标准编号:	GB/T 22395-2008
中文名称:	锅炉钢结构设计规范
英文名称:	Specification for design of boiler steel structures
中标分类:	J98    锅炉及其辅助设备
行业分类:	GB    国家标准
ICS分类:	27.060.30 27.060.30    锅炉和热交换器 27.060.30
发布机构:	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:	2008-9-26
实施日期:	2009-3-1
标准状态:	superseded
被新标准替代:	GB/T 22395-2022 锅炉钢结构设计规范
被替代日期:	2023-2-1
翻译语言:	英文
文件格式:	PDF
中文字符数:	80000 字
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Codeofchina.com is in charge of this English translation. In case of any doubt about the English translation, the Chinese original shall be considered authoritative. This standard is redrafted based on "Design Guideline for Boiler Steel Framework" (JB/T 6736-1993) and "Seismic Design Standard for Boiler Structure" (JB 5339-1991). Compared with JB/T 6736-1993 and JB 5339-1991, the main changes in this standard are as follows: - This standard is based on "Design Guideline for Boiler Steel Framework" (JB/T 6736-1993) and "Seismic Design Standard for Boiler Structure" (JB 5339-1991); current relevant national standards are referred and the particularity of boiler steel structure is considered; - The calculation formula and damping ratio for basic natural vibration period of boiler steel structure are defined; - The former manual static analysis is replaced by plane and spatial static analysis due to the fact that the static analysis of boiler steel structure is basically carried out with computer currently; - Design contents of stop log are added; - Calculation formula for the bottom plate of hinged column is revised according to the ultimate limit state of bearing capacity; - Function and arrangement principle of brace system are defined; - Welded-bolted connection contents are added; - The section for typical connection calculation of high strength bolt is added; - Calculation method for connecting piece at the connection node is added; - Seismic structural measures and relevant requirements of boiler steel structure, design of stiffening bar, boiler platform and stair and anti-rust and anti-corrosion treatment of boiler steel structure are added. This standard is proposed by and under the jurisdiction of National Technical Committee on Boilers and Pressure Vessels of Standardization Administration of China (SAC/TC 262). Drafting organizations of this standard: Subcommittee on Boiler Steel Structure of China Steel Construction Association, Shanghai power equipment Research Insitute. Chief drafting staff of this standard: Li Dasehng, Jia Tianxin, Sun Hongpeng, Ma Weiyan, Wang Guohong, Wang Yi, Ye Guoping, Dai Qingsheng, Li Liren, Meng Xianguo and Cheng Zhenlin. This standard is issued for the first time. Specification for Design of Boiler Steel Structures 锅炉钢结构设计规范 1 Scope This standard specifies the design principles and methods of bottom-supported and top-supported boiler steel structures. This standard is applicable to the design of bottom-supported and top-supported boiler steel structures. 