GB/T 22395-2022 英文版_锅炉_结构_构件

GB/T 22395-2022 英文版(www.GB-GBT.cn): Specification for design of boiler steel structures

GB/T 22395-2022: 锅炉钢结构设计规范

ICS 27.060.30

CCSJ98

中华人民共和国国家标准

代替GB/T 22395-2008

国 家 市 场 监 督 管 理 总 局

国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布

1 范围

本文件规定了支承式和悬吊式锅炉钢结构的设计原则和方法。

本文件适用于支承式和悬吊式锅炉钢结构的设计。

2 规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文

件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于

本文件。

4 一般要求

4.1 锅炉钢结构支承锅炉本体各部件,并维持它们之间的相对位置,承受风荷载、雪荷载和地震作用,

承受电站设计单位提供并经同意作用在锅炉钢结构上的荷载。除特殊要求外,锅炉钢结构不直接承受

动力荷载。

4.2 进行锅炉钢结构设计时,应合理选择结构方案、材料、连接方式和构造措施,满足结构构件在运输、

安装和使用过程中的强度、稳定性和刚度要求。

4.3 锅炉钢结构采用以概率理论为基础的极限状态设计法,用分项系数设计表达式进行计算,按承载

能力极限状态和正常使用极限状态设计。

4.4 承载能力极限状态包括:构件或连接的强度破坏、脆性断裂,因过度变形而不适用于继续承载,结

构或构件丧失稳定,结构转变为机动体系和结构倾覆;正常使用极限状态包括:影响结构、构件或非结构

构件正常使用或外观的变形,影响正常使用的振动,影响正常使用或耐久性能的局部损坏。

4.5 按承载能力极限状态设计锅炉钢结构时,应采用荷载(作用)效应的基本组合和偶然组合。按正常

使用极限状态设计锅炉钢结构时,应采用荷载(作用)效应的标准组合。

4.6 抗震设防烈度为6度及以上地区的锅炉钢结构,应进行抗震设计。本文件适用于抗震设防烈度为

6度~9度地区锅炉钢结构的设计。抗震设防烈度大于9度时,应按专门规定执行。

4.7 露天布置和紧身封闭的锅炉钢结构应进行抗风验算。

4.8 构件应避免高温(150℃以上)作用,长期受到高温作用的构件,除选用合适的钢材外,应采取隔热

或冷却措施。

4.9 锅炉钢结构的温度区段长度(伸缩缝的间距),露天布置时不超过120m,紧身封闭时不超过

150m,可不计入温度应力和温度变形的影响。

4.10 设于寒冷地区的锅炉钢结构,在设计时应采取措施提高结构的抗脆断能力。

4.11 锅炉钢结构的节点无论采用何种连接形式,当节点视为刚性连接时,应符合受力过程中构件在节

点处的交角不变的假定,同时连接应具有充分的强度承受交汇构件端部传递的所有最不利内力。当节

点视为铰接时,应使连接具有充分的转动能力,但能有效的传递横向剪力与轴心力。

5.1 锅炉钢结构应根据结构的重要性和工作环境等因素选用合适的钢材。锅炉钢结构的主要受力结

构宜采用Q235钢、Q355钢、Q390钢和Q420钢,其质量应分别符合GB/T 700和GB/T 1591的规定。

当有可靠依据时,可采用其他牌号的钢材。

5.2 主要受力构件的钢材应具有屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、冷弯试验和硫、磷含量的合格保证,

对焊接结构应具有碳当量的合格保证。

5.10 手工焊接采用的焊条应符合GB/T 5117或GB/T 5118的规定。自动焊接或半自动焊接采用的

焊丝和相应的焊剂应符合GB/T 5293和GB/T 12470的规定。

6.2.1 锅炉钢结构应根据锅炉的特点和外界条件,选择承载性能好又经济合理的结构体系。平面和立

面布置宜规则、对称、并应具有良好的整体性,避免结构的刚度突变。

6.2.2 为保证结构的空间工作,提高结构的整体刚度,承担和传递水平力,避免压杆的侧向失稳,以及

保证结构安装时的稳定,应根据结构的具体情况,设置可靠的支撑系统。

6.2.3 结构受力简单明确,应具有合理的竖向和水平荷载(作用)的传递途径。具有必要的承载能力,

足够大的刚度,良好的变形能力和消耗地震能量的能力。不应因部分结构或构件破坏而导致整个结构

丧失承载能力。

6.2.4 柱距的确定应兼顾场地、设备和锅炉钢结构本身的受力要求,选取合理的柱距。

6.2.5 柱宜布置在同一轴线,以便在此轴线上组成有一定刚度的垂直平面钢结构。

6.2.7 梁的布置应满足锅炉本体和附属设备的要求,同时考虑平台的支撑,同一层梁的标高宜一致,梁

的布置不宜过密,且距离宜均匀。

6.2.8 顶板的主梁宜为横向布置,有时也采用纵向布置。纵向布置可把主梁做成一端或两端悬臂,以

满足设备的支吊要求,并减小主梁跨内弯矩和挠度。

7.1.1 永久荷载包括:

