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水泥鋼板倉除塵器鋼架設(shè)計(jì)影響因素分析

文檔作者：景嘉驊王興旺魏東浩袁金付王艷慧王曉宇		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年06月03日
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為集中荷載予以處理。
其次,除塵器在使用過程中會產(chǎn)
生一定頻率的震動,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按動載
考慮。同時(shí),在長期的使用過程中有
可能造成鋼材的疲勞破壞,影響使用
性能。
再次,除塵器一般不在倉頂中心
位置布置。因此,在風(fēng)載及地震荷載
作用下會對支撐鋼架及倉體產(chǎn)生偏
心彎矩作用,影響支撐鋼架的穩(wěn)定
性,使倉頂與倉體的連接件承受較大
拉力作用
根據(jù)鋼板倉的制作工藝及受力
特點(diǎn),倉頂一般僅能承受正常的檢修
荷載作用,不能夠承受較大的集中荷
載。因此,需要通過設(shè)計(jì)倉頂附屬鋼
結(jié)構(gòu),將集中荷載轉(zhuǎn)變?yōu)榫己奢d傳
水泥鋼板倉除塵器
遞至倉體,從而減小對倉頂集中荷載
的影響。特別是除塵器及附屬鋼結(jié)
鋼架設(shè)計(jì)影響因素分析
構(gòu)處于倉頂部,具有較大高差,受較
多荷載因素影響,因此在設(shè)計(jì)時(shí)需謹(jǐn)
 Analysis on Influncing Factors of Steel Frame Designing
慎考慮
3影響鋼架的設(shè)計(jì)因素
 in Dust Collector of Cement Steel Silo
3.1風(fēng)荷載
鋼板倉根據(jù)容積及直徑的不同,
景嘉驊,王興旺,魏東浩,袁金付,王艷慧,王曉宇
其高度也會有相應(yīng)的變化。但是,一
中圖分類號:TQ172.688.9文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
般根據(jù)細(xì)集料的生產(chǎn)工藝及出料要
文章編號:1001-6171(2013)02-0102-03
求,不會直接將倉體放置在地面上
大多是將倉體建在混凝土工作平臺
1引言
會在倉體頂部配套布置較多的輔助
目前,我國所使用的鋼板倉基本設(shè)備,例如除塵器、空氣運(yùn)輸斜槽、提
上采用上世紀(jì)80年代從德國引進(jìn)的升機(jī)等,以方便倉體進(jìn)出料及保證倉
專利技術(shù)。通過較長時(shí)間的研究與體安全。倉頂除塵器的布置如圖1
實(shí)踐,鋼板倉在設(shè)計(jì)、施工方面的技所示
術(shù)日趨成熟。近年來伴隨著水泥行通過對設(shè)備工作原理及大量工
業(yè)的發(fā)展,鋼板倉以優(yōu)良的整體性程實(shí)踐的分析發(fā)現(xiàn),除塵器對鋼板倉
能、氣密性能、輕質(zhì)高強(qiáng)性能、施工工及附屬鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和使用具有以下
期短、占地面積小、維護(hù)費(fèi)用少等優(yōu)影響:
勢,在水泥生產(chǎn)領(lǐng)域得到了迅猛的發(fā)首先,除塵器具有較大的自重。
展
一般來說,根據(jù)倉體容積及型號的差
2除塵器對鋼板倉和鋼架的影響異,其自重從幾噸到幾十噸不等,對
水泥、熟料等粉狀集料在入庫和倉頂及局部倉體的負(fù)荷具有較大影
儲存方面具有特殊的工藝要求,一般響,在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)可分支點(diǎn)近似轉(zhuǎn)化
圖倉頂除塵器的布置
通訊地址:安陽福爾鋼板倉工程有限公司,河南安陽45000收稿日期:2012-07-05;編輯:趙蓮
