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水泥钢板仓除尘器钢架设计影响因素分析

文档作者：景嘉骅王兴旺魏东浩袁金付王艳慧王晓宇		点击数：	更新时间： 2021年06月03日
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为集中荷载予以处理。
其次,除尘器在使用过程中会产
生一定频率的震动,设计时应按动载
考虑。同时,在长期的使用过程中有
可能造成钢材的疲劳破坏,影响使用
性能。
再次,除尘器一般不在仓顶中心
位置布置。因此,在风载及地震荷载
作用下会对支撑钢架及仓体产生偏
心弯矩作用,影响支撑钢架的稳定
性,使仓顶与仓体的连接件承受较大
拉力作用
根据钢板仓的制作工艺及受力
特点,仓顶一般仅能承受正常的检修
荷载作用,不能够承受较大的集中荷
载。因此,需要通过设计仓顶附属钢
结构,将集中荷载转变为均布荷载传
水泥钢板仓除尘器
递至仓体,从而减小对仓顶集中荷载
的影响。特别是除尘器及附属钢结
钢架设计影响因素分析
构处于仓顶部,具有较大高差,受较
多荷载因素影响,因此在设计时需谨
 Analysis on Influncing Factors of Steel Frame Designing
慎考虑
3影响钢架的设计因素
 in Dust Collector of Cement Steel Silo
3.1风荷载
钢板仓根据容积及直径的不同,
景嘉骅,王兴旺,魏东浩,袁金付,王艳慧,王晓宇
其高度也会有相应的变化。但是,一
中图分类号:TQ172.688.9文献标识码:A
般根据细集料的生产工艺及出料要
文章编号:1001-6171(2013)02-0102-03
求,不会直接将仓体放置在地面上
大多是将仓体建在混凝土工作平台
1引言
会在仓体顶部配套布置较多的辅助
目前,我国所使用的钢板仓基本设备,例如除尘器、空气运输斜槽、提
上采用上世纪80年代从德国引进的升机等,以方便仓体进出料及保证仓
专利技术。通过较长时间的研究与体安全。仓顶除尘器的布置如图1
实践,钢板仓在设计、施工方面的技所示
术日趋成熟。近年来伴随着水泥行通过对设备工作原理及大量工
业的发展,钢板仓以优良的整体性程实践的分析发现,除尘器对钢板仓
能、气密性能、轻质高强性能、施工工及附属钢结构设计和使用具有以下
期短、占地面积小、维护费用少等优影响:
势,在水泥生产领域得到了迅猛的发首先,除尘器具有较大的自重。
展
一般来说,根据仓体容积及型号的差
2除尘器对钢板仓和钢架的影响异,其自重从几吨到几十吨不等,对
水泥、熟料等粉状集料在入库和仓顶及局部仓体的负荷具有较大影
储存方面具有特殊的工艺要求,一般响,在进行设计时可分支点近似转化
图仓顶除尘器的布置
通讯地址:安阳福尔钢板仓工程有限公司,河南安阳45000收稿日期:2012-07-05;编辑:赵莲
102
 CEMENT TECHNOLOGY 2/2013
巩不
上。根据工艺要求,平台的高度一般
按照式(2)计算出的各地风荷载
除尘器钢架在长期的动载作用
在410m之间,加上仓体的高度,会标准值见表2
下可能出现钢材的疲劳破坏,一般表
使除尘器及支撑钢架在某些地区受
由表2数据可以看出,当仓体位现为典型的脆性破坏特征,具有突然
到较大的风载作用。
于不同地区时,其风载标准值有很大性。由于除尘器一般位于仓体顶部
下面将以实际工程为例,说明风差别,例如北海市的标准风压几乎是一旦钢架发生破坏,很有可能使除尘
载对除尘器钢架的影响。选取18m成都市的3倍同时,可以看出,新器脱落,造成较大的危害,故需对钢
钢板仓,实际建设地为成都市。为了疆地区及沿海地区风载较大因此设材的疲劳破坏进行分析
对比不同地域风载对钢架设计影响计时需引起足够的重视。
钢材的疲劳破坏,本质上就是微
的大小,特选取较为具有代表性的北
根据上述分析可以看出,风载对裂缝(主要由钢材自身的缺陷及施工
海市(沿海地域)及乌鲁木齐市(沙漠钢架的影响是较为明显的。在较大工艺的缺陷形成)在重复荷载作用
地域)与之对比。该钢板仓高度为的风载作用下,钢架会产生较大的弯下、在长期使用过程中缓慢形成,并
27.8m,仓体位于10.20m高的钢筋混矩,进而会影响钢结构平面外的稳定且在受到冲击荷载或者重复荷载作
凝土平台上,仓顶根据工艺要求布置性,故在设计除尘器的钢架时应注意用下突然发生断裂的过程。工程中
除尘器,采用部分遮挡,细部尺寸如不同地域风荷载的作用。
使用的钢材在表面及内部本身就存
图2所示。根据《荷载结构设计规3.2动载及其引起的钢材疲劳
在着大量缺陷,例如分层、晶体排列
范(GB50009-2001)查得三地50年
除尘器在工作中不可避免地会不规则等,同时,在钢结构的施工过
一遇基本风压分别为0.75kN/m2、出现微小的震动,虽然振幅不是很程中也不可避免地会出现咬边、气
0.30kN/m2、0.60kN/m2
大,但在设计时仍需按照动载进行考孔、欠焊、夹渣、变形微裂缝等缺陷
根据公式计算各地位于=虑,即将除尘器的质量乘以一定的系因此,任何处于重复和交变应力场中
45.05m高度处的风振系数:
数(系数一般为1.2)后,进行设计。的结构都可能发生疲劳破坏。故在
=, ExvX4z
μ
(1)
各系数的计算结果及风振系数
除尘器
值见表1
H7.05mL4.88mB2.36m
由表1可以看出,风振系数B2、脉
动增大系数E随基本风压a的变化有
所波动;脉动影响系数v风压高度变
化系数μ及振型系数在=45.05m处
螺旋咬边式钢板仓
保持不变。
根据《荷载规范》所提供的风载
18000
计算公式:
=B.)