a) 锅炉本体各部件和有关设备的结构自重,以及保温绝热材料、管内介质、积灰等重;

b) 电站设计部门作用在锅炉钢结构上并经同意的永久荷载。

7.1.2 可变荷载包括作用在锅炉钢结构上的平台、运转层、炉顶上的活荷载以及风荷载和雪荷载等。

7.2.7 风荷载在锅炉钢结构上的分配,应按有无导向装置和是否紧身封闭,考虑不同的分配方式。

a) 紧身封闭或露天布置无导向装置的锅炉:根据不同高度的风荷载标准值,按锅炉钢结构各节点

所负担的受风面积将风荷载分配到锅炉钢结构的受载节点上。

b) 露天布置有导向装置的锅炉:根据不同高度的风荷载标准值和导向装置所约束的炉膛受风面

积,计算出各导向装置承受的风荷载并作用到锅炉钢结构的相应位置上。除锅炉本体外,作用

在锅炉钢结构的其他设备(如各种管道等),应将其所受风荷载作用到相应的位置上。此时锅

炉钢结构各节点所承受的风荷载应按适当的受风面积计算。

7.3 地震作用

7.3.1 经抗震设防的锅炉钢结构,当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时,主体结构不受

损坏或不需修理可继续使用,当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时,可能损坏,但经一般修

理仍可继续使用,当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时,不致倒塌或发生危及生命的严重

损坏。

7.3.2 抗震设防烈度应按国家规定的权限审批、颁发的文件(图件)确定,宜采用中国地震动参数区划

图确定的地震基本烈度。

7.3.3 单机容量为300MW及以上或规划容量为800MW及以上的电厂锅炉钢结构属乙类建筑,其他

属丙类建筑。

7.3.4 抗震设防烈度为6度时,除不规则的及建于Ⅳ类场地较高的锅炉钢结构外,可不进行地震作用

计算和截面抗震验算,但应符合有关的抗震措施要求。

抗震设防烈度6度不规则的及建于Ⅳ类场地较高的锅炉钢结构,7度和7度以上的锅炉钢结构,应

进行多遇地震作用下的内力和变形分析。

罕遇地震作用下的弹塑性变形分析应符合GB 50011的规定。

7.3.5 当锅炉钢结构属乙类建筑,抗震设防烈度为6度~8度时,抗震措施应按高于本地区抗震设防烈

度1度的要求。但当抗震设防烈为9度时,抗震措施应符合比9度更高的要求。

当锅炉钢结构属于丙类建筑时,其地震作用和抗震措施应符合本地区抗震设防烈度的要求。

7.3.6 当建筑场地为Ⅰ类时,属于乙类建筑的锅炉钢结构应按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构

造措施;丙类建筑应按本地区抗震设防烈度降低1度的要求采取抗震构造措施,但6度时仍应按本地区

抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施。

7.3.7 当建筑场地为Ⅲ、Ⅳ类时,对设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区,宜分别按抗震设防

