曲菲菲 羅楊

摘 要 根據(jù)相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行爐頂小室柱、梁、墻面結(jié)構(gòu)、防雨等施工設(shè)計(jì)，理清計(jì)算過(guò)程，達(dá)到為鍋爐正常運(yùn)行提供服務(wù)的作用。

關(guān)鍵詞 爐頂小室;柱梁;檁條;排水

1概論

爐頂小室在整個(gè)電站鍋爐設(shè)備的頂部，支撐在頂板梁與上部柱上，充當(dāng)著為其遮風(fēng)擋雨的作用，為保證鍋爐正常運(yùn)行提供服務(wù)[1]。

1.1 爐頂小室作用

爐頂小室對(duì)于整個(gè)鍋爐而言，所起到的作用是防雨、防曬、擋風(fēng)、保溫隔熱，使鍋爐頂部及四周美觀。

1.2 爐頂小室類(lèi)型

復(fù)合板型爐頂小室;單層波紋板爐頂小室。

2布置方式及結(jié)構(gòu)形式

2.1 布置方式

a.半露天式爐頂小室;b.全封閉式緊身封閉。

2.2 結(jié)構(gòu)形式

a.單爐結(jié)構(gòu)形式;b.多爐聯(lián)合布置結(jié)構(gòu)形式。

3施工設(shè)計(jì)方法

3.1 資料收集準(zhǔn)備

（1） 鍋爐技術(shù)協(xié)議

根據(jù)技術(shù)協(xié)議里的要求：

1）確定爐頂小室的下垂高度、覆蓋范圍;

2）確定是哪一種布置方式，如果有緊身封閉，爐頂小室的墻面與緊身封閉連接，復(fù)合板的型號(hào)、厚度、位置，需要做到與緊身封閉一致;如果采用單層壓型波紋鋼板，需確定其的厚度、材質(zhì)及型號(hào);

3）確定落水管的材質(zhì)、落水口的數(shù)量及大概位置;

4）確定屋面是單坡還是雙坡，是否有女兒墻;

5）確定屋面是否為上人屋面、是否有施工荷載等。

6）確定地震、風(fēng)、雪、降雨等氣候條件。

（2） 配套接口尺寸

1）收集設(shè)計(jì)院主廠房資料，確定緊身封閉鍋爐通風(fēng)器接口位置、大小及荷載;吊軌梁位置及起吊重量;

2）收集鍋爐平臺(tái)扶梯、柱和梁、頂板施工圖;

3）收集安全閥排放管道、消音器圖紙及其穿屋頂部分的荷載;

4）收集需要吊掛在爐頂小室梁上的其他管道布置圖及荷載;

3.2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1） 柱網(wǎng)布置和柱截面選擇

爐頂小室柱常直接焊接在頂板施工圖中主梁的預(yù)埋板上。因現(xiàn)場(chǎng)條件限制，頂板梁不能動(dòng)火，在設(shè)計(jì)爐頂小室柱網(wǎng)時(shí)，需要核對(duì)預(yù)埋板的位置是否合理。（當(dāng)柱距太大，而頂板上中間位置未預(yù)埋鋼板時(shí)，在頂板上該處增加的荷載計(jì)算通過(guò)時(shí)，可在兩梁之上搭接梁用以支撐柱。）

受壓柱截面選擇及計(jì)算：①根據(jù)經(jīng)驗(yàn)預(yù)設(shè)柱類(lèi)型及截面;②校核柱截面的強(qiáng)度、穩(wěn)定性、剪力。

（2）主梁設(shè)計(jì)

根據(jù)技術(shù)協(xié)議確定主梁斜度，校核主梁斜度是否滿足當(dāng)?shù)亟涤炅?，選取最不利的一根梁（分?jǐn)偯娣e最大的一根主梁）通過(guò)軟件簡(jiǎn)單計(jì)算選擇主梁截面。需要滿足強(qiáng)度（按簡(jiǎn)支梁計(jì)算，兩端節(jié)點(diǎn)常設(shè)計(jì)為鉸接）;

（輕型結(jié)構(gòu)爐頂小室，投影面積超過(guò)60㎡時(shí)，自重0.5kN/㎡+0.3kN/㎡活荷載，如有雪荷載，注意雪荷載和均布活荷載不同時(shí)組合，選取二者較大者組合。如屋面為上人屋面，均布活荷載替換為2kN/㎡）。

（3）水平支撐及垂直支撐布置

當(dāng)風(fēng)荷載或地震荷載影響較大時(shí)，通過(guò)在主梁之間布置水平支撐和在主要受力跨布置垂直支撐來(lái)將水平力傳導(dǎo)到鍋爐柱上。地震烈度小于等于6度，可不單獨(dú)計(jì)算地震作用。

