——底板材料设计温度下的许用应力。

1.3 耳式支座处容器圆筒部位的应力计算讨论

耳式支座处容器圆筒部位的应力计算方法采用的是AD2000 S3/4的计算方法，该标准认为弯矩引起最大应力出现在A、B两点的内壁或外壁，如图3所示；这部分内容在JB/T 4712.3—2007《耳式支座》标准释义第3.6.3节作了详细的解释，不在此赘述[5-6]。

图3 带耳式支座的设备Fig.3 Equipment with lug

但JB/T 4712.3—2007标准释义没有给出给出A、B点处的所受应力的符号，各应力分量的正负号如表1所示。

表1 应力分量的正负号Tab.1 Sign of stress component

对于应力限制条件，笔者采用的方法跟JB/T 4712.3—2017《耳式支座》标准释义有所不同，主要是依照AD2000 S3/4的判断方法，判断方法如下[5-6]：

（1）由压力引起的一次总体薄膜应力和由支座弯矩引起的局部薄膜应力的组合应力

周向组合应力：

轴向组合应力：

按第四强度理论校核组合应力的等效应力：

式中 [σ]s—— 筒体材料设计温度下的许用应力，MPa。

（2）由支座弯矩引起的局部薄膜应力和由支座弯矩引起的局部弯曲应力的组合应力

在内壁处的周向组合应力：

在外壁处的周向组合应力：

在内壁处的轴向组合应力：

在外壁处的轴向组合应力：

引入系数Z：

按第四强度理论校核组合应力的等效应力：

在内壁处：

在外壁处：

2 结论

根据平时工作经验，对NB/T 47065.3—2018 《容器支座 第3部分：耳式支座》编制说明中关于耳式支座的计算方法和筒体处应力校核的方法提出了个人意见：

（1）认为筋板的力学模型应分为两种情况讨论，当b1= 2S1时只承受压力，但当b1≠2S1时不仅仅承受压力，还承受弯矩；同时，还应该考虑板材厚度附加量的影响；

（2）认为底板在承受长期载荷和短期载荷共同作用时，用1倍的设计温度下材料的许用应力偏保守，建议取1.2倍设计温度下材料的许用应力；同时，还应该考虑板材厚度附加量的影响；

（3）对筒体应力校核的限制条件建议按照AD 2000 S3/4中所提供的校核方式进行计算校核，并给出了相应的计算公式。