2 Normative References The following normative documents contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of this standard. For dated references, subsequent amendments to (excluding amending errors in the text), or revisions of, any of these publications do not apply. However, all parties coming to an agreement according to this standard are encouraged to study whether the latest edition of the normative document is applicable. For undated references, the latest edition of the normative document applies. GB/T 700 Carbon Structural Steels (GB/T 700-2006, ISO 630: 1995, Structural Steels - Plates, Wide Flats, Bars, Sections and Profiles, NEQ) GB/T 1228 High Strength Bolts with Large Hexagon Head for Steel Structures [GB/T 1228-2006, ISO 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 High Strength Large Hexagon Nuts for Steel Structures (GB/T 1229-2006, ISO 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 High Strength Plain Washers for Steel Structures (GB/T 1230-2006, ISO 7416: 1984, Plain Washers, Chamfered, Hardened and Tempered for High Strength Structural Bolting, NEQ) GB/T 1231 Specifications of High Strength Bolts with Large Hexagon Head, Large Hexagon Nuts, Plain Washers for Steel Structures GB/T 1591 High Strength Low Alloy Structural Steels GB/T 3632 Sets of Torshear Type High Strength Bolt Hexagon Nut and Plain Washer for Steel Structures GB/T 5117 Carbon Steel Covered Electrodes GB/T 5118 Low Alloy Steel Covered Electrodes GB/T 5313 Steel Plate with Through-thickness Characteristics GB 50009 Load Code for the Design of Building Structures GB 50011 Code for Seismic Design of Buildings GB 50017-2003 Code for Design of Steel Structures GB 50205 Code for Acceptance of Construction Quality of Steel Structures 3 Symbols and Abbreviations 3.1 Action and effect F - the concentrated load; FEk and FEvk - the characteristic values of the total horizontal and vertical earthquake actions of the structure; Geq - the representative value of equivalent total gravity load of the structure when calculating the earthquake action; M - the bending moment; N - the axial force; P - the pretension of high strength bolt; the recoil force of safety valve; Q - the prying force; S - the design value of action effect combination; SE - the earthquake action effect; Sk - the effect of characteristic values of load and effect; R - the counter force of support; T - the applied tension; V - the shear force; ωk - the characteristic value of wind load; ω0 - the basic wind pressure; σ - the normal stress; σc - the local compression stress; τ - the shear stress; υ - the deflection. 3.2 Calculation indexes E - the elastic modulus of steel; Nbt, Nbv and Nbc - the design values for the tensile, shear and bearing capacity of a bolt; R - the design value for the resistance of structural member; f - the design values for the tensile, compressive and bending resistance of steel; fv - the design value for the shear strength of steel; fce - the design value for the bearing strength of steel end face; fy - the yield strength (or yield point) of steel; fbt, fbv and fbc - the design values for the tensile, shear and bearing strength of bolt; fwt, fwv and fwc - the design values for the tensile, shear and compressive strength of butt weld; fwf - the design values for the tensile, shear and compressive strength of fillet weld; fc - the design value for the axial compressive strength of concrete. 