核電廠鋼格柵板設計概述

趙媛媛 馬 波 楊 陽

上海核工程研究設計院

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核電廠鋼格柵板設計概述

趙媛媛 馬 波 楊 陽

上海核工程研究設計院

摘 要：本文對核電廠鋼格柵板設計要求，包括荷載及荷載組合、抗震設計、固定節點設計、布置要求、構造要求及防護要求等方面進行概述。

關鍵詞：核電廠；鋼格柵板；抗震

1概述

鋼格柵板是一種由承載扁鋼與橫桿按照一定的間距正交組合，通過焊接或壓鎖加以固定的開敞板式鋼構件。鋼格柵作為核電廠房中常用的鋼構件，多用做核電廠鋼平臺的平臺板，其特殊的核安全敏感性及工作環境的特殊性，對核電廠鋼格柵板設計，包括荷載及荷載組合﹑抗震設計﹑固定節點設計和防護要求等方面提出了高于工民用鋼格柵板的要求。

2設計要求

2.1鋼格柵板的設計荷載和荷載組合

鋼格柵板的設計荷載主要包括恒載﹑活載和地震荷載。鋼格柵板的設計恒載除了要考慮鋼格柵板自重外還應包括可能存在的小型設備和管道﹑電纜及電纜橋架﹑風管及其支撐的自重。鋼格柵板的設計活載包括考慮樓面荷載﹑堆積荷載﹑設備操作荷載﹑維修荷載的均布荷載。核電廠鋼格柵板設計需考慮地震荷載的作用，設計要求明顯高于民用鋼格柵板。鋼格柵板的地震荷載具體見2.2節。

鋼格柵板的設計荷載組合需根據鋼平臺的抗震要求選用相應規范的適用荷載組合。

2.2鋼格柵板的抗震設計

鋼格柵板作為鋼平臺的平臺板，需要根據鋼平臺的抗震要求考慮地震荷載的作用，保證平臺板在地震工況下滿足使用要求。鋼格柵板構件驗算時需考慮豎向地震荷載的作用，鋼格柵板固定節點設計時需考慮豎向地震荷載和水平地震荷載的作用。

鋼格柵板驗算中的地震荷載計算多采用等效靜力法，其地震加速度取值通常可保守取相應樓面的反應譜峰值，同時為考慮多模態的影響還需乘以1.5的放大系數。

在進行地震作用計算時，無論是計算水平方向還是豎直方向的地震作用，恒荷載均全部轉換成結構質量；計算水平地震作用時，將25%的活荷載轉換成結構質量；計算豎向地震作用時，將全部的活荷載轉換成結構質量。

2.3 鋼格柵板的選用及核算

鋼格柵板設計時一般先根據板跨和荷載初步擬定承載扁鋼的截面及間距，優先選用《鋼格柵板及配套件 第一部分：鋼格柵板》（YB T4001.1-2007）中的標準鋼格柵板規格。如對鋼格柵板有特殊要求（如流通率等），而現有規格無法滿足時，可根據需求自行設計承載扁鋼的截面及間距。

根據初步擬定的承載扁鋼布置，對各個荷載組合作用下承壓扁鋼的抗彎強度﹑抗剪強度以及撓度進行驗算，并根據驗算結果對承載扁鋼的截面及間距進行調整。鋼格柵板盡量單跨布置，所有荷載性能的計算僅考慮承載扁鋼的作用而忽略橫桿，取單根承載扁鋼進行驗算時，其上荷載取承載扁鋼中心間距寬度板帶范圍內的荷載。

2.4鋼格柵板的固定節點設計

為了防止鋼格柵板墜落或位移過大對周圍設備和管道造成損壞，核電廠鋼格柵板需通過有效的固定節點固定在支承結構上。鋼格柵板與支承結構的連接方式常見的有焊接固定和鞍形夾具固定兩種。鋼格柵平臺板經常會受人的走動或者機械的振動等動荷載作用，如果采用鞍形夾安裝方式固定，鞍形夾的螺栓難免產生滑動而使鋼格柵板處于松動狀態，使結構存在安全隱患。因此設計核電廠鋼格柵板平臺板固定節點時，永久性和偶爾拆卸的鋼格柵板可采用焊接固定形式，焊縫連接永久固定，不會松脫，是最安全的固定方式，但焊縫會破壞鋼格柵板的防護涂層，并且修補時較不便；有拆卸要求的鋼格柵板可采用在承壓扁鋼間焊接節點板，通過螺栓與支承結構連接的固定方式。每件鋼格柵板的固定節點應不少于4處。驗算固定節點時應同時考慮豎向地震荷載和水平地震荷載的作用。

3鋼格柵板的布置和設計

核電廠設備和管線布置復雜，管線（包括核級管道）穿過鋼格柵平臺板的情況較多，因此鋼格柵平臺板的分塊應根據管線開孔合理布置，并充分考慮開孔對鋼格柵板承載力的削弱影響。鋼格柵平臺板上下的設備和管線應連接在相應的輔助結構上，不應直接連接在鋼格柵平臺板上。鋼格柵板中如有切口﹑開孔，鋼格柵板余下的面積應能滿足設計荷載的要求。當鋼格柵板上開有較大孔洞時，需對鋼格柵板的承載能力進行復核，無法滿足要求時可在開孔周圍增設輔助次梁，必要時還需在輔助次梁上增設固定節點。

確定鋼格柵板上穿管預留孔的尺寸時，要考慮鋼格柵板加工和安裝偏差的影響，同時需考慮管線安裝偏差的影響。如果管道有振動，需另外預留出滿足要求的間隙。為防止物體通過平臺鋼格柵板墜落產生危險，平臺鋼格柵板應沒有任何大于鋼格柵板凈空間隙的缺口，并且鋼格柵板凈空間隙不能讓直徑35mm的球體通過下落。在工作平臺下方有人活動時，鋼格柵板凈空間隙不能讓直徑20mm的球體通過下落，否則應采取其他適當措施保證同等的安全水平。

鋼格柵板設計時，板間及板到墻邊要預留出適當的間隙，避免因加工和安裝偏差導致鋼格柵板無法正常安裝。

4構造要求

在鋼格柵板的端部應用與承壓扁鋼同規格的扁鋼或截面積不小于承壓扁鋼截面積的型鋼進行包邊。包邊應與承壓扁鋼和橫桿可靠連接。鋼格柵板中較大的切口和開孔應做包邊處理。

鋼格柵板按照鋼結構平板構件進行安裝，安裝后不能橫向移動或脫離支承結構，鋼格柵承載扁鋼方向兩端在支承結構上的支承長度每端不得小于25mm。

5防護要求

核電廠的工作環境較復雜，當鋼平臺受高溫作用或位于輻照控制區時，鋼格柵板表面的保護層需滿足相應環境條件的要求。

參考文獻：

［1］中華人民共和國黑色冶金行業標準，《鋼格柵板及配套件 第一部分：鋼格柵板》（YB T4001.1-2007）冶金工業出版社，2007.