锅炉钢结构设计规范GB/T22395-2008

 前言

中华人民共和国国家标准

锅炉钢结构设计规范

Specification for design of boiler steel structures

GB/T 22395-2008

发布部门：中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局

中国国家标准化管理委员会

发布日期：2008年09月26日

实施日期：2009年03月01日

前言

本标准是在JB/T 6736-1993《锅炉钢构架设计导则》和JB 5339-1991《锅炉构架抗震设计标准》基础上重新制订而成。

本标准与JB/T 6736-1993和JB 5339-1991相比，主要变化如下：

——在《锅炉钢构架设计导则》(JB/T 6736-1993)和《锅炉构架抗震设计标准》(JB 5339-1991)的基础上，以现行的国家有关标准为依据，并考虑了锅炉钢结构的特殊性；

——明确了锅炉钢结构的基本自振周期计算公式和阻尼比的取值；

——根据当前锅炉钢结构基本采用计算机进行静力分析的实际，采用平面和空间静力分析替代原来的以手工进行静力分析的内容；

——增加了叠梁的设计内容；

——按承载能力极限状态设计，修订了铰接柱底板的计算公式；

——明确了支撑系统的作用及布置原则；

——增加了栓焊混合连接的内容；

——增加了高强度螺栓典型连接计算一节；

——增加了连接节点处连接件的计算方法；

——增加了锅炉钢结构抗震构造措施及有关要求、刚性梁设计、锅炉平台和楼梯的设计以及锅炉钢结构的防锈、防腐蚀处理四章。

本标准由全国锅炉压力容器标准化技术委员会(SAC/TC 262)提出并归口。

本标准起草单位：中国钢结构协会锅炉钢结构分会、上海发电设备成套设计研究院。

本标准主要起草人：李大生、贾天新、孙洪鹏、马炜言、王国鸿、王毅、叶国平、代庆生、李立人、孟宪国、程祯霖。

本标准为首次发布。

1范围

1 范围

本标准规定了支承式和悬吊式锅炉钢结构的设计原则和方法。

本标准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

2 规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB/T 700 碳素结构钢(GB/T 700-2006,IS0 630：1995,Structural steels-Plates,wide flats,bars,sections and profiles,NEQ)

GB/T 1228 钢结构用高强度大六角头螺栓[GB/T 1228-2006,IS0 7412:1984,Hexagon bolts for high structural bolting with large width across flats (short thread length)-Product grade C-Property classes 8.8 and 10.9,NEQ]

GB/T 1229 钢结构用高强度大六角螺母(GB/T 1229-2006,IS0 4775：1984,Hexagon nuts for high strength structural bolting with large width across flats-Product grade B-Property classes 8 and 10,NEQ)

GB/T 1230 钢结构用高强度垫圈(GB/T 1230-2006,IS0 7416：1984,Plain washers,chamfered,hardened and tempered for high strength structural bolting,NEQ)