烈度为8度(0.20g)和9度(0.40g)采取抗震构造措施。

7.3.8 抗震设防烈度和设计基本地震加速度取值的对应关系,应符合表11的规定。设计基本地震加

速度为0.15g和0.30g地区内的锅炉钢结构,分别对应的抗震设防烈度应为7度和8度。

7.3.9 锅炉钢结构的抗震计算,宜采用振型分解反应谱法,也可采用底部剪力法。可采用时程分析法

进行多遇地震下的补充计算。

7.3.10 按9度抗震设防且高度大于100m的锅炉钢结构,或者按8度和9度抗震设防跨度大于24m

和长悬臂结构,应计算竖向地震作用。

7.3.11 计算地震作用时,重力荷载代表值应取永久荷载标准值和各可变荷载组合值之和。各可变荷

载的组合值系数应按表12采用。

7.3.12 锅炉钢结构的地震影响系数应根据烈度、场地类别、设计地震分组和结构自振周期以及阻尼比

确定。其水平地震影响系数最大值应按表13采用,特征周期应根据场地类别和设计地震分组按表14

采用。计算罕遇地震作用时,特征周期应增加0.05s。

8 结构分析

8.1 锅炉钢结构一般情况下可采用一阶弹性分析,必要时宜进行二阶弹性分析或采用直接分析法。

8.2 锅炉钢结构的结构分析宜按空间结构进行计算,将锅炉钢结构各相连部件视为一个相互影响的整

体,通过有效的模拟建立起分析模型,模型应表达锅炉钢结构的实际情况,使计算结果与实际情况相符,

同时又使计算简化。准确计算出构件的内力和变形,进行强度、刚度和稳定校核。

8.7 支撑力验算:作为柱支撑点的水平桁架,应验算支撑力工况,支撑力应按10.2.6确定。

8.8 整体结构刚度:根据空间分析的结果调整垂直支撑和水平支撑的布置及杆件截面,使各层结构的

刚度变化均匀,避免扭转和结构出现局部较大变形。

8.9 为了达到预定目标,计算过程中应对杆件的布置和截面进行调整,以达到优化的目的。

10.4.2 柱接头应靠近支撑点,宜设在主支撑平面或主梁以上1.1m~1.3m。柱接头远离支撑点的距

离不应超过计算长度的20%,以避免截面转动对柱的承载力产生较大影响。

10.4.3 柱的接头处(包括与柱顶盖板和柱底板接触处)均宜端铣。端部铣平的允许偏差:铣平面的平

面度0.3mm,铣平面对轴线的垂直度l/1500。要求顶紧的接头处,相接触的两个平面应保证有70%的

紧贴。用0.3mm的塞尺检查,插入深度的面积之和不应大于总面积的30%,边缘最大间隙不应大于

0.8mm。否则应对接头进行修磨或填入非楔形低碳钢填片。

10.4.4 采用轧制钢板的柱底板,应对底板的平面度提出要求,以达到满意的接触面。当采用非轧制钢

板做柱底板时,应铣平所有支承面。与基础接触的柱底板下表面无需铣平。

10.4.5 锚固螺栓在柱底板和支承托座顶板上的开孔,其孔径可取锚栓直径的1.5倍。

10.4.6 柱底板面积较大时,为保证底板下二次灌浆能紧密充满,可在底板上开设直径80mm的排气

孔,孔要靠近底板的中心,当需要开多个排气孔时,孔间的距离可采用600mm~800mm。

11.1.7 垂直支撑的工作点宜选取在梁高的中心线和柱中心线相交处;若柱两边梁高不等,工作点宜选

取在具有较大荷载梁高的中心线和柱中心线相交处;若柱两边梁的荷载基本相等,则工作点宜选取在小

梁高的中心线和柱中心线相交处。

11.1.8 锅炉钢结构的中心支撑,当按只能受拉的杆件设计时,其长细比不宜大于200,当按既能受拉又

能受压的杆件设计时,其长细比不宜大于150。

11.1.9 采用人字形或V形斜杆时,与其相交的横梁应具有足够的侧向刚度,或在交汇处布置侧向支撑

构件。

11.4.1 桁架杆件计算应按如下规定进行。

a) 无节间荷载作用的桁架杆件按轴心受力构件计算。

b) 有节间荷载作用的杆件应按拉弯或压弯构件计算。当荷载作用于节间时,应考虑局部弯矩。

可先把节间荷载分配在相邻的两个节点上,按节点荷载求出各杆件的轴心力,然后计算节间荷

载引起的局部弯矩。连续的弦杆受节间荷载作用时,腹杆仍按轴心受力考虑。弦杆按弹性支

撑上的连续梁计算。

11.4.2 分析桁架内力时,可视节点为铰接。对用节点板连接的桁架,当杆件为 H形、箱形刚度较大的

载面,且在桁架平面内的截面高度与其几何长度(节点中心间的距离)之比大于1/10(对弦杆)或大于