3.3 Geometrical parameters A - the gross sectional area; An - the net sectional area; I - the inertia moment of gross section; In - the inertia moment of net section; S - the area moment of gross section; W - the gross section modulus; Wn - the net section modulus; d - the diameter; d0 - the hole diameter; h - the height; he - the calculated thickness of fillet weld; hf - the weld leg dimension of fillet weld; i - the turning radius of section; l - the length or span; t - the thickness; λ - the slenderness ratio. 3.4 Calculation coefficients and others T - the natural vibration period of the structure; nf - the number of force-transmitting friction surfaces of high strength bolt; α - the horizontal seismic influence coefficient; the linear expansion coefficient; the moment coefficient of four-side-supported bottom plate; β - the moment coefficient of three-side-supported or two-side-supported bottom plate; βb - the coefficient of equivalent critical bending moment for the overall stability of beam; βf - the amplification coefficient for the design strength value of the front fillet weld; βgz - the gust coefficient at the height of z; βm and βt - the equivalent bending moment coefficient for the stability of bending member; βz - the gustiness factor at the height of z; β1 - the amplification coefficient for the design strength value of reduced stress; η - the adjustment coefficient; μ - the anti-sliding coefficient for the friction surface of high strength bolt; the calculated length coefficient of column; μs - the wind load shape coefficient; μz - the height variation coefficient of wind pressure; ξ - the pulsation enhancement coefficient of wind load; the parameter used to calculate the overall stability of beam; v - the pulsation influence coefficient of wind load; φz - the structural vibration mode coefficient; ζ - the Structural damping ratio; φ - the stability coefficient of axial compressive member; φb and φ′b - the overall stability coefficient of beam; γRE - the seismic adjustment coefficient of bearing capacity; ψ - the combination value coefficient. 4 General Requirements 4.1 This standard is formulated in order to implement the current national standard in the boiler steel structure design and achieve advanced technology, economic rationality, safety and usability and guaranteed quality by considering the particularity of boiler steel structure 4.2 Boiler steel structure shall support all components of boiler body and maintain the relative position between them, and shall also bear wind load, snow load, earthquake action and other load provided by other design organization through the agreement of boiler design organization acted on the boiler steel structure. Except the particular requirements, boiler steel structure shall not directly bear the dynamic load. 4.3 The boiler steel structure shall adopt limit state design method based on probability theory, adopt the design expression of partial coefficient for calculation and adopt limit state of bearing capacity and limit state of normal use for design. 