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      鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計步驟及其注意要點(diǎn)

      2015-03-27 17:04:06鄭長波
      黑龍江科學(xué) 2015年8期
      關(guān)鍵詞:總圖桿件繪制

      鄭長波

      (哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司鍋爐設(shè)計開發(fā)處,哈爾濱 150046)

      鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計步驟及其注意要點(diǎn)

      鄭長波

      (哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司鍋爐設(shè)計開發(fā)處,哈爾濱 150046)

      本文淺析了鍋爐鋼結(jié)構(gòu)初步設(shè)計、技術(shù)設(shè)計、施工設(shè)計步驟及注意要點(diǎn)。

      鍋爐鋼結(jié)構(gòu);設(shè)計步驟;要點(diǎn)

      鍋爐鋼結(jié)構(gòu)作為鍋爐設(shè)備的重要組成部分,對鍋爐的整體性能參數(shù)沒有任何影響,成為降低鍋爐成本的重要突破口。正因如此,越來越多的鍋爐制造廠家加大了對鍋爐鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算上的研究。

      1 鍋爐鋼結(jié)構(gòu)初步設(shè)計步驟及注意要點(diǎn)

      通過分析,我們可以看到鍋爐鋼結(jié)構(gòu)初步設(shè)計包括:確定鋼結(jié)構(gòu)布置形式、選擇鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)連接形式、選擇鋼結(jié)構(gòu)材料以及合理截面尺寸等方面。

      1.1確定鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的布置形式

      不同的鍋爐,鋼結(jié)構(gòu)的布置形式也不相同。首先,要確定鋼柱距離、鋼柱數(shù)量。結(jié)合爐膛、尾部煙道尺寸、旋風(fēng)分離器直徑等確定主柱的距離。而主副跨之間距離的確定,應(yīng)考慮整個平臺樓梯間、煙風(fēng)道間,吹灰器間的布置空間。其次,要對剛性水平面的層數(shù)進(jìn)行確定。對剛性水平面層數(shù)的布置直接影響著整個鋼性結(jié)構(gòu)的耗鋼數(shù)量,層數(shù)越多耗鋼越多。為了進(jìn)一步降低耗鋼量,在鍋爐鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中結(jié)合實(shí)際情況,在被允許的范圍內(nèi),盡可能降低剛性水平面層數(shù)。中高壓小容量機(jī)組的鋼性水平面大多為4到6層,而大容量機(jī)組的剛性水平面則可根據(jù)鍋爐的實(shí)際高度適當(dāng)增加。再次,要對垂直支撐布置進(jìn)行確定。垂直支撐布置主要分為兩種,一種布置在鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的副跨,一種布置在鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的主跨。實(shí)際設(shè)計中通常采用副跨設(shè)計,副跨設(shè)計能避免鍋爐內(nèi)部各個管道之間的沖突,避免柱子承受過大的上拔力。最后,對頂板布置的確定。頂板作為吊掛鍋爐本體的重要稱重部件,對其斷面尺寸的設(shè)計尤為重要,尤其是在尺寸設(shè)計與計算上,要考慮到后期運(yùn)輸過程是否會超限等問題。

      1.2選擇鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)連接形式

      鍋爐技術(shù)協(xié)議明確了對鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)選擇形式要與鋼結(jié)構(gòu)的布置形式相一致??刹捎酶邚?qiáng)度螺栓連接作為大容量的鍋爐節(jié)點(diǎn)連接形式,而小容量鍋爐可使用焊接技術(shù)進(jìn)行連接。

      1.3鋼結(jié)構(gòu)材料的選擇

      柱、梁、頂板、垂直支撐構(gòu)成了鋼結(jié)構(gòu)的主結(jié)構(gòu),并控制著桿件的強(qiáng)度??蛇x擇低合金鋼Q345作為材料,其他主要控制剛度的桿件則可選擇碳鋼Q235。

      1.4選擇合理的截面尺寸

      在鍋爐鋼結(jié)構(gòu)截面的選擇上,必須綜合考慮鋼結(jié)構(gòu)形式以及用戶需求,根據(jù)鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計規(guī)范考慮桿件截面自身的穩(wěn)定性與長細(xì)比。

      2 鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的技術(shù)設(shè)計步驟及注意要點(diǎn)

      鍋爐鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)設(shè)計,主要包括荷載統(tǒng)計、繪制計算簡圖、計算結(jié)果分析、繪制鋼構(gòu)架總圖及基礎(chǔ)負(fù)荷圖等。

