鍋爐構架設計2

鍋爐構架設計風荷載與地震作用二、風荷載和地震作用1、風荷載垂直于鍋爐前后墻和側面方向的風荷載應分別計算，并應由相應方向的構架抗側力構件（斜撐、與柱梁牢固連接的護板等）分擔。對于容量不大于220t/h的鍋爐，構架自身的風荷載可以忽略不計。風荷載標準值垂直于建筑物（如管墻）表面單位面積上的風荷載標準值按下式計算：當計算承重結構時W=0PPWkzszo當計算圍護結構時wk=0PPWokgzszo式中 W——風荷載標準值，kN/rfk0——高度z處的風振系數(shù)，一般取=1ZP——風荷載體型系數(shù)；SP——風荷載高度變化系數(shù)；ZWo——基本風壓，kN/rf；0——高度z處的陣風系數(shù)。gz基本風壓基本風壓應由設計院提供，或按《建筑結構荷載規(guī)范》中50年一遇的風壓采用。當無基本風壓數(shù)據(jù)時，亦可按當?shù)乜諘缙教沟孛嫔?0m高度處統(tǒng)計所得50年一遇10min平均最大風速u(m/s)為標準近似按下o式計算：W=u2/1600《0.3kN/tfo1.3風壓高度變化系數(shù)對于平坦或稍有起伏的地形，風壓高度變化系數(shù)應根據(jù)地面粗糙度類別按下表采用。風壓高度變化系數(shù)P離地面或海平面咼度m地面粗目糙度類別ABCD51.171.000.740.62101.381.000.740.62151.521.140.740.62201.631.250.840.62301.801.421.000.62401.921.561.130.73502.031.671.250.84602.121.771.350.93702.201.861.451.02802.271.951.541.11902.342.021.621.191002.402.091.701.27地面粗糙度是指建筑場地周圍2km范圍內(nèi)的地面障礙物的分布狀況。共分A、B、C、D四類。A類：指近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū)。B類：指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)。C類：指有密集建筑群的城市市區(qū)。D類：指有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)。1.4風荷載體形系數(shù)一般鍋爐爐膛或豎井（煙道）均為矩形或方形截面，因此其風荷載體形系數(shù)P=1.3。s1.5陣風系數(shù)、計算圍護結構（建筑物各面的圍檔部分，鍋爐緊身封閉包括墻板及門窗）風荷載時的陣風系數(shù)，應按下表采用，但維護結構的支承構件不考慮陣風系數(shù)。陣風系數(shù)0gz離地面高度m地面粗目糙度類別ABCD51.691.882.303.21101.631.782.102.76151.601.721.992.54201.581.691.922.39301.541.641.832.21401.521.601.772.09501.511.581.732.01601.491.561.691.94701.481.541.661.89801.471.531.641.85901.471.521.621.811001.461.511.601.781.6鍋爐風荷載標準值的計算一般情況下，作用在構架上的鍋爐風荷載標準值可按下式計算：Wk=1.3PzWoA（kN）式中A——爐體受風面積，或導向裝置從屬的管墻面積，m2o2地震作用地震可能來自任意方向，一般情況下，可在鍋爐構架的兩個主軸方向分別計算水平地震作用并進行抗震驗算，各方向的水平地震作用應由該方向的抗側力構件分擔。2.1設防標準對抗震設防而言，鍋爐構架屬于乙類建筑，其地震作用應符合安裝地區(qū)設防烈度的要求；抗震措施，當6~8度時應按提高一度的要求，9度和建筑場地為工類時以及容量較小的鍋爐可不提高。2.2設防目標及其概率水平按《建筑抗震設計規(guī)范》（抗震規(guī)范）的設防目標（水準）概率水平見下表：設防水準及其概率水平水準涵義要求設計基準期內(nèi)的超越概率地震重現(xiàn)周期第一水準小震不壞當遭受低于本地區(qū)設防烈度的多遇地震影響時，一般不受損壞或不需修理仍可繼續(xù)使用多遇地震對應的（眾值）烈度，又稱小震烈度63.2%50年第二水準中震可修當遭受本地區(qū)設防烈度的地震影響時，可能損壞，經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用設防（基本）烈度10%475年第三水準大震不倒當遭受高于本地區(qū)設防烈度的罕遇地震影響時，不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴重破壞罕遇地震對應的烈度，又稱大震烈度，2%~3%1642?2475年2.3適用范圍抗震規(guī)范適用于抗震設防烈度為6、7、8和9度地區(qū)建筑工程的抗震設計?？