爐頂小室水平支撐常對(duì)稱(chēng)布置，垂直支撐常布置在最外側(cè)和主要受力跨;水平支撐與垂直支撐布置時(shí)注意避讓鍋爐各種管道和吊桿;水平支撐和垂直支撐截面的復(fù)核長(zhǎng)細(xì)比，水平支撐長(zhǎng)細(xì)比不大于200（235/fy）^0.5，垂直支撐長(zhǎng)細(xì)比不大于150（235/fy）^0.5;因屋面荷載較大導(dǎo)致主梁截面偏大時(shí)，可考慮增加次梁或水平支撐來(lái)縮短計(jì)算長(zhǎng)度，降低主梁截面[2]。

（4）墻面設(shè)計(jì)

首先注意協(xié)議中墻面下垂高度和墻面的上端到屋脊的高度范圍;上人屋面女兒墻至少要留1.1米;

墻面可根據(jù)要求設(shè)計(jì)成內(nèi)外檁條樣式或者型鋼墻面樣式?；蛘吒鶕?jù)實(shí)際情況綜合考慮;

當(dāng)墻面外伸，需要將墻面和柱之間設(shè)計(jì)成桁架用以支撐外伸的墻面。

（5）爐頂?shù)踯壊贾?/p>

一般吊軌的高度從頂板到吊軌梁上端留2.5m，吊軌伸出長(zhǎng)度到吊物孔中心位置。吊軌不伸出墻面的，兩側(cè)墻面一樣;吊軌伸出墻面的，墻面需要預(yù)留吊軌伸出位置;也可綜合考慮將其布置在墻面以下;設(shè)計(jì)吊軌梁時(shí)，需要檢查是否與集汽集箱、垂直支撐干涉，是否與平臺(tái)對(duì)應(yīng);吊軌梁設(shè)計(jì)按簡(jiǎn)支梁設(shè)計(jì)，荷載為自重和起吊重量;與吊軌梁相連的梁在集中荷載處加肋板，肋板寬度和厚度符合GB50017鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并且需要將吊軌荷載加在該梁上核算強(qiáng)度。

（6） 檁條選擇

常用壓型鋼板（夾芯板）有足夠的剛度，并在使用過(guò)程中不滑動(dòng)時(shí)，可認(rèn)為能阻止檁條側(cè)向失穩(wěn)和扭轉(zhuǎn)。

1）墻檁選擇。根據(jù)實(shí)際情況確定墻檁上線荷載（取風(fēng)壓力和風(fēng)吸力的最大值），以下兩項(xiàng)荷載值同時(shí)小于相應(yīng)的荷載限制，可直接在《11G521-2鋼墻梁》中選擇型號(hào);設(shè)計(jì)檁條跨度時(shí)，需要通過(guò)將墻面板的單波考慮成抗風(fēng)柱，校核其跨度范圍內(nèi)的強(qiáng)度。

2）屋檁選擇。檁條均布荷載

設(shè)計(jì)跨度時(shí)，需要將屋面板的單波按簡(jiǎn)支梁校核其單跨范圍內(nèi)的強(qiáng)度，方法同主梁。確定屋檁上實(shí)際線荷載后，可直接在《11G521-1 鋼檁條》中選擇型號(hào);

當(dāng)跨距過(guò)大時(shí)，相應(yīng)的荷載偏大，在《11G521-1-2 鋼檁條 鋼墻梁》[3]中無(wú)法選擇檁條型號(hào)，可用軟件直接計(jì)算選用合適的非標(biāo)型號(hào)。注意先用《門(mén)式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》確定體型系數(shù)，再根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》確定陣風(fēng)系數(shù)和高度變化系數(shù)，從而得出相應(yīng)的風(fēng)荷載。

建議通過(guò)增加跨中柱梁來(lái)降低檁條計(jì)算長(zhǎng)度，減小截面。

根據(jù)GB 50018-2002《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》，確定檁條間拉條位置及大小，以及是否需要加撐桿，撐桿常用在屋脊和最外側(cè)，斜拉條，常間隔3跨左右布置一跨。

（7）天溝設(shè)計(jì)

先檢查技術(shù)協(xié)議中天溝和落水管的數(shù)量、材質(zhì)是否有特殊要求，如有，需要根據(jù)日最大降雨量校核天溝寬度和下水管的數(shù)量是否滿足排雨要求;