      2.1荷載統(tǒng)計

      荷載設(shè)計是指鍋爐本體荷載、鋼結(jié)構(gòu)自重荷載以及其他與鍋爐荷載相關(guān)并作用在鍋爐鋼結(jié)構(gòu)上的荷載。計算結(jié)果的準(zhǔn)確性直接影響著鍋爐鋼結(jié)構(gòu)計算結(jié)果的準(zhǔn)確性,尤其是影響荷載統(tǒng)計結(jié)果的因素很多,要想進(jìn)一步提高荷載統(tǒng)計的準(zhǔn)確性,各個部門的鍋爐鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計人員都必須配合,提供準(zhǔn)確的荷載大小、荷載位置。

      2.2繪制計算簡圖

      計算簡圖不僅能夠表達(dá)鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況,還能進(jìn)一步簡化鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算,所以,在鍋爐鋼結(jié)構(gòu)計算簡圖的繪制上,必須仔細(xì)、耐心的做好設(shè)計工作。

      2.3計算

      鍋爐鋼結(jié)構(gòu)計算主要包括對立體、柱腳、平面、節(jié)點(diǎn)的計算。其中,立體計算是要確定柱子斷面、垂直支撐斷面以及基礎(chǔ)負(fù)荷圖;柱腳計算是在柱基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的連接上,確定柱腳結(jié)構(gòu)尺寸,并根據(jù)各柱之間負(fù)荷大小,計算出柱底板厚度;平面計算則分為平面整體計算、單個桿件計算二種,它是為了確定梁、水平支撐斷面的;而節(jié)點(diǎn)計算是鍋爐鋼結(jié)構(gòu)各個桿件連接點(diǎn)進(jìn)行連接的重要依據(jù),也是整個鍋爐鋼結(jié)構(gòu)計算的重要環(huán)節(jié),在整個計算過程中必須對其進(jìn)行不斷的調(diào)整與優(yōu)化,以達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。

      2.4計算結(jié)果分析

      在對鍋爐鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算后,還要對計算結(jié)果進(jìn)行分析,進(jìn)一步驗(yàn)證繪制計算簡圖時桿件的斷面是否合理,若存在問題則進(jìn)行循環(huán)計算,直至所得的所有數(shù)值接近其取值界限。

      2.5繪制鋼構(gòu)架總圖及基礎(chǔ)負(fù)荷圖

      鋼結(jié)構(gòu)架總圖及基礎(chǔ)負(fù)荷圖是在計算結(jié)果分析無誤的基礎(chǔ)上進(jìn)行繪制的。因此,鋼結(jié)構(gòu)架總圖及基礎(chǔ)負(fù)荷圖成了鍋爐鋼結(jié)構(gòu)架施工設(shè)計的重要依據(jù)。所以,在鋼結(jié)構(gòu)架總圖及基礎(chǔ)負(fù)荷圖的繪制上,要確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性以及圖紙的全面性。如:鋼結(jié)構(gòu)架總圖包括垂直立面圖以及各水平平面圖,并且垂直立面圖與水平面圖中要將各個構(gòu)件的相互關(guān)系尺寸逐一標(biāo)明,而基礎(chǔ)負(fù)荷圖要標(biāo)記出柱底板處的柱腳位置以及各種工況下應(yīng)用于基礎(chǔ)的垂直力、水平力、彎矩。

      3 鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的施工設(shè)計步驟及注意要點(diǎn)

      鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計、技術(shù)設(shè)計是鍋爐鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要環(huán)節(jié),也是鍋爐鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工設(shè)計的重要設(shè)計依據(jù)與重要設(shè)計基礎(chǔ)。與鍋爐鋼結(jié)構(gòu)初步設(shè)計、技術(shù)設(shè)計相比,鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的施工設(shè)計是初步設(shè)計與技術(shù)設(shè)計進(jìn)一步的細(xì)化與完善,進(jìn)而產(chǎn)生生產(chǎn)用圖的一個過程,所以,施工設(shè)計的難度較小,且額外設(shè)計工作較少,其根本目標(biāo)在于降本增效。

      [1]楊紅紅.鍋爐鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的步驟及特點(diǎn)[J].鍋爐制造,2013,(11):76-77.

      [2]陶然.鍋爐鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的步驟及特點(diǎn)[J].電站系統(tǒng)工程,2011,(09):42-44.

      Design Procedure of Boiler Steel Structure and its Points of Attention

      ZHENGChang-bo
      (Harbin Boiler FactoryCo.,Ltd.boiler design and development department,Harbin 150046,China)

      This paper analyzes the preliminary design of the boiler steel structure,technical design,construction design steps and attention points.

      Boiler steel structure;Design procedure;Keypoints

      TK222

      B

      1674-8646(2015)07-0081-01

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