拐鹪O防烈度大于9度地區(qū)的建筑和行業(yè)有特殊要求的建筑，其抗震設計應按有關專門規(guī)定執(zhí)行。2.4抗震設計按抗震規(guī)范要求，一般結構應進行多遇地震作用的強度和變形驗算；對特殊要求的結構還應做彈塑性度形驗算，稱之為二階段設計，詳見下表。對于鍋爐構架只需作多遇地震作用的強度和位移計算，以滿足第一和第二水準的要求。而通過概念設計和抗震構造措施來滿足第三水準的要求。兩階段設計的主要內(nèi)容階段目標烈度地震作用性 質(zhì)受力狀態(tài)作用效應組合第一階段小震不壞（隱含中震可修）多遇地震對應的烈度（小震）可變作用彈性（部分彈塑性）承載力驗算采用基本組合（多層、高層鋼結構層間彈性位移計算，采用標準組合，即作用分項系數(shù)均取1.0）第二階段大震不倒罕遇地震對應的烈度（大震）偶然作用彈塑性部分建筑物的層間彈塑性位移驗算，采用標準組合，即作用分項系數(shù)均取1.02.5設防裂度與地震加速度的關系（見下表）抗震設防裂度和設計基本地震加速度值的對應關系抗震設防烈度6789設計基本地震加速度值0.05g0.10(0.15)g0.20(0.30)g0.40g注：g為重力加速度2.6地震影響系數(shù)地震影響系數(shù)是單質(zhì)點彈性結構在地震作用下的最大加速度反應與重力加速之比的統(tǒng)計平均值。應根據(jù)烈度、場地類別、設計地震分組，構架自振周期和阻及比0.05按下式計算：a=（t/t）o.9.ag ?max式中a——地震影響系數(shù)a——地震影響系數(shù)最大值，按下表采用；max水平地震影響系數(shù)最大值地震影響6度7度8度9度多遇地震0.040.08(0.12)0.16(0.24)0.32注：括號中數(shù)值分別用于設計基本地震加速度為0.15g和0.30g的地區(qū)。Tg—特征周期’按下表采用;特征周期值（S）設計地震分組場地類別IIIm第一組0.250.350.450.65第二組0.300.400.550.75第三組0.350.450.650.90T——構架基本自振周期，按下式計算。T=CH3/4 （s）C——系數(shù)，對框架式構架取0.0853,對桁架式構架取0.0488H——構架總高度（從0.0m至主梁頂面），m。2.7水平地震作用標準值計算2.7.1鍋爐構架及其支承設備鍋爐構架自重和支承式鍋爐本體或支承在構架上的其他設備，其水平地震作用按底部剪力法計算，即：（1） 構架總水平地震作用標準值按下式計算：F=0.85aGEKeq式中 fek——總水平地震作用標準值EKG——構架及其支承設備的總重力荷載標準值。eq（2） 支承點i的水平地震作用標準值按下式計算：F.=（G.H./工G.H.）?Feki ii jj EK式中G.、G.——分別為集中于支承點i、j的重力荷載標準值；ijH.、H.——分別為支承點i、j的計算高度。.j2.7.2有導向裝置的懸吊鍋爐（或部件）懸吊爐體通過導向裝置I作用在構架上的水平地震作用標準值按下式計算：F=agi式中G.——從屬于導向裝置的管墻區(qū)域的重力荷載代表值（包括保i溫、護板、剛性梁和與管墻連接的管圈及其集箱等）。頂棚管、過熱器、再熱器垂直管屏及其集箱、頂部連接管等的重力荷載代表值計入上部導向裝置中。其他有導向裝置的懸吊部件，如鍋筒、煙風道，下降管等也可按上式計算水平地震作用（此時G.應取相應部件的重量），并作用在相i應的導向裝置上。2.7.3無導向裝置的懸吊鍋爐（或部件）無導向裝置的懸吊鍋爐和鍋筒的地震作用標準值按下式計算，且只作用于構架頂部。F=ag1式中：G——爐體或鍋筒的重力荷載標準值；a1——水平地震影響系數(shù)，7度取0.015,8度取0.030,9度取0.060.其他無導向裝置的懸吊部件的水平地震作用標準值也可按上式計算（此時，G應取懸吊部件的重量），且作用在相應的吊點位置上。2.8概念設計概念設計是根據(jù)地震災害和工程經(jīng)驗等所形成的基本設計原則和設計思想，進行建筑和結構總體布置并確定細部構造的過程。2.8.1概念設計的意義1970年以來，人們在總結大地震災害中發(fā)現(xiàn)，對抗震設計來說，“概念設計”比“計算設計”更為重要。由于地震作用的不確定性，以及計算假定與實際情況的差異，使計算很難有效控制結構在地震作用下的薄弱部位，因此不能完全依靠計算。結構抗震性能的決定因素是良好的概念設計。包括場地選擇合理選型和正確的構造措施。2.8.2鍋爐構架概念設計的主要原則（1）構架應具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞路線。（2）構架平面、立面宜簡單、規(guī)則（無明顯的凹凸部分）和對稱。（3）水平層及其支撐應對稱和連續(xù)布