1/15(对腹杆)时,应考虑节点刚性所引起的次弯矩。

11.4.6 桁架的支撑宽度宜取l/10~l/12(l为跨度)。斜腹杆与弦杆的夹角应在30°~60°之间。节点

板边缘与腹杆轴线之间的夹角应不小于15°。

11.4.7 焊接桁架应以杆件重心线为轴线,螺栓连接的桁架采用靠近杆件重心线的螺栓准线为轴线,在

节点处各轴线应交于一点。

12.2.1 焊缝金属应与主体金属相适应,当不同强度的钢材连接时,可采用与低强度钢材相适应的焊接

材料。

12.2.2 焊缝的质量等级应根据结构的重要性、荷载特性、焊缝形式、工作环境以及应力状态等情况确

定,锅炉钢结构的焊缝质量等级应按NB/T 47043的规定执行。

12.2.3 在设计中不应任意加大焊缝,避免焊缝立体交叉和在一处集中大量焊缝,同时焊缝的布置宜对

称于构件形心轴。

钢板的拼接当采用对接焊缝时,纵横两方向的对接焊缝,可采用十字形交叉或T形交叉,当为T形

交叉时,交叉点的距离不应小于200mm。

12.2.4 焊接结构是否需要采用焊前预热或焊后热处理等特殊措施,应根据钢材性质、焊件厚度、焊接

工艺、施焊时的气温以及结构的性能要求等综合因素来确定。

12.2.7 对接与角接组合焊缝和T形接头的全焊透坡口焊缝应采用角焊缝加强,加强焊脚尺寸不应大

于坡口焊接件厚度的1/2,但最大值不应超过10mm。

12.4 高强度螺栓连接的构造及其他要求

12.4.1 每一杆件在节点上以及拼接接头的一端,其连接的高强度螺栓数量不应少于2个。

12.4.2 梁端高强度螺栓连接角钢或端板高度,不宜小于梁高的60%。

12.4.3 高强度螺栓标准孔和大圆孔应采用钻孔,槽孔可采用铣孔方法。承压型连接的高强度螺栓应

采用标准孔,摩擦型连接的高强度螺栓可采用标准孔、大圆孔和槽孔,其孔型尺寸按表50选取。

12.4.5 按标准孔型设计的高强度螺栓孔当需要扩孔时,扩钻后的孔径不应超过1.2倍螺栓直径,且扩

孔数量不应超过该节点螺栓数量的25%。当扩孔直径超过1.2倍螺栓直径或扩孔数量超过该节点螺栓

数量的25%时,应按大圆孔或槽孔进行核算。

12.4.6 当高强度螺栓孔位需补焊重钻时,补焊重钻的数量不应超过该节点螺栓数量的20%。

12.4.7 在同一连接接头中,高强度螺栓连接不应与普通螺栓连接并用,承压型高强度螺栓连接不应与

焊接连接并用。

12.4.8 高强度螺栓连接设计应满足专用施工机具的操作空间要求。

12.4.9 在摩擦型高强度螺栓连接范围内,构件接触面应进行摩擦面处理并达到设计要求。摩擦面处

理后生成赤锈的表面,其摩擦面抗滑移系数会有所提高,在安装前应除去浮锈。

12.4.10 对于加固改造以及现场处理,摩擦面可采用手工砂轮打磨的方法,此时砂轮打磨的方向应与

受力方向垂直,打磨的范围不应小于4倍螺栓直径。手工砂轮打磨处理的摩擦面抗滑移系数离散相对

较大,需要试验确定。

12.4.11 摩擦面的抗滑移系数应按以下规定进行检验。

a) 抗滑移系数检验应以钢结构制造批为单位,由制造厂和安装单位分别进行,每批三组。以单项

工程每2000t为一制造批,不足2000t者视作一批,单项工程的构件摩擦面选用两种及两种

以上表面处理工艺时,则每种表面处理工艺均检验。

b) 抗滑移系数检验用的试件由制造厂加工,试件与所代表的构件应为同一材质、同一摩擦面处

理工艺、同批制作、使用同一性能等级、同一直径的高强度螺栓连接副,并在相同条件下同时

发运。

c) 抗滑移系数试件宜采用图37所示型式(试件钢板厚度2t2≥t1),试件的连接计算符合本文件

规定。

d) 抗滑移系数检验的最小值不小于设计规定值。当不符合上述规定时,构件摩擦面重新处理。

处理后的构件摩擦面按本条规定重新检验。

g) 摩擦型高强度螺栓连接不宜与垂直受力方向的角焊缝(端焊缝)单独并用连接。

12.5.2 锅炉钢结构在同一接头中,允许按不同受力部位分别采用焊缝和摩擦型高强度螺栓所组成的

栓焊混用连接并考虑其共同工作,栓焊混用连接应符合下列规定:

a) 栓焊混用的连接接头施工顺序宜在高强度螺栓初拧后进行焊接,然后再进行高强度螺栓终拧;

b) 当采用先终拧高强度螺栓再进行焊接的施工工序时,高强度螺栓的承载力应降低10%。