4.4 If the boiler steel structure is designed based on the limit state of bearing capacity, the fundamental combination of load (action) effect shall be considered; where necessary, the occasional combination of load (action) effect shall be considered. If the boiler steel structure is designed based on the limit state of normal use, the characteristic combination of load (action) effect shall be considered. 4.5 The boiler steel structure in area with seismic fortification intensity of Degree 6 or above shall be subjected to seismic design. This standard is applicable to the design of boiler steel structure with seismic fortification intensity of Degrees 6~9. If the intensity is greater than Degree 9, it shall be in accordance with the relevant requirements. 4.6 Checking calculation of wind resistance shall be carried out to the boiler steel structure arranged in the open air or closed tightly. 4.7 The member shall avoid high temperature (above 150℃) action as possible, as for the member subjected to high temperature action for long term, suitable steel shall be selected and meanwhile necessary thermal insulation or cooling measures shall be taken. 4.8 During the design of boiler steel structure set at cold area, measures shall be taken to improve the brittle fracture resistance of steel structure. 4.9 No matter what connection type is adopted for the node of boiler steel structure, where the node is regarded as rigid connection, it shall meet the assumption that the intersection angle of member at node point is unchanged in load-bearing process, at the same time, the connection shall be provided with sufficient strength to bear all the most unfavorable internal force transmitted from the intersectional member end; where the node is regarded as hinged connection, the connection shall be provided with sufficient rotation capacity but it shall be able to transmit the horizontal shear force and axial force effectively. 4.10 Unless otherwise specified, the importance coefficient γ0 of boiler steel structure shall be 1.0. 4.11 The natural environmental conditions required for design of boiler steel structure include: a) Basic wind pressure; b) Ground roughness category; c) Reference snow pressure; d) Seismic fortification intensity (design basic seismic acceleration); e) Design earthquake group; f) Site category; g) Working temperature. 4.12 The design of boiler steel structure shall be in accordance with the supply contract and technical agreement signed with the user and shall cooperate closely and intercoordinate with other design organization.