GB/T 1231 钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件

GB/T 1591 低合金高强度结构钢

GB/T 3632 钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副

GB/T 5117 碳钢焊条

GB/T 5118 低合金钢焊条

GB/T 5313 厚度方向性能钢板

GB 50009 建筑结构荷载规范

GB 50011 建筑抗震设计规范

GB 50017-2003 钢结构设计规范

GB 50205 钢结构工程施工质量验收规范

3符号和缩略语

3.1 作用和作用效应

3 符号和缩略语

3.1 作用和作用效应

F——集中荷载；

FEk，FEvk——结构总水平、竖向地震作用标准值；

Geq——计算地震作用时，结构的等效总重力荷载代表值；

M——弯矩；

N——轴心力；

P——高强度螺栓的预拉力；安全阀反冲力；

Q——撬力；

S——作用效应组合设计值；

SE——地震作用效应；

Sk——作用、荷载标准值的效应；

R——支座反力；

T——外施拉力；

V——剪力；

ωk——风荷载标准值；

ω0——基本风压；

σ——正应力；

σｃ——局部压应力；

τ——剪应力；

υ——挠度。

3.2 计算指标

3.2 计算指标

E——钢材的弹性模量；

——个螺栓的抗拉、抗剪和承压承载力设计值；

R——结构构件抗力的设计值；

?——钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值；

?v——钢材的抗剪强度设计值；

?ce——钢材的端面承压强度设计值；

?y——钢材的屈服强度（或屈服点）；

——螺栓的抗拉、抗剪和承压强度设计值；

——对接焊缝的抗拉、抗剪和抗压强度设计值；

——角焊缝的抗拉、抗剪和抗压强度设计值；

?c——混凝土轴心抗压强度设计值。

3.3 几何参数

3.3 几何参数

A——毛截面面积；

An——净截面面积；

I——毛截面惯性矩；

In——净截面惯性矩；

S——毛截面面积矩；

W——毛截面模量；

Wn——净截面模量；

d——直径；

d0——孔径；

h——高度；

he——角焊缝的计算厚度；

hf——角焊缝的焊脚尺寸；

i——截面回转半径；

l——长度或跨度；

t——厚度；

λ——长细比。

945'>《锅炉钢结构设计规范》GB/T 22395-2008

14.3 作用在刚性梁上的荷载

14.3 作用在刚性梁上的荷载

14.3.1 锅炉膨胀力。膨胀力是由于锅炉人为膨胀中心与自然膨胀中心不一致而产生的，应按7.4.1采用。

14.3.2 炉膛设计压力。根据现行国家标准或锅炉技术协议采用。

14.3.3 刚性梁的风荷载和地震作用。应按本标准有关规定执行。

14.3.4 刚性梁的自重和作用在刚性梁上的垂直荷载。

14.4 刚性梁的强度和刚度

14.4 刚性梁的强度和刚度

14.4.1 鉴于刚性梁的特殊性，刚性梁的强度计算仍采用许用应力法，许用应力[σ]＝0.6?y。

14.4.2 布置在受热区域的刚性梁及其附件，应使用该材料在工作温度下的许用应力。

14.4.3 在炉膛设计压力下，刚性梁的应力不得超过许用应力；在炉膛最大瞬时允许压力下，刚性梁的应力将达到屈服极限；焊接到受压元件上的刚性梁附件由于不易更换，应留有足够的裕度。

14.4.4 设置膨胀中心的锅炉，在炉膛压力为2kPa(203 mmH20)时，刚性梁的相对挠度不得大于1/360。对硬点附近的挠度应符合应力分析的要求。

除此之外，还应计算炉膛最大瞬时容许压力下各个部位的刚性梁的最大挠度值，以便应力分析专业验算管墙在工作温度下弯曲应力。刚性梁的挠度分析实际上就是控制管墙中的弯曲应力，其控制准则是在炉膛最大瞬时允许压力下，管墙中的弯曲应力不得超过管子的许用弯曲应力。

根据应力分析的结果要对刚性梁的位置、刚性梁的截面或连接件进行适当的调整，直至达到应力分析合格为止。

15锅炉平台和楼梯的设计

15 锅炉平台和楼梯的设计

15.1 为了方便运行和检修，凡有门孔、测量孔、吹灰器、燃烧器和阀门等处都应铺设平台。

15.2 平台应畅通，通行净空高度不应小于1.8m，宽度不应小于0.7m。

15.3 楼梯有斜梯和直梯两种。锅炉主要通道的楼梯宜采用斜梯并在锅炉两侧集中布置，方向尽量一致，必要时，可采用直梯。

15.4 平台、楼梯应满足强度、刚度和稳定性要求，在可能条件下，平台宜直接支承在锅炉钢结构上。如需做结构支撑或悬吊平台时，支吊结构之间应设斜撑，使平台支撑结构在竖向成为稳定体系。

15.5 楼梯的宽度最大不宜大于1100mm，最小不得小于600mm。

15.6 梯高不宜大于5m，大于5m时，宜设梯间平台，分段设梯。

15.7 楼梯可以采用焊接或螺栓与上下平台连接。

15.8 楼梯活荷载如无特殊要求外，应按下列规定取值：

a) 面积荷载：楼梯水平投影面上的活荷载标准值3.5kN/m2；

b) 集中荷载：踏板中点集中活荷载标准值1.5kN；

c) 线荷载：扶手顶部水平活荷载标准值0.5kN/m。

15.9 楼梯扶手铅垂高度应为900mm，或与平台栏杆高度一致，宜采用直径为30mm～50mm，壁厚不小于2.5mm的钢管。

15.10 楼梯立柱宜采用截面不小于40mm×40mm×4mm角钢或直径为30mm～50mm的钢管。从第一级上踏板开始设置，间距不宜大于1000mm。横杆采用直径不小于16mm圆钢或30mm×4mm扁钢，固定在立柱中部。

15.11 45°楼梯的踏步高宜为200mm，踏步宽宜为200mm。

15.12 在离地高度小于20m时，平台扶手的高度不得低于1000mm，在离地高度大于或等于20m时，平台扶手的高度不得低于1200mm。

15.13 栏杆的结构宜采用焊接，也可采用螺栓连接。

15.14 平台扶手宜采用直径为33.5mm～50mm的钢管，立柱宜采用不小于50mm×50mm×4mm角钢或直径为33.5mm～50mm的钢管，立柱间距宜为1000mm。

