核电厂钢格栅的设计

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钢格栅是一种承载扁钢与横杆按照一定的间距正交组合,通过焊接或压锁加以固定的开敞式钢构件。钢格作为核电厂房中常用的钢构件,多用做核电厂钢平台的平台板,其特殊的核安全敏感性及工作(job)环境的特殊性(particularity),对核电厂钢格的设计(Design),包括荷载及荷载组合,抗震设计、固定节点设计和防护要求等提出了更高的的要求。

一、钢格栅设计要求
1、钢格栅的设计(Design)荷载和荷载组合
钢格栅的设计荷载主要包括恒载、活载和地震荷载。钢格栅的设计恒载除了要考虑钢格栅的自重外还应包括可能存在的小型设备(shèbèi)和管道、电缆及电缆桥架、风管及其支撑的自重。平台钢格栅的设计荷载包括考虑楼面荷载、堆积荷载、设备操作荷载、维修(wéi xiu)荷载的均布荷载。核电厂钢格栅设计需考虑地震荷载的作用,设计要求明显高于民用钢格栅。
2、钢格栅的抗震设计(Design)
钢格栅作为钢平台的平台板,需要根据钢平台的抗震要求考虑地震荷载的作用(role),保证平台板在地震工况下满足使用要求。钢格栅构件验算时需考虑竖向地震荷载的作用,不锈钢(不锈耐酸钢)钢格栅固定节点设计时需考虑竖向地震荷载和水平地震荷载的作用。
钢格栅验算中的地震荷载计算多采用等效静力法,其地震加速取值通常可取相应楼面的反应(reaction)谱峰值,同时考虑(consider)多模态的影响还需乘以1.5的放大系数。
在进行地震作用(role)计算时,无论水平方向还是竖向方向的地震作用,恒载荷均全部转换成结构质量(Mass),计算水平地震作用时,将25%的活载荷转换成结构质量,计算竖向地震作用时,将全部的活载荷转换成结构质量。
3、钢格栅的选用及核算
钢格栅设计(Design)时一般根据板跨和荷载初步拟定承载扁钢的截面及间距,优先选用国家标准中的标准钢格栅规格(specifications)。如钢格栅有特殊要求,而现有的规格无法满足时,可根据需求设计承载扁钢的截面及间距。
根据初步拟定的承载扁钢布置,对各个荷载组合作用下承载扁钢的抗弯能力(strength)、抗剪强度以及挠度进行验算,并根据验算结果对承载扁钢的截面及间距进行调整。钢格栅尽量单跨布置,所有荷载性能的计算仅考虑承载扁钢的作用而忽略横杆,取单根承载扁钢进行验算时,其上荷载取承载扁钢中心间距宽度板带范围(fàn wéi)内的荷载。
4、钢格栅固定节点设计
为了防止钢格栅坠落或者位移过大对周围设备和管道造成损坏,核电厂钢格栅需通过有效的固定节点固定在支撑结构(Structure)上。钢格栅板又叫钢格板,格栅板是用扁钢按照一定的间距和横杆进行交叉排列,并且焊接成中间带有方形格子的一种钢铁制品,主要用来做水沟盖板,钢结构平台板,钢梯的踏步板等,横杆一般采用经过扭绞的方钢。钢格栅与支撑结构常见的连接方式有焊接固定和安装(ān zhuāng)夹固定两种。钢格栅经常会受人的走动或者机械(machinery)的振动等动荷载作用(role),如果采用安装夹固定方式固定,安装夹的螺栓难免产生滑动而使钢格栅处于松动状态,使结构存在安全(safe)隐患。因此设计核电厂钢格栅平台板固定节点时,永久性和偶尔拆卸的钢格栅可采用焊接固定形式,焊接缝连接永久固定,不会松脱,是最安全的固定方式,但焊缝会破坏钢格栅的防护涂层,并且修补时不便,有拆卸要求的钢格栅可采用在承载扁钢间焊接节点板,通过螺栓与支护结构连接的固定固定方式。每件钢格栅的固定节点不少于4处。验算固定节点时应同时考虑竖向地震荷载和水平地震荷载的作用。
二、钢格栅的布置和设计
核电厂设备和管线布置复杂、管线穿过钢格平台板的情况较多,因此钢格栅的分块应根据管线开孔合理布置,并充分考虑(consider)开孔对钢格栅承载力的消弱影响。格栅板规格互锁免焊钢格板的两个方向全部是扁钢,先在扁钢上冲孔或槽口,再将的扁钢上穿入扁钢预制的槽口内,在扶住锁紧,该产品美观,但是强度不高。钢格栅平台板上下的设备和管线应连接在相应的辅助结构上,不应直接连接在钢格平台板上。钢格栅中如有切口开孔,钢格栅余下的面积应能满足设计荷载的要求。当钢格栅上开有较大的空洞时,需对钢格栅的承载力进行复核(审查核对),无法满足要求时可在开孔周围增加辅助次梁,必要时还需在辅助次梁上增设固定节点。
确定钢格栅上穿管预留孔的尺寸时,要考虑钢格栅的加工和安装(ān zhuāng)偏差的影响,同时需考虑管线安装偏差的影响。冷镀锌格栅板由负载扁钢和横杆按一定间距经纬排列,在高压电阻焊机上焊接而成原板,经切割、切口、开孔、包边等工序深加工,表面冷镀锌处理,研制成客户所需要的产品。如果管道有震动,需另外预留出满足要求的间隙。为了防止物体通过平台钢格栅坠落产生危险,平台钢格栅应没有任何大于钢格栅净空间(Space)隙的缺口,并且钢格栅的净空间隙不能让直径35毫米的球体通过下落。在工作(job)平台下方有人活动时,钢格栅的净空间隙不能让直径20毫米的球体通过下落,否则应采取其他适当的措施保证同等的安全。
钢格栅设计时,板间及板到墙边要预留出适当的间隙,避免因加工和安装偏差导致钢格栅无法正常安装。
三、钢格栅防护要求
核电厂的工作(job)环境较复杂,当钢平台受高温作用或位于辐照控制区时,钢格栅表面的保护层需满足相应环境的要求。

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