【摘 要】按照我国“十二五碳化硅纳米线”期间对火电厂氮氧化物的排放要求，我国火电厂火电机组脱硝工程势在必行。本文通过对火电厂烟气脱硝的钢结构支架结构设计分析进行阐述来明确火电厂烟气脱硝的钢结构支架的设计要点。
【关键词】分析假定；稳定设计；有侧移；无侧移；长度系数
目前，全国各地的脱硝改造项目正在大规模的进行中，在改造中脱硝钢结构支架设计是最主要的部分，不仅涉及结构安全，也对经济指标有着非常重要的影响。
1脱硝钢结构支架的设计及结构布置特点
脱硝改造项目设计，脱硝钢结构主要参照《锅炉钢结构设计的规范》及《火力发电厂土建结构设计技术规程》中的设计条款要求进行设计。
在结构布置方面，由于我国火电厂脱硝装置内的大部分系统主要采用催化剂还原法（SCR）进行脱硝，因此脱硝反应器装置布置于锅炉炉后部位，支架的结构布置有以下两种方式：（1）脱硝钢架支承在锅炉引风机房混凝土框架的顶层；（2）新增独立钢支架。
值得注意的是：若支架落在锅炉引风机房混凝土框架顶层，设计时需要重新核算下部的原结构以及地基的基础，必要时需进行加固处理。
由于脱硝工艺布置的制约，脱硝反应器需穿越各层平台，因此脱硝支架结构的布置变的复杂和不规则，跨度大、荷载大、开洞多，平面刚度较弱，因此各结构层需设置大量的水平支撑，以保证楼层刚度。
在结构体系上，结构通常采用框架结构，在工艺条件许可的情况下也可以采用框架-支撑结构，不同的结构体系的钢支架用钢量差别较大。
2脱硝钢结构支架的荷载特点
在脱硝钢架的荷载分类上，按照规范我们可以把脱硝钢支架的荷载分为：永久荷载、可变荷载和偶尔荷载三种。
脱硝钢支架的永久荷载主要考虑结构自重、平台、钢楼梯以及反应器、烟道、催化剂的重量。而可变荷载主要为：（1）烟道及反应器内积灰的重量；（2）平台和楼梯的活荷载，催化剂运输使用的吊车；（3ev71病毒）对于有围护的支架，要考虑风荷载；（4）在烟道与反应器
温度的作用下，热膨胀引发的大板梁顶面支承点处的水平摩擦力。
对于偶然荷载，考虑反应器和烟道在事故状态下内部压力升至爆炸临界点，对支架产生作用力。
3脱硝钢支架结构设计分析指标
3.1结构分析假定怪诞家族
楼层刚度的合理简化决定了结构分析的效率、精度以及可靠性。不同楼板简化假定直接影响整体结构的计算结果。
目前，我们在结构分析计算时可以采用四种楼板简化假定：刚性楼板假定、弹性楼板6、弹性楼板3和弹性膜。
刚性楼板及弹性楼板假定的工程适用情况：
1）设置现浇混凝土楼板、组合楼板，可采用刚度楼板假定。
2）楼板为花纹钢板或者压型钢板。由于该类钢板和下面的肋条、次梁、檩条等共同作用，准确考虑这种钢板的刚度比较困难。对于这类情况，为满足刚性楼板计算假定及钢支架节点变形的协调一致实际设计时采用钢梁顶敷设花纹钢板，钢梁下翼缘设置水平支撑体系实现。
3.2结构抗震控制与设计分析
钢结构的整体分析须满足《抗规》（2010）及《火力发电厂土建结构设计技术规程》有关要求如各楼层最小地震剪力、层刚度比、位移比、周期比、最大位移角等要求。
应特别注意的是采用振型分解反应谱法进行结构地震反应分析，计算振型数的选取直接影响计算的效率和计算精度。为了确保不丧失高振型的影响，结构分析计算时要求考虑更多的结构计算振型数，从而保证结构的抗震安全性。
脱硝钢结构支架落在锅炉引风机房混凝土框架顶部时，保证钢支架刚度与下部混凝土结构刚度基本一致，可通过层间相对侧移值来控制，当钢支架刚度远小于混凝土结构时，原混凝土结构加固设计时应考虑钢支架“鞭梢效应”放大上部结构地震作用力。
4火电厂烟气脱硝钢结构支架的结构稳定性设计
4.1结构的整体稳定分析
在进行结构分析时，当结构各楼层柱子平均长细比和平均轴压比及结构按一阶线性弹性计算所得的各楼层层间相对侧移值满足《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ 99-98）第5.2.10条规定时，可不验算结构的整体稳定。
对于不符合本规程第5.2.10网络大学条的高层建筑钢结构，可按下列要求验算整体稳定：
a.对于有支撑的结构，且Δu/h≤1/1000，按有效长度法验算。柱的计算长度系数可按现行国家标准《钢结构设计规范》（GBJ 17）附录四附表4.1采用。
b.对于无支撑的结构和Δu/h≤1/1000的有支撑的结构，应按能反映二阶效应的方法验算结构的整体稳定。
4.2结构“有侧移”及“无侧移”的判定
根据《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）第5.3.3条相关规定，纯框架结构按有侧移框
107硅橡胶架计算，确定柱的计算长度系数；对于有支撑框架，应根据是“强支撑”还是“弱支撑”来选择“有侧移”还是“无侧移”。
在结构分析计算时，结构的“有侧移”或“无侧移”也可以按以下原则考虑：
1）有支撑的结构（支撑体系可以是钢支撑、剪力墙和核心筒体等），且层间最大位移角Δu/h≤1/1000时，可以按无侧移结构来计算柱计算长度系数。
2）有支撑的结构（支撑体系可以是钢支撑、剪力墙和核心筒体等），且层间最大位移角1/1000≤Δu/h≤1/300时，柱计算长度系数可以按1.0设计。
3）纯框架结构，或者有支撑的结构且层间位移角Δu/h>1/250时，按有侧移结构来计算柱计算长度系。
5结论
综上所述，复杂和不规则脱硝钢支架设计的关键在于：概念应清楚，结构选型应合理；分析假定应正确，钢结构稳定设计应充分、构造做法与计算应一致，这样才能实现最佳设计。
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【参考文献】
[1]秦军，李红星，赵春莲，朱军.火力发电厂结构全寿命设计基础性研究[J].武汉大学学报（工学版），2011（20）：37.
[2]陈绍蕃.钢结构稳定设计指南[M].北京：中国建筑工业出版社，1996.
【作者简介】
张辉（1982—），男，汉族，福建永定人，本科，学士，工程师，研究方向：结构工程，工业类结构设计。
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