[发明专利]基于电厂钢结构大板梁与柱连接节点的构筑方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种建筑工程技术领域的节点构筑方法，具体是一种基于大型火电厂锅炉钢结构连接节点的新型构筑方法。

背景技术

近年来，我国的火电事业发展迅速，火电厂规模越来越大，已经建成1000MW锅炉机组电厂40余座。随着电厂规模的扩大，对电厂主钢结构的设计提出了更高的要求。大板梁是电厂锅炉钢结构中的主要受力构件，承担所有吊起锅炉的竖向荷载。由于大板梁所受荷载及本身截面尺寸较大且形式多变，成为电厂设计和建筑过程中的重要部分。而大板梁与柱顶的连接又是工程中的重点和难点。实际工程中，一般将大板梁直接放置在柱顶支座上，属于自然接触连接。锅炉大板梁作为钢结构的主要受力构件，其传至柱顶的荷载较大，因此大板梁支座的构筑方法对柱顶结构和柱截面的安全性都将产生较大影响。一个满足使用要求的大板梁支座应具备便于制造、传力直接、引起柱顶弯矩小等特点。目前国内外常用的大板梁支座有两种形式，即条形支座和正扣式弧形支座。条形支座的优点是形式简单，便于制造，其缺点是限制梁的转动，传力不合理。当大板梁受力变形后，大板梁与条形支座的接触形式由面接触变成线接触，产生较大的弯矩，从而造成大板梁下翼缘产生应力过于集中，影响结构安全。与条形支座不同，正扣式弧形支座不限制梁转动，支座顶部弯矩较小，传力合理。但正扣式弧形支座仅能应用于大板梁两端各只有一条支座加劲肋的情况。对于有两道支座加劲肋的大板梁，正扣式弧形支座与大板梁下翼缘的接触属于线接触，造成加劲肋悬空，传力并不合理。

经过对现有技术文献的检索发现，赵志峰在《电站系统工程》2001年(第5期)发表的：“常用大板梁支座浅析”一文中提出了一种梯形支座，这种梯形支座只是起到了消减柱顶弯矩的作用，只是一种改良的条形支座，并没有从根本上消除条形支座缺点。所有现有几种支座形式没有很好地解决节点传力和弯矩松弛两大问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于电厂钢结构大板梁与柱连接节点的构筑方法，使其修正现有大板梁与柱连接节点形式的缺陷及不足，具有传力合理、能有效减小支座处弯矩的特点。

本发明是通过以下技术方案实现的，包括如下步骤：

第一步，确定支座加劲肋的位置、数量及间距。

支座加劲肋设置在离大板梁两端0.5米的位置。根据荷载大小和大板梁尺寸来确定支座加劲肋数量，当荷载小于5000吨或者大板梁高度低于7米时，大板梁每端可只设置一道支座加劲肋；当荷载大于5000吨或者大板梁高度高于7米时，每端应设置两道支座加劲肋。加紧肋在叠合面处设置断开，靠夹板和螺栓紧固。为保证加劲肋固定螺栓的安装，加劲肋间距应根据夹板厚度和固定螺栓级别确定。加劲肋间距应大于2倍夹板厚度与6倍螺栓高度及1倍加劲肋厚度之和。第二步，确定支座形式。

支座形式应根据支座加劲肋数量来确定，当支座加劲肋数量为每端一根时，可将支座设置成正扣或者反口弧形支座两种形式，当支座加劲肋为每端两根时，必须将支座形式设置为反扣型弧形支座，即弧形支座底平面与大板梁下翼缘焊接，弧形面与柱顶盖板自由接触，可绕接触线自由转动。

第三步，确定弧形支座尺寸。

弧形支座宽度与第一步确定的加劲肋间距一致，保证支座加劲肋可直接传力至弧形支座，总高度可取150毫米，其中弧形段高度可取30毫米。

第四步，设置定位孔。

确定了支座形式和尺寸后，在柱顶盖板和梁下翼缘，沿弧形支座两边设置定位孔，定位孔是大板梁吊装时梁与柱的对准点，必须考虑梁安装完成后大板梁受荷后的侧向相对位移。

本发明采用有限元方法确定安装完成后大板梁受荷后的侧向相对位移，步骤如下：

步骤一，大板梁建模。

建立大板梁有限元模型，包括上下翼缘，腹板，叠合面，横向加劲肋，纵向加劲肋，支座加劲肋，对其划分网网格。

步骤二，弧型支座建模。

在大板梁下翼缘底面两端建立反扣得弧形面作为弧形支座的断面，后补充包络成体，作为弧形支座。

步骤三，柱顶建模。

建立柱顶有限元模型，可取柱高度为5米，柱顶盖板厚度取150毫米。

步骤四，划分网格

将大板梁、弧型支座和柱顶划分有限元网格。

步骤五，接触设置。

在接触线附近将网格细化，在柱顶盖板上表面覆盖一层目标单元，而在弧形支座上表面覆盖一层接触单元。

步骤六，计算及结果提取。

打开软件计算开关进行计算，完成后提取弧形支座与柱顶盖板接触处节点相对位移为定位孔偏移量。

第五步，按照有限元计算值确定支座定位孔位置。