(2)
图2除尘器布置及尺寸
表风振系数计算表
系数
B
北海
1.78
0.8602
1.0
1616
1.947
成都
1.60
0.8602
10
1616
1.852
乌鲁木齐
1.73
0.8602
1.0
1.616
1.921
计算脉动系数时,T0.-0.013)取最大值
表2各地风载标准值计算表*
系数
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
乌鲁木齐1.921
0.6
1.616
0.60
1.118
38.43
135.47
(1)考虑安全因素,F按照全维护结构计算;(2)M为F引起的弯矩,未进行组合
2013/2水泥技术
103
技术
设计中需对疲劳破坏予以考虑并进行必要的验算。
器钢架位于钢板仓体顶部,通过卡具将支架与仓体连
由于除尘器在工作中一般会保持一定频率的震动接。所以在进行除尘器的钢架设计时,除选址处于9度
所以在设计时,将除尘器的震动近似看成常幅疲劳。在及以上设防区域有特殊要求外,可不考虑除尘器钢架的
预估结构寿命n后,可直接根据下述公式进行疲劳计地震荷载作用。但由于除尘器位于仓顶具有较高的相
算:
对标高,所以在设计钢架时应注意“辫梢效应“的影响,
Ao≤ao
(3)因此,设计时建议按照《建筑抗震设计规范》
14<(
(4)
(GB50011-2010)中的相关规定计算顶部附加水平地震
n
作用,并应注意部分支撑杆件的选型。
对焊接部位为应力幅
虽然仓体及除尘器的支架属于钢结构性质,具有较
}常幅度的容许应力幅
大的变形能力,但钢架柱与仓体一般是通过卡具(铸造
C、B—参数
成型)进行连接的(目前该连接方式仅限于钢板仓),钢
对于结构寿命n的预估,目前暂时未发现国内有较
板仓的螺旋咬边、卡具及卡具与仓体咬边的连接如图3
为系统的研究,一般可根据实际施工的焊接强度、仓体所示。
的使用频率及除尘器规格等因素综合考虑,选取适当值
卡具的数量设计值N可由下述公式计算:
进行验算。
3.3地震荷载及卡具因素
 N=
F
(5)
由镀锌钢板经过成型设备形成的螺旋式钢板仓,属式中
于钢结构的一种,因此具有较大的弹性模量,在地震荷
N卡具数,个
载作用下具有较大的变形能力,能够很好地吸收地震形
F除尘器钢架单柱设计值,kN
成的冲击荷载,这点在四川汶川地震中得到了检验,钢
板仓经过地震作用后没有发生倒塌及侧翻现象。除尘
卡具抗拉设计值,kN
考虑卡具属于较为重要的锚固构件,其安全性能将
直接影响钢架的稳定性及安全性,且卡具一般为铸铁
件,有一定的破损率所以可考虑一定的安全系数,建议
将计算出的卡具设计值乘以1.2的系数,以适当增加卡
具数量,确保除尘器钢架的安全。
4结语
除尘器是仓体储存水泥时的必备设备,质量较大,
且位于仓体顶部,由于钢板仓顶不能承受较大的集中荷
载,故需设计除尘器支架以便仓顶受荷。
除尘器支架一般位于高空,直接承受除尘器的自重
及其工作荷载,因此,在设计时需要考虑较多因素,特别
是风载、除尘器的自重及动载作用。另外考虑到钢板仓
与钢架的连接部件较为特殊,所以在设计时也应适当增
加卡具个数,以使除尘器钢架具有较大的可靠度及稳定
性
除尘器钢架虽不属于大型钢结构,但其对钢板仓的
安全、正常使用具有较大影响,所以在设计时亦应给予
相应的重视。
参考文献:
田中华人民共和国建设部钢结构设计规范S北京:中国计划出版
社,2003
钢板仓卡卡与仓体
12中华人民共和国建设部建筑结构荷载规范S]北京:中国建筑工
业出版社,2002
的咬边
咬边连接
3中华人民共和国建设部建筑抗震设计规范S北京:中国建筑工
图3钢柱与仓体的连接方式
业出版社,2010
104
 CEMENT TECHNOLOGY 2/2013

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