Foreword I 1 Scope 2 Normative References 3 Symbols and Abbreviations 4 General Requirements 5 Requirements for Material, Design Index and Structure (Member) Deformation 6 Arrangement of Boiler Steel Structure 7 Action and Its Effect Combination 8 Static Analysis 9 Beam Design 10 Column Design 11 Design of Brace System 12 Connection Design 13 Seismic Structural Measures and Relevant Requirements of Boiler Steel Structure 14 Stiffening Bar Design 15 Design of Boiler Platform and Stair 16 Anti-rust and Anti-corrosion Treatment of Boiler Steel Structure

锅炉钢结构设计规范 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 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，ISO 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，ISO 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，ISO 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，ISO 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 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 E——钢材的弹性模量； Nbt、Nbv、Nbc——一个螺栓的抗拉、抗剪和承压承载力设计值； R——结构构件抗力的设计值； f——钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值； fv——钢材的抗剪强度设计值； fce——钢材的端面承压强度设计值； fy——钢材的屈服强度(或屈服点)； fbt、fbv、fbc——螺栓的抗拉、抗剪和承压强度设计值； fwt、fwv、fwc——对接焊缝的抗拉、抗剪和抗压强度设计值； fwf——角焊缝的抗拉、抗剪和抗压强度设计值； fc——混凝土轴心抗压强度设计值。 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。 3.4计算系数及其他 T——结构自振周期； nf——高强度螺栓的传力摩擦面数目； α——水平地震影响系数；线膨胀系数；四边支承底板弯矩系数； β——三边或二边支承底板弯矩系数； βb——梁整体稳定的等效临界弯矩系数； βf——正面角焊缝的强度设计值增大系数； βgz——高度z处的阵风系数； βm、βt——压弯构件稳定的等效弯矩系数； βz——高度z处的风阵系数； β1——折算应力的强度设计值增大系数； η——调整系数； μ——高强度螺栓摩擦面的抗滑移系数；柱的计算长度系数； μs——风荷载体型系数； μz——风压高度变化系数； ξ——风荷载脉动增大系数；用于计算梁整体稳定的参数； v——风荷载脉动影响系数； φz——结构振型系数； ζ——结构阻尼比； φ——轴心受压构件的稳定系数； φb、φ′b——梁的整体稳定系数； γRE——承载力抗震调整系数； ψ——组合值系数。 4 一般要求 4.1 为了在锅炉钢结构设计中贯彻执行国家现行标准，并考虑锅炉钢结构的特殊性，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，特制定本标准。 4.2锅炉钢结构要支承锅炉本体各部件，并维持它们之间的相对位置，还要承受风荷载、雪荷载和地震作用，以及其他设计单位提供并经锅炉设计单位同意作用在锅炉钢结构上的荷载。除特殊要求外，锅炉钢结构不考虑直接承受动力荷载。 4.3锅炉钢结构应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按承载能力极限状态设计锅炉钢结构时，应考虑荷载(作用)效应的基本组合，必要时应考虑荷载(作用)效应的偶然组合。按正常使用极限状态设计锅炉钢结构时，应考虑荷载(作用)效应的标准组合。 4.5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。本标准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，应按相关规定执行。 4.6露天布置和紧身封闭的锅炉钢结构应进行抗风验算。 4.7构件应尽量避免高温(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，还应对其采取必要的隔热或冷却措施。 4.8设于寒冷地区的锅炉钢结构，在设计时应采取措施提高钢结构的抗脆断能力。 4.9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。 4.10 除另有规定外，锅炉钢结构的结构重要性系数γ0取1.0。 4.11 锅炉钢结构设计时所需的自然环境条件有： a)基本风压值； b)地面粗糙度类别； c)基本雪压值； d)抗震设防烈度(设计基本地震加速度)； e)设计地震分组； f)场地类别； g)工作温度。 4.12锅炉钢结构在设计时应执行与用户签订的供货合同和技术协议，应与锅炉本体其他专业和其他设计单位密切配合，相互协调。 5材料、设计指标和结构(构件)变形的规定 5.1 为保证锅炉钢结构的承载能力和防止在一定条件下出现脆性破坏，应选用合适的钢材。锅炉钢结构的主要承重结构宜采用Q235钢和Q345钢，其质量标准应分别符合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主要承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度、冷弯试验和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构还应具有碳含量的合格保证。 5.3重要的受拉或受弯的焊接结构构件中，钢材应具有常温冲击韧性的合格保证(B级)。 5.4 采用焊接连接的钢结构，当钢板厚度不小于50 mm且承受沿板厚方向的拉力时，其材质应符合GB/T 5313中Z15级的规定。 5.5顶板板梁板厚大于40 mm时，宜要求原材料以正火状态供货。 5.6地脚锚栓可选用Q235钢或Q345钢。 5.7高强度螺栓连接副应符合GB/T 1228、GB/T 1229、GB/T 1230、GB/T 1231或GB/T 3632的规定，其材料和力学性能见表1。 