102
 CEMENT TECHNOLOGY 2/2013
鞏不
上。根據(jù)工藝要求,平臺的高度一般
按照式(2)計(jì)算出的各地風(fēng)荷載
除塵器鋼架在長期的動載作用
在410m之間,加上倉體的高度,會標(biāo)準(zhǔn)值見表2
下可能出現(xiàn)鋼材的疲勞破壞,一般表
使除塵器及支撐鋼架在某些地區(qū)受
由表2數(shù)據(jù)可以看出,當(dāng)倉體位現(xiàn)為典型的脆性破壞特征,具有突然
到較大的風(fēng)載作用。
于不同地區(qū)時(shí),其風(fēng)載標(biāo)準(zhǔn)值有很大性。由于除塵器一般位于倉體頂部
下面將以實(shí)際工程為例,說明風(fēng)差別,例如北海市的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)壓幾乎是一旦鋼架發(fā)生破壞,很有可能使除塵
載對除塵器鋼架的影響。選取18m成都市的3倍同時(shí),可以看出,新器脫落,造成較大的危害,故需對鋼
鋼板倉,實(shí)際建設(shè)地為成都市。為了疆地區(qū)及沿海地區(qū)風(fēng)載較大因此設(shè)材的疲勞破壞進(jìn)行分析
對比不同地域風(fēng)載對鋼架設(shè)計(jì)影響計(jì)時(shí)需引起足夠的重視。
鋼材的疲勞破壞,本質(zhì)上就是微
的大小,特選取較為具有代表性的北
根據(jù)上述分析可以看出,風(fēng)載對裂縫(主要由鋼材自身的缺陷及施工
海市(沿海地域)及烏魯木齊市(沙漠鋼架的影響是較為明顯的。在較大工藝的缺陷形成)在重復(fù)荷載作用
地域)與之對比。該鋼板倉高度為的風(fēng)載作用下,鋼架會產(chǎn)生較大的彎下、在長期使用過程中緩慢形成,并
27.8m,倉體位于10.20m高的鋼筋混矩,進(jìn)而會影響鋼結(jié)構(gòu)平面外的穩(wěn)定且在受到?jīng)_擊荷載或者重復(fù)荷載作
凝土平臺上,倉頂根據(jù)工藝要求布置性,故在設(shè)計(jì)除塵器的鋼架時(shí)應(yīng)注意用下突然發(fā)生斷裂的過程。工程中
除塵器,采用部分遮擋,細(xì)部尺寸如不同地域風(fēng)荷載的作用。
使用的鋼材在表面及內(nèi)部本身就存
圖2所示。根據(jù)《荷載結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)3.2動載及其引起的鋼材疲勞
在著大量缺陷,例如分層、晶體排列
范(GB50009-2001)查得三地50年
除塵器在工作中不可避免地會不規(guī)則等,同時(shí),在鋼結(jié)構(gòu)的施工過
一遇基本風(fēng)壓分別為0.75kN/m2、出現(xiàn)微小的震動,雖然振幅不是很程中也不可避免地會出現(xiàn)咬邊、氣
0.30kN/m2、0.60kN/m2
大,但在設(shè)計(jì)時(shí)仍需按照動載進(jìn)行考孔、欠焊、夾渣、變形微裂縫等缺陷
根據(jù)公式計(jì)算各地位于=慮,即將除塵器的質(zhì)量乘以一定的系因此,任何處于重復(fù)和交變應(yīng)力場中
45.05m高度處的風(fēng)振系數(shù):
數(shù)(系數(shù)一般為1.2)后,進(jìn)行設(shè)計(jì)。的結(jié)構(gòu)都可能發(fā)生疲勞破壞。故在
=, ExvX4z
μ
(1)
各系數(shù)的計(jì)算結(jié)果及風(fēng)振系數(shù)
除塵器
值見表1
H7.05mL4.88mB2.36m
由表1可以看出,風(fēng)振系數(shù)B2、脈
動增大系數(shù)E隨基本風(fēng)壓a的變化有
所波動;脈動影響系數(shù)v風(fēng)壓高度變
化系數(shù)μ及振型系數(shù)在=45.05m處
螺旋咬邊式鋼板倉
保持不變。
根據(jù)《荷載規(guī)范》所提供的風(fēng)載
18000
計(jì)算公式:
=B.)