布置落水管時(shí)避免與平臺(tái)、管道等碰撞，位置需與排水溝匹配。墻面需設(shè)置型鋼與天溝連接，以防變形較大;可將天溝落水口的位置設(shè)置成最低點(diǎn)，布置成V形天溝;也鋪設(shè)防水卷材來(lái)達(dá)到要求的泄水坡度[4]。

天溝及落水管設(shè)計(jì)示例：

降雨強(qiáng)度： I = 150.0 mm/hr

1）每個(gè)落水口所分擔(dān)的雨水量的計(jì)算

屋面長(zhǎng)度： L = 40.0 m（雙坡屋面只算單面）

水管間距： B = 7.0 m

集水面積： Ar = B ×L

= 280.00 m2

雨水量： Qr = Ar ×I ×10-3/3600

= 0.01167 m3/sec

2）天溝斷面的計(jì)算

天溝寬度： W = 0.300 m

天溝設(shè)計(jì)最大水深： Hw = 0.160 m

鋼板天溝摩擦系數(shù)：n= 0.0125（鋼管與水摩擦系數(shù)0.013～0.018

左右，可認(rèn)為鍍鋅鋼板與水的摩擦系數(shù)取0.0125）

泄水坡度： S = 0.0010

斷面面積： Ag = W×Hw= 0.048 m2

R = Ag/（W + 2Hw）= 0.077 m

排水速度：Vg = R2/3×S1/2/n= 0.4595 m/sec

排水量：? ? Qg = Ag×Vg = 0.0221 m3/sec

Qg ≥ Qr 滿足

3）落水管的計(jì)算

落水管外徑： d = 0.100 m

落水管口面積： Ad = π×d2/4 = 0.0079 m2

落水管支數(shù)： m = 1 支

重力加速度： g = 9.8 m/sec2

天溝最大水深： Hw = 0.150 m

水流量：? ?Qd = m ×Ad ×（2×g×Hw）1/2= 0.01347 m3/sec

Qd ≥ Qr 滿足！

（8）爬梯設(shè)計(jì)

有檢修需求的屋面需要布置爬梯，爬梯位置綜合其他構(gòu)件考慮，當(dāng)爬梯高度超過(guò)2100時(shí)，需要設(shè)計(jì)護(hù)籠;爬梯人孔蓋需要考慮屋面防水需求[5]。

3.3 施工圖繪制要點(diǎn)

1）考慮運(yùn)輸和原材料尺寸，大于12米需要斷開(kāi)，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接焊的需要廠內(nèi)倒坡口;

2）墻面注意型鋼的布置;

3）天溝盡量直接彎制成帶有坡度的成型天溝，或者注明現(xiàn)場(chǎng)用防水材料找坡。落水管常用PVC或鍍鋅鋼管;材料不同，落水管與柱子、天溝的連接不同;有緊身封閉的天溝，注意保溫，避免冷橋;落水管彎頭需考慮余量;

4）檁條常設(shè)計(jì)為栓接，即檁托開(kāi)條形孔，考慮足夠膨脹;檁托、拉條、螺栓、螺母、墊圈的數(shù)量匹配;

5）自攻螺釘長(zhǎng)度需根據(jù)波形和位置選擇，屋面攻于壓型板波峰與檁條處;墻面攻于壓型板波谷與檁條處;當(dāng)作用于型鋼時(shí)，需根據(jù)壁厚預(yù)鉆孔或選用5#或3#鉆尾自攻螺釘;抽芯鉚釘用于壓型板橫向搭接處;自攻螺釘和抽芯鉚釘需考慮足夠余量;

6）屋面有設(shè)備穿出，開(kāi)孔位置注意防水處理;

7）有緊身封閉的項(xiàng)目，屋裝置頂有通風(fēng)器，孔洞周需考慮密封處理;

8）包邊件有陰陽(yáng)角;女兒墻壓頂板設(shè)置坡度，坡向爐內(nèi)且盡量做窄，空隙大于400mm，需用角鋼間隔支撐;

9）吊軌梁分段設(shè)置。

參考文獻(xiàn)

[1] 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范：GB 50009-2012[S].北京：中國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部與國(guó)家質(zhì)檢總局，2012.

[2] 建筑用壓型鋼板：GB/T12755-2008[S].北京：國(guó)家質(zhì)檢總局與標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)，2008.

[3] 冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范：GB/T50018-2002[S].武漢：湖北省發(fā)展計(jì)劃委員會(huì)，2002.

[4] 鋼檁條鋼墻梁：11G521-1-2[S].北京：中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院，2011.

[5] 門(mén)式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程：CESC102：2002[S].北京：中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)建筑鋼結(jié)構(gòu)委員會(huì)與建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院，2003.