表1 高强度螺栓、螺母、垫圈的材料和力学性能 类 别 性能等级 推荐材料 力学性能 屈服强度/(N/mm2) 抗拉强度/(N/mm2) 洛氏硬度/HRC 大六角头高强度螺栓连接副 螺栓 8.8S 45,35 ≥660 830～1 030 24～31 10.9S 20MnTiB，40B，35VB ≥940 1 040～1 240 33～39 螺母 8H 35 ≤22 10H 45,35,15MnVB ≤28 垫圈 35～45HRC 45,35 35～45 扭剪型 高强度螺栓连接副 螺栓 10.9S 20MnTiB ≥940 1 040～1 240 33～39 螺母 10H 45,35,15MnVB ≤28 垫圈 35～45HRC 45,35 35～45 5.8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现行国家标准的规定。 5.9钢材的强度设计值应按表2和表3采用。 表2 钢材的强度设计值 单位为牛每平方毫米 钢 材 抗拉、抗压和抗弯f 抗剪fv 端面承压(刨平顶紧)fcc 牌号 厚度或直径/mm Q235钢 ≤16 215 125 325 >16～40 205 120 325 >40～60 200 115 325 >60～100 190 110 325 Q345钢 ≤16 310 180 400 >16～35 295 170 400 >35～50 265 155 400 >50～100 250 145 400 表3 钢铸件强度设计值 单位为牛每平方毫米 钢 号 抗拉、抗压和抗弯f 抗剪fv 端面承压(刨平顶紧)fcc ZG200—400 155 90 260 ZG230—450 180 105 290 ZG270—500 210 120 325 5.10焊缝的强度设计值应按表4采用。 表4 焊缝的强度设计值 单位为牛每平方毫米 焊接方法和焊条型号 构件钢材 对接焊缝 角焊缝 牌号 厚度或直径/ mm 抗压fcw 焊缝质量为下列等级时，抗拉ftw 抗剪fvw 抗拉、抗压 和抗剪ffw 一级/二级 三级 自动焊、半自动焊和E43型焊条的手工焊 Q235钢 ≤16 215 215 185 125 160 >16～40 205 205 175 120 160 >40～60 200 200 170 115 160 >60～100 190 190 160 110 160 自动焊、半自动焊和E50型焊条的手工焊 Q345钢 ≤16 310 310 265 180 200 >16～35 295 295 250 170 200 >35～50 265 265 225 155 200 >50～100 250 250 210 145 200 注1：自动焊和半自动焊所采用的焊丝和焊剂，应保证其熔敷金属的力学性能不低于现行国家标准中相关的规定。 注2：焊缝质量等级应符合GB 50205的规定。其中厚度小于8 mm钢材的对接焊缝，不应采用超声探伤确定焊缝质量等级。 注3：对接焊缝抗弯受压区强度设计值取fcw，抗弯受拉区强度设计值取ftw。 注4：表中厚度是指计算点的钢材厚度，对轴心受力构件是指截面中较厚板件的厚度。 5.11 螺栓连接的强度设计值应按表5采用。 表5 螺栓连接的强度设计值 单位为牛每平方毫米 螺栓的钢材牌号(或性能等级)和构件的钢材牌号 普通螺栓 锚栓 承压型连接高强度螺栓 C级螺栓 A级、B级螺栓 抗拉fbt 抗剪fbv 承压fbc 抗拉fbt 抗剪fbv 承压 fbc 抗拉 fat 抗拉fbt 抗剪fbv 承压 fbc 普通螺栓 4.6级 4.8级 170 140 5.6级 210 190 8.8级 400 320 锚栓 Q235钢 140 Q345钢 180 承压型连接 8.8级 400 250 高强度螺栓 10.9级 500 310 构件 Q235钢 305 405 470 Q345钢 385 510 590 注1：A级螺栓用于d≤24 mm和L≤10d或L≤150 mm(按较小值)的螺栓；B级螺栓用于d>24 mm和L>10d或L>150 mm(按较小值)的螺栓。d为公称直径，L为螺杆公称长度。 注2：A级、B级螺栓孔的精度和孔壁表面粗糙度，C级螺栓孔的公差和孔壁表面粗糙度，均应符合GB 50205的规定。 5.12单面连接的单角钢以及施工条件较差的高空安装焊缝，其强度设计值应乘以相应的折减系数，折减系数应按表6采用。 表6 强度设计值折减系数 结构构件或连接情况 折减系数 单面连接的单角钢 按轴心受力计算强度和连接 0.85 按轴心受压计算稳定性 等边角钢 0.6+0.001 5λ且≤1.0 短边相连的不等边角钢 0.5+0.002 5λ且≤1.0 长边相连的不等边角钢 0.70 无垫板的单面施焊对接焊缝 0.85 施工条件较差的高空安装焊缝 0.90 注1：λ为长细比，对中间无联系的单角钢压杆，应按最小回转半径计算，当λ<20时，取λ=20。 注2：当几种情况同时存在时，折减系数应连乘。 5.13钢材和钢铸件的物理性能指标应按表7采用。 表7 钢材和钢铸件的物理性能指标 弹性模量E/(N/mm2) 剪切模量G/(N/mm2) 线膨胀系数α(以每℃计) 质量密度ρ/(kg/m3) 206×103 79×103 12×10-6 7 850 5.14当使用材料与设计不符时，设计者需对代用材料进行审核。代用材料以不降低产品质量为前提，应遵循以下规定： a) 钢材力学性能的保证项目中，仅有一项不合格者，可按以下原则处理： 1)抗拉强度比标准规定的数值低5％以内允许使用。 2)屈服强度比标准规定的数值低5％以内，可按屈服强度比例折减其强度设计值使用。 3)伸长率比标准规定的数值低3％以内允许使用。 4) 冷弯折角为150°<α<180°时，允许在次要构件上使用。 5) 冲击韧性不允许降低。 b) 钢材的化学成分(硫、磷)应在允许的偏差之内，焊接结构的钢材含碳量不能超标。 c) 材料规格不符合图样要求时，可按以下原则处理： 1) 当代用材料的化学成分和力学性能与原设计图样一致或同一级别时可以代用。 2) 当材质、规格不同时，经复核，构件的强度、刚度和稳定性满足设计要求后可以代用。 3) 当材质、规格变化后，应满足原设计结构要求和使用的需要。 4) 当材料代用后构件的断面变化较大时，应考虑相邻构件内力变化的影响。 5) 当以不同材质代用时，对熔焊金属材料应作相应变动。 5.15为了不影响结构或构件的正常使用和观感，应对结构或构件的变形(位移或挠度)规定相应的限值。当有实践经验或有特殊要求时，可根据不影响正常使用和观感的原则进行适当的调整。计算结构或构件的变形时，可不考虑螺栓孔引起的截面削弱。 a) 结构水平位移不宜超过表8所列容许值。 表8 结构水平位移容许值 参与作用类别 顶点位移容许值 层间位移容许值 永久荷载 H/500 h/400 风荷载 H/500 h/400 地震作用 H/400 h/300 注：H为自基础顶面至柱顶的总高度，h为层高。 b) 在永久荷载和可变荷载作用下，梁的挠度值不宜超过表9所列容许值。 表9 梁挠度容许值 梁的类别 容许值 顶板主梁 l/850 顶板次梁和支承预热器的梁 l/750 顶板其他梁及柱间梁 l/500 一般小梁 l/350 平台梁和梯梁 l/250 注：l为梁的总跨度。 5.16除塔式锅炉钢结构外，基础的差异沉陷不应大于相邻柱距的1/500。 6锅炉钢结构的布置 6.1 锅炉钢结构的分类 6.1.1 锅炉钢结构按锅炉本体部件的固定方式，可分为支承式和悬吊式；按锅炉钢结构本身的结构特点，可分为框架式和桁架式；按锅炉钢结构与锅炉房的关系，可分为独立式和联合式。 