(2)
圖2除塵器布置及尺寸
表風(fēng)振系數(shù)計(jì)算表
系數(shù)
B
北海
1.78
0.8602
1.0
1616
1.947
成都
1.60
0.8602
10
1616
1.852
烏魯木齊
1.73
0.8602
1.0
1.616
1.921
計(jì)算脈動系數(shù)時(shí),T0.-0.013)取最大值
表2各地風(fēng)載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算表*
系數(shù)
B
, kN/m'o, kN/m
 F.kN M.kN.m
北海
1.947
1.616
0.75
6
0.6
1.416
48.72
71.74
171.74
成都
1.852
0.6
1616
0.30
0.539
18.37
64.75
烏魯木齊1.921
0.6
1.616
0.60
1.118
38.43
135.47
(1)考慮安全因素,F按照全維護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算;(2)M為F引起的彎矩,未進(jìn)行組合
2013/2水泥技術(shù)
103
技術(shù)
設(shè)計(jì)中需對疲勞破壞予以考慮并進(jìn)行必要的驗(yàn)算。
器鋼架位于鋼板倉體頂部,通過卡具將支架與倉體連
由于除塵器在工作中一般會保持一定頻率的震動接。所以在進(jìn)行除塵器的鋼架設(shè)計(jì)時(shí),除選址處于9度
所以在設(shè)計(jì)時(shí),將除塵器的震動近似看成常幅疲勞。在及以上設(shè)防區(qū)域有特殊要求外,可不考慮除塵器鋼架的
預(yù)估結(jié)構(gòu)壽命n后,可直接根據(jù)下述公式進(jìn)行疲勞計(jì)地震荷載作用。但由于除塵器位于倉頂具有較高的相
算:
對標(biāo)高,所以在設(shè)計(jì)鋼架時(shí)應(yīng)注意“辮梢效應(yīng)“的影響,
Ao≤ao
(3)因此,設(shè)計(jì)時(shí)建議按照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》
14<(
(4)
(GB50011-2010)中的相關(guān)規(guī)定計(jì)算頂部附加水平地震
n
作用,并應(yīng)注意部分支撐桿件的選型。
對焊接部位為應(yīng)力幅
雖然倉體及除塵器的支架屬于鋼結(jié)構(gòu)性質(zhì),具有較
}常幅度的容許應(yīng)力幅
大的變形能力,但鋼架柱與倉體一般是通過卡具(鑄造
C、B—參數(shù)
成型)進(jìn)行連接的(目前該連接方式僅限于鋼板倉),鋼
對于結(jié)構(gòu)壽命n的預(yù)估,目前暫時(shí)未發(fā)現(xiàn)國內(nèi)有較
板倉的螺旋咬邊、卡具及卡具與倉體咬邊的連接如圖3
為系統(tǒng)的研究,一般可根據(jù)實(shí)際施工的焊接強(qiáng)度、倉體所示。
的使用頻率及除塵器規(guī)格等因素綜合考慮,選取適當(dāng)值
卡具的數(shù)量設(shè)計(jì)值N可由下述公式計(jì)算:
進(jìn)行驗(yàn)算。
3.3地震荷載及卡具因素
 N=
F
(5)
由鍍鋅鋼板經(jīng)過成型設(shè)備形成的螺旋式鋼板倉,屬式中
于鋼結(jié)構(gòu)的一種,因此具有較大的彈性模量,在地震荷
N卡具數(shù),個(gè)
載作用下具有較大的變形能力,能夠很好地吸收地震形
F除塵器鋼架單柱設(shè)計(jì)值,kN
成的沖擊荷載,這點(diǎn)在四川汶川地震中得到了檢驗(yàn),鋼
板倉經(jīng)過地震作用后沒有發(fā)生倒塌及側(cè)翻現(xiàn)象。除塵
卡具抗拉設(shè)計(jì)值,kN
考慮卡具屬于較為重要的錨固構(gòu)件,其安全性能將
直接影響鋼架的穩(wěn)定性及安全性,且卡具一般為鑄鐵
件,有一定的破損率所以可考慮一定的安全系數(shù),建議
將計(jì)算出的卡具設(shè)計(jì)值乘以1.2的系數(shù),以適當(dāng)增加卡
具數(shù)量,確保除塵器鋼架的安全。
4結(jié)語
除塵器是倉體儲存水泥時(shí)的必備設(shè)備,質(zhì)量較大,
且位于倉體頂部,由于鋼板倉頂不能承受較大的集中荷
載,故需設(shè)計(jì)除塵器支架以便倉頂受荷。
除塵器支架一般位于高空,直接承受除塵器的自重
及其工作荷載,因此,在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮較多因素,特別
是風(fēng)載、除塵器的自重及動載作用。另外考慮到鋼板倉
與鋼架的連接部件較為特殊,所以在設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)適當(dāng)增
加卡具個(gè)數(shù),以使除塵器鋼架具有較大的可靠度及穩(wěn)定
性
除塵器鋼架雖不屬于大型鋼結(jié)構(gòu),但其對鋼板倉的
安全、正常使用具有較大影響,所以在設(shè)計(jì)時(shí)亦應(yīng)給予
相應(yīng)的重視。
參考文獻(xiàn):
田中華人民共和國建設(shè)部鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范S北京:中國計(jì)劃出版
社,2003
鋼板倉卡卡與倉體
12中華人民共和國建設(shè)部建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范S]北京:中國建筑工
業(yè)出版社,2002
的咬邊
咬邊連接
3中華人民共和國建設(shè)部建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范S北京:中國建筑工
圖3鋼柱與倉體的連接方式
業(yè)出版社,2010
104
 CEMENT TECHNOLOGY 2/2013

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