锅炉钢结构对于保证大型火力发电厂锅炉设备的正常、安全运行起着至关重要的作用。由于其体型庞大,结构布置形式及受力情况复杂,一旦出现问题,生命和财产损失巨大。锅炉钢结构主要有框架体系钢结构和塔架式重型钢结构两种形式,分别用于支撑兀型和塔式锅炉。目前我国对框架体系钢架的设计、制造和施工研究较多,技术上较为成熟。
1 工程概况
本文研究对象为某塔架式重型钢结构,主要由柱、梁、人字形斜撑,以及附属桁架等部分组成。钢架高121. 83 m,平面尺寸为31. 50 m×30. 50 m。梁、斜撑、附属桁架截面尺寸见表1,钢架的整体结构如图1所示。
钢架一、二层的梁、柱、斜撑及顶层的斜撑采用A572Gr50钢,3~5层采用Q345 -B钢。工程所在地抗震设防烈度为6度,钢架属乙类建筑,按7度抗 震设防。所在地历年主导风向为东南及西北方向。
2整体受力分析
2.1 建立模型
采用STAAD-Pro软件建立钢架的整体模型,梁、柱、斜撑和附属桁架均定义为梁单元,梁与柱、梁与斜撑、柱与斜撑之间采用刚接;附属桁架与梁、柱之间采用铰接连接。
2.2荷 载
本工程考虑的荷载如下:
1)恒载。包括锅炉设备、水、炉墙保温层、积灰结渣的重量、烟风道和辅机设备作用在钢架上的重量以及钢架自重等。锅炉和水总重100 450 kN,钢架自重55 000 kN。
2)活载。包括作用在运转层平台、锅炉平台及炉顶上的非恒载形式荷载,检修时站人设备等重量,雪荷载,积灰荷载等,总计109 510 kN。
3)风载。根据JB/T 6736 - 2006《锅炉钢结构设计规程》[5],将不同高度的风荷载标准值按作用面积分配到结构的受载节点。所在地50年一遇10 min平均最大风速为42 m/s(离地面10 m高),基本风压为1. 10 kN/rr12,地面粗糙度为A类。风荷载标准值Wk见表2。
K7100.400
4)地震作用。根据GB 50011- 2001《建筑抗震设计规范》‘63规定,采用振型分解反应谱法计算。所在地基本如速度为0. 15g,场地土类别为Ⅳ类,设计地震分组为第一组,特征周期T。一0. 65 s,地震影响系数最大值amax一0.12,结构阻尼比e一0.02。