6.1.2支承式锅炉钢结构常用于设有重型炉墙或轻型炉墙的中小容量锅炉。其特点是锅炉本体部件的绝大部分的荷载都支承在锅炉钢结构上。 6.1.3 悬吊式锅炉钢结构常用于具有敷管炉墙的大中容量锅炉。其特点是锅炉本体主要部件通过吊杆悬吊在炉顶梁格上，但其尾部受热面具有支承部分。 6.1.4框架式锅炉钢结构是由柱和梁刚性连接组成的空间结构。此种结构抵抗水平作用的能力较差，水平位移大。但对于轻型炉墙锅炉，都设有金属框架护板，柱和梁与护板一起组成一个刚性盘体，因此整个结构刚度大，具有较好的抵抗水平作用的能力。 6.1.5桁架式锅炉钢结构由多片平面桁架组成。这种结构金属耗量低，整体刚度大，水平位移小，有利于抵抗水平作用。 6.1.6独立式锅炉钢结构与锅炉厂房结构之间没有任何联系，是一个完全独立的受力体系。通常宜采用此种形式。 6.1.7联合式锅炉钢结构与锅炉厂房结构之间有一定的联系，如炉顶梁格直接放置在锅炉厂房结构上，或锅炉钢结构与锅炉厂房结构之间有若干联接，当一个结构受载时，将影响另一个结构。联合式锅炉钢结构一般情况下不宜采用。 6.2锅炉钢结构的布置原则 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。平面和立面布置应规则、对称，并应具有良好的整体性，尽量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，承受和传递水平力，避免压杆的侧向失稳，以及保证结构安装时的稳定，应根据结构的不同情况，设置可靠的支撑系统。 6.2.3锅炉钢结构的布置应考虑以下各项： a) 满足锅炉本体及附属设备的支吊、安装、运行和维护所需的空间和通道。 b) 当有抗震和抗风要求时，宜选用桁架式锅炉钢结构。 c) 结构应考虑经济性要求： 1) 锅炉钢结构及其组成构件应结构简单、制造方便； 2) 设置必要的构件：锅炉钢结构应设置为保持其强度、刚度和稳定性所必需的构件； 3)直接传递荷载：构件应传力明确，使荷载以最短的途径通过梁、柱和支撑传至基础； 4)柱和梁的布置应力求柱的数量为最少，梁的长度不宜过长，应对柱、梁的布置进行分析和比较，采用最经济的方案； 5) 尽量使构件具有兼用性，充分利用构件的特性，使构件承担多项作用。 d)易于运输和安装：构件应尽量避免运输超重、超限，易于安装就位。 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。 6.2.6 锅炉钢结构宜采用双排柱布置，合理确定内外柱的距离，同时协调前后部分的关系(图1)。有时也可采用单排柱布置(图2)，这时要求柱沿两个主轴方向都能构成必要的结构，以保证柱横纵方向的稳定。 图1 双排柱布置 图2单排柱布置 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，同一层梁的标高应尽可能一致，梁的布置不宜过密，且距离尽量均匀。 6.2.8炉顶梁格的主梁宜横向布置，有时也可采用纵向布置。纵向布置可以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。 6.2.9炉顶梁格的次梁与主梁可采用平接或低接两种连接方式(图3)。 主梁 次梁 平接 主梁 次梁 低接 图3炉顶梁格的连接 6.2.10平台标高与各种门、孔标高的距离宜在800 mm～1 200 mm左右，以便于操作。但在综合考虑各种因素和不能满足同时兼顾多个孔门时，可根据实际情况确定平台的标高。 7作用及其效应组合 7.1 竖向荷载 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；保温绝热材料，管内介质及积灰、积渣等自重。 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，这些荷载主要包括下述内容： 1)电厂工艺专业： ——煤粉管道和油系统管路； ——烟风道； ——汽水管道； ——电缆桥架； ——检修安装用单轨吊车； ——工艺专业作用到锅炉钢结构上的其他永久荷载。 2)电厂土建专业： ——锅炉房屋盖及锅筒小室； ——汽机房、除氧间、煤仓间作用到锅炉钢结构的荷载； ——运转层平台、给煤机平台和其他防雨大平台； ——锅炉房紧身封闭； ——电梯井； ——土建专业作用到锅炉钢结构上的其他永久荷载。 7.1.2可变荷载包括所有作用在锅炉钢结构上和锅炉平台、运转层、炉顶上的活荷载以及雪荷载。 7.1.3锅炉钢结构荷载的取值原则： a) 锅炉钢结构自重标准值：应按结构件的设计尺寸与材料单位体积的自重计算确定。 b) 平台荷载： 1)作用在锅炉钢结构上的运转层混凝土平台的荷载应由电站设计部门提供。一般可取自重标准值4 kN/m2，活荷载标准值8 kN/m2。对于正常使用极限状态作用效应的标准组合，运转层活荷载标准值可乘以折减系数0.6。 2) 检修平台活荷载标准值4 kN/m2，通行平台活荷载标准值2 kN/m2，梯间平台活荷载标准值3.5 kN/m2。 c)屋面荷载：锅炉屋盖宜采用轻型结构，自重标准值宜按0.5 kN/m2计算，活荷载标准值应按0.5 kN/m2计算。对支承轻屋面的构件或结构(檩条、屋架、框架等)，当仅有一个可变荷载，且受荷水平投影面积超过60 m2时，屋面均布活荷载标准值应取0.3 kN/m2。雪荷载按当地气象资料采用。屋面活荷载不与雪荷载同时组合。 7.2风荷载 7.2.1 垂直于锅炉钢结构表面上的风荷载标准值，应按式(1)～式(2)计算： a) 当计算主要承重结构时： ωk=βzμsμzω0 …………………………(1) 式中： ωk——风荷载标准值，单位为千牛每平方米(kN/m2)； βz——高度z处的风振系数； μs——风荷载体型系数； μz——风压高度变化系数； ω0——基本风压，单位为千牛每平方米(kN/m2)。 b) 当计算围护结构时： ωk=βgzμsμzω0 …………………………(2) 式中： βgz——高度z处的阵风系数。 7.2.2基本风压ω0一般按当地空旷平坦地面上10 m高度处10 min平均的风速观测数据，经概率统计得出50年一遇最大值确定的风速υ0(m/s)，再考虑相应的空气密度，按式(3)确定的风压： …………………………(3) 式中： ρ——空气密度，单位为千克每立方米(kg/m3)。 锅炉钢结构的基本风压应由用户提供，也可按GB 50009给出的该地区50年一遇的风压采用，但不得小于0.3 kN/m2。 7.2.3对于平坦或稍有起伏的地形，风压高度变化系数μz应根据地面粗糙度类别按表10确定。地面粗糙度可分为A、B、C、D四类： A类——指近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区； B类——指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区； C类——指有密集建筑群的城市市区； D类——指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。 对建于山区的锅炉钢结构，风压高度变化系数μz除按平坦地面的粗糙度类别由表10确定外，还应考虑地形条件的修正，修正系数应符合GB 50009的规定。 