钢结构模块化设计初探——国际前沿的石化结构设计新思维郭弘翔(惠生工程(中国)有限公司，上海201210)摘要：随着国内经济水平的不断提高，建筑材料运用多样性不断地被广泛认可，钢结构材料在结构设计中被采用的比重愈来愈大，尤其在工业建筑领域，钢结构的优势更为明显。原因诸多，除却经济因素之外，自重轻、跨度大、施工快、截面多样、理论成熟等优点通常都是常规工业建筑中广泛采用钢结构的原因，石油化工结构设计更不会例外。钢结构设计强调概念设计，一个好的设计概念就意味着工程已经成功了一半。前人在此总结的经验尤多，常规设计思路不再赘述。限于篇幅，在此，浅谈一下结构设计飞速式、创新式、爆炸式发展过程中被国外LNG(LiquefiedNaturalGas液化天然气)项目广泛采用的模块化设计理念，一种孩提时代搭积木游戏在实际工程中的运用。关键词：石油化工；钢结构；模块化；结构设计；新方式：TU391文献标志码：A：1673-1093(2013)06-0065-04走道、检修平台、顶端空冷器等；设备群组模块往往整体连接了多个动力设备，共用一整块底板，不仅方便整体运输，且对动力计算还是有利的，类似我们土建基础设计中的联合基础；附属设施模块中以楼梯间模块为例，是以完整的楼梯构件及支撑构件为整体，在框架模块处预留连接节点板，运入现场之后整体吊装固定于框架之侧。模块与模块之间依靠预留节点板采用高强螺栓连接，所以，对于设计的精度必须要给予高度的保证，这也是TEKLA软件引入设计的根本原因。模块最终是将落于地面的，直接与地面连接的模块，或与预先完工的现场支撑构件在柱中以端板连接方式刚性连接，或采用柱脚基础短柱预埋螺栓的形式与基础或基础连接件相连接，此后，我们会按常规钢结构的计算方式对就位工况以承载力极限状态和正常使用极限状态进行最终计算。模块的选择与划分受设备成套体系规模、模块运输车体、船体工程数据、运载国道路限长限高、吊装机械承载力限制、施工难易程度等因素共同决定，同时也要考虑到管道切割合理部位，设备焊接适宜位置，需要结构专业与管道、设备等专业协同合作，共商模块划分。不仅如此，当模块进入施工场地时，进出场地路线，吊车落脚点选择，吊装顺序、吊点支耳选择，吊装方案选择等都需要总图工程师配合结构工程师合力完成。0引言模块，顾名思义，一个模型化的块体，可以比喻为一套积木的每个部件、拼图的一角。多个三角、方块、圆柱搭成绚丽多姿的童话城堡；多种、各异、功能不同的模块顺序连接组成一个完整装置区域。仿佛化学组成里分子、原子及原子核的关系，模块就是工程的原子核，犹如原子核是由质子、中子及电子组成的一样，模块也是由钢构件、节点板、临时支撑、设备容器、连接管道、开关阀门共同组成的。模块本身就自成体系，从结构角度讲，一个模块是能以足够的抗力抵受所有计算外力的单体。承载力、地震剪力、风荷载、惯性力等外荷均可以各个工况下稳定的独立模块作为计算单元安全承载。1模块化设计的模块划分与连接以LNG项目为例，各个模块功能、大小均会不同，大致可分为设备装置模块、管廊模块、设备基础群组模块、公用工程模块、附属设施模块等。装置结构模块是装置群的核心模块，通常模块中就包含多个立、卧式容器、换热器、管线阀门、电路控制器件、操作平台等，而且装置模块往往会由多个更小的类似模块组合而成；管廊模收稿日期：2013-04-05；修回日期：2013-04-29652013年第6期想合理将成为模块化设计成功与否的关键。2模块化设计的优势所在模块化设计意味着钢结构的材料使用将比常规设计增加不少，更多的节点板，额外的临时支撑、梁构件、运输组件，特别增设的吊装支耳等等。但是，比起这些有限的缺点，当模块化设计优势凸显的时候，其效果将是惊人的，现场施工进度大大地压缩，现场施工人员数量大幅度地减少。这使得地广人稀，人力资源匮乏的欧美、澳洲地区的生产厂商非常欢迎模块化设计方式。除此之外，模块化设计在其重复利用的前景上是无可限量的，石油化工行业装置重复率高，同一组装置可以在不同的项目体系中重复利用，比如一套脱硫脱氨模块，当某处LNG气田开采竭尽之时，该模块可以整建制直接运至另一处等当量...