火力发电厂脱硝钢结构的荷载组合研究
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摘要：介绍了火力发电厂脱硝工程钢结构设计中荷载组合分析的现状，选择适合的方法，满足现行规范要求，并能最大化的对工程设计有很强的指导。
关键词：荷载组合；反应器；承载能力极限状态
中图分类号：TE966文献标识码： A
1引言
在火力发电厂脱硝钢结构设计过程中发现一个原则性的问题，不同设计人员在荷载组合时执行不同标准，均具有正确的理论依据，但因为各行业标准着眼点不同，存在一些区别。现将几个版本说明如下：
1.1根据《建筑结构荷载规范》和《建筑抗震设计规范》中对永久荷载、可变荷载的定义，将反应器本体、烟道本体的自重视为永久荷载，积灰、内压、膨胀产生的摩擦力视为可变荷载，选取相应的分项系数、组合系数进行计算；（简称“国家标准”）
1.2根据《锅炉钢结构设计规范》中对永久荷载、可变荷载的定义，按《构筑物抗震设计规范》“锅炉钢结构”篇所推荐的分项系数、组合系数进行计算；（简称“锅炉标准”）
1.3根据《火力发电厂主厂房荷载设计技术规程》中对永久荷载、可变荷载的定义，将脱硝钢结构自重视为永久荷载，将设备（包括反应器本体）和管道（包括烟道本体）以及积灰、内压、膨胀产生的摩擦力均视为可变荷载，并按该规范推荐的分项系数、组合系数进行计算。电力工程顾问集团公司颁布的《火力发电厂脱硝系统设计技术导则》中5.3.2.6条“土建结构设计具体要求”就是按此原则推荐使用的。（简称“电力标准”）
这三种情况是有区别的，用哪种方法更接近脱硝钢结构的实际，我们应该如何选取？在保证安全的前提下，提高经济性，是本文研究的主要目的。
2三种设计概念的区别
三种方法的区别如下：
2.1 反应器本体（包括催化剂）和烟道本体的自重，不论其视为永久荷载还是可变荷载，均因其作为脱硝钢结构的主要荷载，由于分项系数和组合系数的调整，导致对计算结果产生一定的影响。
2.2我国工程结构设计的理念是用概率理论为基础，以分项系数表达的极限状态设计方法，各种系数的选取对结构的安全至关重要。上述各种计算方法因依据的规范不同，选取的系数也有区别。例如：有的采用永久荷载控制的基本组合效应设计值，有的采用以可变荷载控制的基本组合效应设计值；对同样一个设备（如反应器本体及催化剂），分项系数有取1.35、也有取1.3；风荷载的分项系数有取1.35、也有取1.2；……
2.3脱硝钢结构的承载能力极限状态，应以基本组合为主，上述方法因代表的行业不同，关注的荷载不同，效应设计值的表达式，也有一些差别。例如：“锅炉标准”和“电力标准”表达式比较简单，分项系数和组合系数比较单一。而“国家标准”应将各可变荷载区分开来，表达式比较复杂。
以上分析比较只是在表面上的区别，实际计算结果是否存在较大差别？如果差别较大，就得进行深入比较一下，在比较过程中将对结构的安全性和经济性产生影响，必须要找出正确、合理的计算方法来指导结构设计。
3计算比较分析
3.1荷载分类
为了能更好的实现量化比较，找出三个规范的区别，将脱硝钢结构的主要受力归纳如下：
反应器本体（包括催化剂）和烟道本体自重；（S1）反应器和烟道在运行中的积灰重；（S2）
反应器和烟道在受热膨胀时产生的摩擦力；（S3）因反应器和烟道的内外压力差（主要在启动和停炉时）产生的推力；（S4）SCR区平台楼梯荷载；（S5）风荷载；（SW）雪荷载；（SK）地震作用。（重力代表值SEG，地震作用标准值SE）
下面按“国家标准”“锅炉标准”“电力标准”分别列出其效应设计值的表达式，进行比较。因各标准使用的符号不同，有的过于繁杂，为统一起见，本文重新命名。
“国家标准”：
根据荷载规定，永久荷载：荷载1（S1）
可变荷载1：荷载2（S2）
可变荷载2：荷载3、4（S3、S4）
可变荷载3：荷载5（S5）
风荷载；（SW）
雪荷载；（SK）
地震作用。（重力代表值SEG，地震作用标准值SE）
根据荷载性质，列出基本组合表达式。可变荷载使用年限的调整系数取1.0 。
选取由永久荷载控制效应设计值计算公式：
有地震作用参与的组合
S =γz*SEG +γE*SE +ψW*γW*SW
其中：SEG -- 重力荷载代表值= S1 + 1.0*S2 + 0.5*S5 + 0.5*SK
= S1 + S2 + 0.5*(S5 + SK)
SE 地震作用标准值
SW 风载
γ - 分项系数
ψ - 组合系数
γz = 1.2
γE = 1.3
γW = 1.4
ψW = 0
S = 1.2*(S1 + S2 + 0.5*S5 + 0.5*SK) + 1.3* SE……………(1)
“锅炉标准”:
根据荷载规定，永久荷载：荷载1（S1）
可变荷载1：荷载2（S2）
可变荷载2：荷载3、4（S3、S4）
可变荷载3：荷载5（S5）
风荷载；（SW）
雪荷载；（SK）
地震作用。（重力代表值SEG，地震作用标准值SE）
有地震作用参与的组合
S =γz*SEG +γE*SE +ψW*γW*SW
其中：SEG -- 重力荷载代表值= S1 + 1.0*S2 + 0.5*S5 + 0.5*SK
= S1 + S2 + 0.5*(S5 + SK)
SE 地震作用标准值
SW 风载
γ - 分项系数
ψ - 组合系数
γz = 1.35
γE = 1.35
γW = 1.35
ψW = 0
S = 1.35*(S1 + S2 + 0.5*S5 + 0.5*SK) + 1.35* SE……………(2)
“电力标准”：
根据荷载规定，可变荷载：荷载1、2、3、4、5（S1、S2、S3、S4、S5）
风荷载；（SW）
雪荷载；（SK）
地震作用。（重力代表值SEG，地震作用标准值SE）
有地震作用参与的组合
S =γz*SEG +γE*SE +ψW*γW*SW
其中：SEG -- 重力荷载代表值= 1.0*( S1 + S2 ) + 0.7*S5 + 0.5*SK
= S1 + S2 + 0.7*S5 + 0.5*SK
SE 地震作用标准值
SW 风载
γ - 分项系数
ψ - 组合系数
γz = 1.3
γE = 1.3
γW = 1.4
ψW = 0
S = 1.2*(S1 + S2 + 0.7*S5 + 0.5*SK) + 1.3* SE……………(3)
为了更清楚的反应出比较结果，必须加以量化，这样才能说明差别。
3.2量化比较
为便于比较，现将表达式汇总如下。
有地震作用参与的组合
S = 1.2*(S1 + S2 + 0.5*S5 + 0.5*SK) + 1.3* SE……………(1)
S = 1.35*(S1 + S2 + 0.5*S5 + 0.5*SK) + 1.35* SE……………(2)
S = 1.2*(S1 + S2 + 0.7*S5 + 0.5*SK) + 1.3* SE……………(3)
从表达式也可以看出， “国家标准”计算荷载最小； “锅炉标准”计算荷载最大；
“电力标准”计算荷载居中。