一种用于电站悬吊式锅炉的立体桁架式大板梁群结构体系的制作方法

本发明属于锅炉钢结构技术领域，特别涉及一种用于电站悬吊式锅炉的立体桁架式大板梁群结构体系。

背景技术：

大容量电站锅炉常采用悬吊式钢结构，即锅炉本体通过吊杆悬吊于由锅炉构架组成的空间支承结构的顶部梁格上。顶部梁格承受着竖向锅炉载荷，并由大板梁将锅炉载荷传递至支承柱体或锅炉构架上。

大板梁通常为叠合实腹式钢梁，通常由低碳合金钢q345焊接而成。截面形式包括‘i’型、‘π’型及箱型等。为保证大板梁腹板及上下翼缘板的局部稳定性，应合理配置横纵向加筋肋。为抵抗巨大的竖向弯曲载荷，大板梁一般设计较高，多为7-10m。因大板梁高度及跨度均较大，通常采用‘分层叠接、分段拼接’的方法组装，从而导致大板梁用钢量大、结构水平刚度小、安装及定位精度要求高、运输及吊装困难等问题。

相比实腹式结构，将桁架式结构融入大板梁结构设计中，可有效减小板梁结构尺寸，减轻结构自重，减少运输、安装及吊装等过程的困难程度。

目前，我国《锅炉钢结构设计规范》还未系统针对桁架式锅炉大板梁结构体系做详细规定。而中国电力工程顾问集团华东电力设计院的《用于塔式锅炉的桁架式大板梁体系》虽提出了桁架式大板梁结构，但主桁架属平面桁架，结构水平刚度较差，桁架高度远大于传统实腹式大板梁梁高，吊装困难。

因此，本技术领域迫切需要研究一种总用钢量少，水平刚度高，受力性能优，运输、安装及吊装方便的新型大板梁体系。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于电站悬吊式锅炉的立体桁架式大板梁群结构体系，以克服传统大板梁结构体系在尺寸、自重、安装、吊装及运输等方面的不足。本发明内容结构简单，受力合理，可大幅降低原传统大板梁结构尺寸和自重，实现结构轻量化设计。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于电站悬吊式锅炉的立体桁架式大板梁群结构体系。其特征在于：包括一组沿宽度方向连续分布的立体桁架式大板梁群、钢架立柱、立柱连接杆等部分。

所述大板梁群中立体桁架包含主桁架、副桁架、上水平桁架和下水平桁架等。

所述主桁架包含上弦杆、斜腹杆、竖腹杆、下弦杆、端竖杆等。

所述上弦杆与下弦杆互相平行。

所述斜腹杆和竖腹杆倾斜或垂直设置于上弦杆和下弦杆间。

所述端竖杆与所述上弦杆和下弦杆两端垂直固定连接。

所述上弦杆和下弦杆截面可为箱形或圆形，所述斜腹杆和竖腹杆截面可为箱形、圆形或工字形。

所述立体桁架式大板梁群高度为6-10米，跨度为30-50米。

所述钢架立柱截面为工字形或箱形，其高度为80-170米。

所述桁架中各杆件可采用焊接或螺栓等连接方式。

本发明的有益效果是：

(1)通过采用立体桁架式大板梁群结构体系，大幅减小原大板梁结构尺寸，有效减轻原顶部梁格整体结构自重。

(2)通过采用立体桁架式大板梁群结构体系，有效增加了结构整体水平刚度。

(3)通过各杆件间焊接连接，可减少高强度螺栓数量，有效解决了由焊接残余应变引起的螺栓孔定位精度低等问题。

(4)立体桁架式大板梁群结构制作过程简单，上下弦杆、腹杆等截面尺寸单一，便于采购、加工等。

(5)立体桁架式大板梁群结构体系可采用工厂焊接或电站就地焊接两种方式。与原实腹式大板梁相比，当采用电站就地焊接方式时，货车额定载重量大幅减小，方便运输。

(6)与原实腹式大板梁相比，立体桁架式大板梁群采用整体吊装，步骤少，操作简易。

附图说明

图1为立体桁架式大板梁群结构体系三维图

图2为立体桁架式结构图

图中，1-立体桁架式大板梁群结构体系，2-钢架立柱，3-立柱连接杆，101-主桁架，102-副桁架，103-上水平桁架，104-下水平桁架，1011-上弦杆，1012-斜腹杆，1013-竖腹杆，1014-下弦杆，1015-端竖杆。