15.15 平台横杆可采用不小于25mm×4mm扁钢或直径16mm的圆钢，横杆与上、下构件的净间距不得大于380mm。

15.16 平台挡板宜采用不小于100mm×2mm扁钢制造。

15.17 平台栏杆端部应设置立柱或与其他结构牢固连接。

15.18 平台栏杆的扶手能承受水平方向垂直施加的荷载应不小于500N/m。

15.19 平台的铺板和楼梯的踏步板可用花钢板或钢格栅板。

15.20 平台钢格栅板的设计要求：钢格栅板平台承受设计荷载标准值时，其挠度不得大于跨距的1/200，最大不得超过10mm。除满足上述要求外，所有平台钢格栅板还应符合下列规定：

a) 1.5倍的设计荷载标准值时，平台钢格栅板不得产生永久变形；

b) 3.0倍的设计荷载标准值时，平台钢格栅板不得产生裂断。

15.21 楼梯踏步板的设计要求：在设计荷载条件下，任意踏步板中点挠度不得大于跨距的1/200，最大不得超过6mm。除满足上述条件外，所有踏步钢格栅板还应符合下列规定：

a) 1.5倍的设计荷载标准值时，踏步钢格栅板不得产生永久变形；

b) 3.0倍的设计荷载标准值时，踏步钢格栅板不得产生裂断。

15.22 钢格栅板的表面防锈蚀处理可采用热浸镀锌或涂漆。

15.23 钢格栅板的挠度计算：承受均布荷载的钢格栅板挠度应按承受均布荷载的简支梁计算，当负载扁钢为平面型扁钢时，挠度计算可按式(143)：

式中：

υmax——挠度，单位为毫米(mm)；

PU——外加均布荷载标准值，单位为千牛每平方米(kN/m2)；

PO——钢格栅板自重标准值，单位为千牛每平方米(kN/m2)；

L——跨距，单位为米(m)；

B2——负载扁钢中心距，单位为毫米(mm)；

t——负载扁钢厚度，单位为毫米(mm)；

b——负载扁钢宽度，单位为毫米(mm)。

15.24 钢格栅板的安装：

a) 楼梯踏步钢格栅板与梯梁的连接可以采用焊接或螺栓固定。当采用螺栓固定时，螺栓公称直径不得小于M10。

b) 平台钢格栅板如不需要拆卸时，应采用焊接将其固定到支架上。具体位置是在每个角部的扁钢上，焊缝长度不得小于20mm，焊缝高度不得小于3mm的角焊缝。焊后应去除焊渣和飞溅，并进行表面防护处理。

c) 平台钢格栅板需要移动时，可采用专用安装夹。安装夹和安装螺栓表面应做防锈处理。安装螺栓公称直径不得小于M8。每件钢格栅板使用安装夹的数量不得少于2只。

d) 平台钢格栅板负载扁钢方向两端在支架上的支承长度每端不得小于25mm，安装后不得发生移动或脱离支承结构。

e) 平台钢格栅板最小安装间距：

1) 钢格栅板之间间距：3mm；

2) 钢格栅板与相邻结构间距：10mm。

16锅炉钢结构的防锈、防腐蚀处理

16 锅炉钢结构的防锈、防腐蚀处理

16.1 大气中的水分及侵蚀性介质是引起锈（腐）蚀的重要因素。锈（腐）蚀不仅影响结构的外观，而且影响结构的安全，所以必须对钢结构表面进行除锈处理和涂装防护。

16.2 锅炉钢结构应采取适当的防锈和防腐蚀措施。除特殊需要外，设计中不考虑因锈蚀而加大钢材截面或厚度。

16.3 钢材表面的除锈方法有手工工具除锈、手工机械除锈（用电动砂轮等）、喷（抛）射除锈、酸洗除锈和火焰除锈等。选择除锈方法时，除根据其特点和防护效果外，还应考虑涂装的应用环境、维护条件、钢材表面的原始状态，以及施工条件和费用等因素。一般情况下宜选用喷（抛）射除锈。酸洗除锈因残存的酸液会继续腐蚀钢材表面，不宜使用。

16.4 按涂料层次结构可分为底漆、中间漆及面漆三个层次。底漆和中间漆起附着及防锈作用，面漆起防腐蚀及耐老化作用。根据需要应选用合理的涂料并将底漆、中间漆与面漆合理组合并匹配使用。底漆和中间漆应在工厂涂覆，面漆应在现场涂覆。

16.5 应根据不同的环境，涂料的性质，合理地选择涂层厚度。

16.6 使用期间不能重新涂漆的结构部位应采取特殊的防锈措施。

16.7 对环境条件差、防护要求高及用户有特殊要求的锅炉钢结构应专门进行涂装设计。