摘要：锅炉钢结构是支撑锅炉运行的重要部件，其结构设计质量往往决定了锅炉设备运行效率与电力生产质量。本文简要分析了利用PKPM软件进行电站锅炉钢结构设计的优势，围绕结构设计、荷载设计、材料构件与焊接设计、结构性能优化设计等四个层面，探讨了电站锅炉钢结构施工图的具体设计方法，以供参考。
关键词：电站锅炉；钢结构；施工设计
引言：据中国产业信息网发布的统计结果显示，2017年上半年我国电站锅炉产量共计26.55万蒸吨，同比往年增长11.82%。随着国家用电需求量的逐年增长，电厂电站日常电力生产更加离不开锅炉设备所提供的支持，优化锅炉钢结构的施工图设计有助于进一步提高锅炉质量，为电力系统的平稳运行提供保障。
1基于工程计算软件设计电站锅炉钢结构施工图的优势
电站锅炉钢结构的施工图设计不仅仅影响到设备投入使用后的实际运行效能，同时也与材料定额汇总表的编制密切相关。PKPM软件系统集工程量计算、钢筋统计、AutoCAD平面图转建筑模型、AutoCAD平面图转基础模型、Modify二维绘图、图集模板录入等模块功能于一体，可以将具体设计参数予以有效优化，提升钢结构设计的精确度，并且节约编制材料定额汇总表所需耗费的大量时间，提升施工图绘制与施工管理效率。PKPM软件真正意义上实现了算量一体化构建，可直接读取计算程序与施工图，完成各项工程量的计算，统计钢筋用量，导入钢结构软件数据并生成三维模型，进一步提升施工图设计水平。
2基于PKPM软件进行电站锅炉钢结构施工图的具体设计
2.1结构设计
锅炉钢结构在整体锅炉架构中充当支撑部件的作用，当前多数电站往往采用全悬吊式结构用于进行钢结构设计，这就需要综合考虑锅炉构件的自重、耗材、结构稳定性等诸多要素，利用PKPM软件通过分析计算，提高施工图设计的精确性，节约钢材、降低施工成本。在利用PKPM软件进行分析时，需注重结合电站锅炉设备所处位置与周围设备分布情况进行综合设计，例如倘若锅炉所处位置需进行抗震或抗风设计时，可在该系统中选取桁架式钢结构，并且在具体设计的过程中注重保障结构强度与稳定性，最大限度精简结构形态。此外，还需依靠PKPM软件针对锅炉钢结构进行受力分析，例如在进行静力分析时要明确设计锅炉钢结构的计算简图，详细计算出其结构内力参数以及结构变形状况，依据实际工况要求进行简化设计，同时还要注重进行梁截面尺寸设计，以此确保钢结构的强度与刚度符合施工要求。
2.2荷载设计
在应用PKPM软件针对钢结构的荷载进行设计时，需明确荷载的类型与取值。通常锅炉钢结构的荷载变化情况与时间有关，主要包含可变荷载、永久荷载以及偶然荷载等三种类别。其中可变荷载是指在设计基准期内随时有可能产生变化，需计算其具体变化情况与平均值之间的差值；永久荷载受锅炉钢结构的金属重量、保温材料等因素影响，理论上不受时间影响而变化[2]。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆例如针对某发电厂锅炉钢结构进行设计时，采用Y型荷载模式与主节点控制法，通过软件计算发现当结构控制点位移达到100mm时，结构刚度下降为塑性状态，待到达220mm时处于完全塑性状态，整体结构垮塌。经由综合分析后采用刚接型式架构，可以有效优化结构性能、节约用钢量。
2.3材料构件与焊接设计
在进行电站钢结构的材料构件设计时，需注重兼顾到锅炉钢结构的自重与自身承载力，避免因材料选择不当致使整体结构产生脆性破坏，结合实际施工需求选取相应钢材。在选取锅炉钢结构的承重材料时，可依据国家《碳素结构钢》、《低合金高强度结构钢》等文件规定选取Q235钢或Q345钢。同时还需考虑到承重钢材的抗拉强度、伸长率、冷弯试验、焊接结构等因素，保障钢材选材合理可靠。以大容量锅炉钢结构的焊接为例，对于对接焊缝通常要求全熔透并与母材等强，焊缝质量等级应大于二级。在此标准下，当板厚时，应对其对接焊缝进行100%超声波探伤；当板厚<32mm时，应采用随机抽样20%的方式对其对接焊缝进行超声波检查；并针对其T型接头位置进行100%超声波检查。倘若需拼接厚度的钢板时，应先针对其边缘2倍板厚加30mm范围内进行100%超声波检查，最大限度消除夹层、结构疏松等隐患，随后方可进行坡口加工。
2.4结构性能优化设计
在利用PKPM软件针对电站锅炉钢结构的结构性能进行优化设计时，还可以从以下几方面入手：
首先，应系统优化锅炉钢结构的抗震性能，针对处于地震板块范围内的电站需注重采用独立式结构进行锅炉构架设计，依照对称性原则与质量均匀原则进行钢结构平面与立体面的设计，最大限度规避刚度突变问题的发生。针对护板支撑式钢结构，倘若护板与梁柱采用嵌固式连接模式，则可将其视为钢盘平面进行连接加固。还可应用埋入式结构进行柱脚设计，依据结构实际承载力设计其埋入深度，利用弧形支座将主梁固定在柱顶处。
其次，在进行钢结构的水平支撑设计时，倘若电站位于地震带、风力带并且处于露天作业环境下时，需注重综合考虑到风载与地震水平作用力的影响，依据实际设计需求选取节点板连接方式与支撑杆件提高水平方向上的结构刚性。在进行钢结构的垂直支撑设计时，倘若在承载较大的钢结构平面内部，则应基于连续性传力原则进行垂直支撑与顶板梁设计，提升悬挂承重与垂直支撑的稳定性。
最后，还应当针对钢结构进行改造，进一步优化整体结构性能与质量。以炉墙为例，倘若因高温而导致梁与护板发生大侧向变形情况时，需选取质量较好的绝热材料应用在变形位置，通过降温减轻变形损害。倘若护板或梁的侧向变形程度时，只需在保留原有钢结构的基础上在构件四角位置进行加拉筋即可；倘若其侧向变形程度时，则需将护板或梁卸掉，替换新材料进行重新安装。
3结语：总而言之，基于PKPM软件进行电站锅炉钢结构施工图设计，其目的在于依托信息技术手段提升设计精确性、保障设备质量，满足设备实际运行的功能需求。因此务必要着重围绕锅炉钢结构的架构、荷载、材料构件、结构性能等方面予以详细优化，确保施工图的设计能够为实践应用提供有效价值，符合实际施工要求。
参考文献：
[1]孟宪国.关于大型电站锅炉钢结构焊接设计的几点说明[J].锅炉制造,2010,(6):1-6.
[2]赵金鹏.电站锅炉钢结构的优化改造研究[J].中国机械,2014,(16):183.
论文作者:邓益城
论文发表刊物:《防护工程》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/16
标签：钢结构论文; 锅炉论文; 电站论文; 荷载论文; 结构论文; 施工图论文; 软件论文; 《防护工程》2018年第36期论文;