具体实施方式

除非另行定义，本实施例中所使用的专业术语与本领域人员所熟悉的意义相同。

下面结合实施例和附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

根据一种实施方式，如图1所示，用于电站悬吊式锅炉的立体桁架式大板梁群结构体系包括：一组沿宽度方向连续分布的立体桁架式大板梁群1、钢架立柱2、立柱连接杆3等部分。如图2所示，所述大板梁群1中立体桁架包含主桁架101、副桁架102、上水平桁架103和下水平桁架104。其中，所述主桁架101包含上弦杆1011、斜腹杆1012、竖腹杆1013、下弦杆1014、端竖杆1015等。所述上弦杆1011与下弦杆1014互相平行。所述斜腹杆1012和竖腹杆1013倾斜或垂直设置于上弦杆1011和下弦杆1014间。所述端竖杆1015与所述上弦杆1011和下弦杆1014两端垂直固定连接。

所述上弦杆1011和下弦杆1014截面可为箱形或圆形，所述斜腹杆1012和竖腹杆1013截面可为箱形、圆形或工字形。

所述立体桁架式大板梁群1高度为6-10米，跨度为30-50米。

所述钢架立柱2截面为工字形或箱形，其高度为80-170米。

为保证钢架立柱的侧向稳定性，其间以连接杆3连接。

所述桁架中各杆件可采用焊接或螺栓等连接方式。

本实施例中，立体桁架式大板梁群结构体系中不设有次梁、二级次梁、吊杆梁等，结构简单均一。

本实施例中，在相同梁高和跨度下，立体桁架式大板梁群结构体系中各杆件截面积远小于原实腹式大板梁截面积，可承担比原实腹式大板梁更大的竖向载荷。

本实施例中，与原实腹式大板梁及平面式桁架结构相比，立体桁架式大板梁群结构体系水平刚度较大，可有效抵抗水平风载荷引起的变形和振动。

本实施例中，立体桁架式大板梁群结构体系中立体桁架除采用图1所示的四边形桁架结构外，也可采用正三角形桁架、倒三角形桁架、梯形桁架、多边形桁架等结构。

本实施例中，设计立体桁架高度时，应以原实腹式大板梁跨中许用挠度为约束条件展开计算。依据选取的腹杆体系特征，计算各杆件内力，确定各杆件计算长度和极限长细比，设计各杆件端面形式等。

本实施例中，应对立体桁架式大板梁群结构体系的刚度、强度等进行校核，并对主要承载杆件连接处节点构造形式进行设计，并校核节点强度。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种用于电站悬吊式锅炉的立体桁架式大板梁群结构体系，包括立体桁架式大板梁群、钢架立柱、立柱连接杆等部分。所述立体桁架包含主桁架、副桁架、上水平桁架和下水平桁架等。主桁架包含上弦杆、斜腹杆、竖腹杆、下弦杆、端竖杆等。斜腹杆和竖腹杆倾斜或垂直设置于上弦杆和下弦杆间。端竖杆与上弦杆和下弦杆两端垂直固定连接。各杆件用焊接或螺栓等方式连接。此立体桁架式大板梁群结构体系具有结构尺寸小、自重轻、水平刚度大、加工简易、吊装及运输方便等优点。

技术研发人员：任扬志;王元清;班慧勇;苏刚
受保护的技术使用者：清华大学;上海锅炉厂有限公司
技术研发日：2017.05.16
技术公布日：2017.09.15