表10风压高度变化系数μz 离地面或海平面高度/m 地面粗糙度类别 A B C D 5 1.17 1.00 0.74 0.62 10 1.38 1.00 0.74 0.62 15 1.52 1.14 0.74 0.62 20 1.63 1.25 0.84 0.62 30 1.80 1.42 1.00 0.62 40 1.92 1.56 1.13 0.73 50 2.03 1.67 1.25 0.84 60 2.12 1.77 1.35 0.93 70 2.20 1.86 1.45 1.02 80 2.27 1.95 1.54 1.11 90 2.34 2.02 1.62 1.19 100 2.40 2.09 1.70 1.27 150 2.64 2.38 2.03 1.61 200 2.83 2.61 2.30 1.92 7.2.4锅炉钢结构风荷载体型系数μs和局部风压体型系数应符合GB 50009的规定。一般矩形平面的锅炉钢结构风荷载体型系数可按图4选用。 图4矩形平面锅炉钢结构的风荷载体型系数 7.2.5风振系数βz： 一般情况下，取βz=1.0。当锅炉钢结构高度大于100 m或高宽比H/B≥5时，应考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响。 风振系数βz按式(4)计算： …………………………(4) 式中： ξ——脉冲增大系数，应按表11确定； υ——脉动影响系数，可按表12确定； φz——振型系数，可按表13确定； μz——风压高度变化系数。 表11 脉动增大系数ξ ω0T12/(kN·s2/m2) 0.01 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.20 0.40 0.60 ξ 1.47 1.57 1.69 1.77 1.83 1.88 2.04 2.24 2.36 ω0T12/(kN·s2/m2) 0.80 1.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 20.00 30.00 ξ 2.46 2.53 2.80 3.09 3.28 3.42 3.54 3.91 4.14 注1：计算ω0T12时，对地面粗糙度B类地区可直接代入基本风压，而对A类、C类和D类地区应按当地基本风压分别乘以1.38、0.62和0.32后代入。 注2：T1为锅炉钢结构基本自振周期。 表12 脉动影响系数v H/B 地面粗糙度类别 总高度H/m 50 100 150 200 3.0 A 0.51 0.49 0.42 0.41 B 0.50 0.49 0.46 0.43 C 0.49 0.49 0.48 0.46 D 0.46 0.49 0.49 0.48 5.0 A 0.53 0.51 0.49 0.46 B 0.53 0.52 0.50 0.48 C 0.50 0.52 0.52 0.50 D 0.48 0.52 0.53 0.53 8.0 A 0.54 0.53 0.51 0.48 B 0.53 0.54 0.52 0.50 C 0.51 0.54 0.53 0.52 D 0.48 0.54 0.53 0.55 表13振型系数φz 相对高度z/H 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 φz 0.02 0.08 0.17 0.27 0.38 0.45 0.67 0.74 0.86 1.00 7.2.6计算围护结构风荷载时的阵风系数βgz应按表14确定。 表14 阵风系数βgz 离地面高度/m 地面粗糙度类别 A B C D 5 1.69 1.88 2.30 3.21 10 1.63 1.78 2.10 2.76 15 1.60 1.72 1.99 2.54 20 1.58 1.69 1.92 2.39 30 1.54 1.64 1.83 2.21 表14(续) 离地面高度/m 地面粗糙度类别 A B C D 40 1.52 1.60 1.77 2.09 50 1.51 1.58 1.73 2.01 60 1.49 1.56 1.69 1.94 70 1.48 1.54 1.66 1.89 80 1.47 1.53 1.64 1.85 90 1.47 1.52 1.62 1.81 100 1.46 1.51 1.60 1.78 150 1.43 1.47 1.54 1.67 200 1.42 1.44 1.50 1.60 7.2.7风荷载的分配： 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，并将其作用到锅炉钢结构的相应位置上。此时锅炉钢结构各节点所承受的风荷载应按有关规定采用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，一般不会损坏或不需修理即可继续使用；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，经一般修理或不需修理仍可继续使用；当遭受高于本地区抗震设防烈度预估的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重损坏。 7.3.2抗震设防烈度必须按国家规定权限审批、颁发的文件(图件)确定，一般情况下可采用中国地震动参数区划图的地震基本烈度。 7.3.3抗震设防烈度6度建于Ⅳ类场地属于乙类建筑的锅炉钢结构，7度和7度以上的锅炉钢结构，应进行多遇地震作用下的截面抗震验算。 对于结构布置不规则且具有明显薄弱层，或高度大于150 m，或建于9度地区属于乙类建筑的锅炉钢结构应进行罕遇地震作用下的弹塑性变形验算。 抗震设防烈度为6度时，除建于Ⅳ类场地属于乙类建筑的锅炉钢结构外，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。 7.3.4单机容量为300 MW及以上或规划容量为800 MW及以上的电厂锅炉钢结构属乙类建筑，其地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求。一般情况下，其抗震措施为：当抗震设防烈度为6度～8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高1度的要求；当抗震设防烈度为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求。 当电厂锅炉钢结构属丙类建筑时，锅炉钢结构的地震作用和抗震措施应符合本地区抗震设防烈度的要求。 建筑场地为I类场地时，属于乙类建筑的锅炉钢结构应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施，丙类建筑应允许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，但抗震设防烈度为6度时不降低，仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施。