核電廠鋼格柵板設(shè)計概述

趙媛媛 馬 波 楊 陽

上海核工程研究設(shè)計院

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核電廠鋼格柵板設(shè)計概述

趙媛媛 馬 波 楊 陽

上海核工程研究設(shè)計院

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

關(guān)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(gòu)件。鋼格柵作為核電廠房中常用的鋼構(gòu)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(huán)境的特殊性，對核電廠鋼格柵板設(shè)計，包括荷載及荷載組合﹑抗震設(shè)計﹑固定節(jié)點設(shè)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(shè)計要求

2.1鋼格柵板的設(shè)計荷載和荷載組合

鋼格柵板的設(shè)計荷載主要包括恒載﹑活載和地震荷載。鋼格柵板的設(shè)計恒載除了要考慮鋼格柵板自重外還應(yīng)包括可能存在的小型設(shè)備和管道﹑電纜及電纜橋架﹑風(fēng)管及其支撐的自重。鋼格柵板的設(shè)計活載包括考慮樓面荷載﹑堆積荷載﹑設(shè)備操作荷載﹑維修荷載的均布荷載。核電廠鋼格柵板設(shè)計需考慮地震荷載的作用，設(shè)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(jié)。

鋼格柵板的設(shè)計荷載組合需根據(jù)鋼平臺的抗震要求選用相應(yīng)規(guī)范的適用荷載組合。

2.2鋼格柵板的抗震設(shè)計

鋼格柵板作為鋼平臺的平臺板，需要根據(jù)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(gòu)件驗算時需考慮豎向地震荷載的作用，鋼格柵板固定節(jié)點設(shè)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(yīng)樓面的反應(yīng)譜峰值，同時為考慮多模態(tài)的影響還需乘以1.5的放大系數(shù)。

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(zhuǎn)換成結(jié)構(gòu)質(zhì)量；計算水平地震作用時，將25%的活荷載轉(zhuǎn)換成結(jié)構(gòu)質(zhì)量；計算豎向地震作用時，將全部的活荷載轉(zhuǎn)換成結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

2.3 鋼格柵板的選用及核算

鋼格柵板設(shè)計時一般先根據(jù)板跨和荷載初步擬定承載扁鋼的截面及間距，優(yōu)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(biāo)準(zhǔn)鋼格柵板規(guī)格。如對鋼格柵板有特殊要求（如流通率等），而現(xiàn)有規(guī)格無法滿足時，可根據(jù)需求自行設(shè)計承載扁鋼的截面及間距。

根據(jù)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(jù)驗算結(jié)果對承載扁鋼的截面及間距進行調(diào)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(nèi)的荷載。

2.4鋼格柵板的固定節(jié)點設(shè)計

為了防止鋼格柵板墜落或位移過大對周圍設(shè)備和管道造成損壞，核電廠鋼格柵板需通過有效的固定節(jié)點固定在支承結(jié)構(gòu)上。鋼格柵板與支承結(jié)構(gòu)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(jīng)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(chǎn)生滑動而使鋼格柵板處于松動狀態(tài)，使結(jié)構(gòu)存在安全隱患。因此設(shè)計核電廠鋼格柵板平臺板固定節(jié)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(jié)點板，通過螺栓與支承結(jié)構(gòu)連接的固定方式。每件鋼格柵板的固定節(jié)點應(yīng)不少于4處。驗算固定節(jié)點時應(yīng)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(shè)計

核電廠設(shè)備和管線布置復(fù)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(yīng)根據(jù)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(shè)備和管線應(yīng)連接在相應(yīng)的輔助結(jié)構(gòu)上，不應(yīng)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(yīng)能滿足設(shè)計荷載的要求。當(dāng)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(fù)核，無法滿足要求時可在開孔周圍增設(shè)輔助次梁，必要時還需在輔助次梁上增設(shè)固定節(jié)點。

確定鋼格柵板上穿管預(yù)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(yù)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(chǎn)生危險，平臺鋼格柵板應(yīng)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(yīng)采取其他適當(dāng)措施保證同等的安全水平。

鋼格柵板設(shè)計時，板間及板到墻邊要預(yù)留出適當(dāng)?shù)拈g隙，避免因加工和安裝偏差導(dǎo)致鋼格柵板無法正常安裝。

4構(gòu)造要求

在鋼格柵板的端部應(yīng)用與承壓扁鋼同規(guī)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(yīng)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(yīng)做包邊處理。

鋼格柵板按照鋼結(jié)構(gòu)平板構(gòu)件進行安裝，安裝后不能橫向移動或脫離支承結(jié)構(gòu)，鋼格柵承載扁鋼方向兩端在支承結(jié)構(gòu)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(huán)境較復(fù)雜，當(dāng)鋼平臺受高溫作用或位于輻照控制區(qū)時，鋼格柵板表面的保護層需滿足相應(yīng)環(huán)境條件的要求。

參考文獻：

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