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【摘 要】 按照我国“十二五”期间对火电厂氮氧化物的排放要求，我国火电厂火电机组烟气脱硝技改工程势在必行。本文通过对火电厂烟气脱硝的钢结构支架结构设计分析来阐述火电厂烟气脱硝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难度最大的部分，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
脱硝钢结构支架设计主要参照《钢结构设计规范》《构筑物抗震设计规范》及《火力发电厂土建结构设计技术规程》中的设计条款进行设计。
在结构布置方面，由于我国火电厂脱硝工艺大部分采用催化剂还原法（SCR），因此脱硝反应器装置常布置于锅炉炉后部位，钢结构支架的结构布置有以下两种方式：（1）脱硝钢结构支架支承在锅炉引风机房混凝土/钢结构框架的顶层；（2）新增独立钢支架。
值得注意的是：若钢结构支架落在锅炉引风机房混凝土框架顶层，结构方案布置时不仅需要考虑新增脱硝结构荷载的传递，还需要考虑与原结构传力体系的衔接，以保证将下部原结构及基础的加固费用，加固难度降到最低。此部分为整个脱硝钢结构支架设计的重点部分。
由于脱硝工艺布置的制约，脱硝反应器需穿越各层平台，脱硝钢结构支架的布置变的复杂和不规则：跨度大、荷载大、开洞多，平面及立面刚度弱，因此各结构层及立面需设置一定数量的支撑，以保证楼层水平刚度及抗侧刚度。
2、脱硝钢结构支架的荷载特点
脱硝钢架的荷载分类，按照规范可以分为：永久荷载、可变荷载和偶然荷载三种。 脱硝钢结构支架的永久荷载主要为结构自重、平台、钢楼梯以及反应器、烟道、催化剂的重量。可变荷载主要为：（1）烟道及反应器内积灰荷载；（2）平台和楼梯的活荷载，催化剂运输使用的单轨吊；（3）风荷载，地震荷载；（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，对钢结构支架产生的作用力。
3、脱硝钢结构支架结构设计分析指标
3.1结构分析假定
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，格栅板或者压型钢板。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结构支架节点变形的协调一致实际设计时可以在钢梁高度范围内设置水平支撑体系来实现。
3.2结构抗震控制与设计分析
钢结构的整体分析须满足《构筑物抗规设计规范》（GB 50191 2012）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，当钢结构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。相反，若钢结构支架刚度远大于混凝土结构时，原混凝土结构加固设计时应考虑增加其刚度来满足规范对结构抗侧刚度的要求。
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》（GB 50017-2003）计算。 b.对于无支撑的结构和Δu/h>1/1000的有支撐的结构，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”。然后根据《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）附录D确定柱的计算长度系数。
5、结论
综上所述，复杂和不规则脱硝钢结构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。
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.
【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难度最大的部分，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
脱硝钢结构支架设计主要参照《钢结构设计规范》《构筑物抗震设计规范》及《火力发电厂土建结构设计技术规程》中的设计条款进行设计。
在结构布置方面，由于我国火电厂脱硝工艺大部分采用催化剂还原法（SCR），因此脱硝反应器装置常布置于锅炉炉后部位，钢结构支架的结构布置有以下两种方式：（1）脱硝钢结构支架支承在锅炉引风机房混凝土/钢结构框架的顶层；（2）新增独立钢支架。
值得注意的是：若钢结构支架落在锅炉引风机房混凝土框架顶层，结构方案布置时不仅需要考虑新增脱硝结构荷载的传递，还需要考虑与原结构传力体系的衔接，以保证将下部原结构及基础的加固费用，加固难度降到最低。此部分为整个脱硝钢结构支架设计的重点部分。
由于脱硝工艺布置的制约，脱硝反应器需穿越各层平台，脱硝钢结构支架的布置变的复杂和不规则：跨度大、荷载大、开洞多，平面及立面刚度弱，因此各结构层及立面需设置一定数量的支撑，以保证楼层水平刚度及抗侧刚度。
2、脱硝钢结构支架的荷载特点
脱硝钢架的荷载分类，按照规范可以分为：永久荷载、可变荷载和偶然荷载三种。 脱硝钢结构支架的永久荷载主要为结构自重、平台、钢楼梯以及反应器、烟道、催化剂的重量。可变荷载主要为：（1）烟道及反应器内积灰荷载；（2）平台和楼梯的活荷载，催化剂运输使用的单轨吊；（3）风荷载，地震荷载；（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，对钢结构支架产生的作用力。
3、脱硝钢结构支架结构设计分析指标
3.1结构分析假定
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，格栅板或者压型钢板。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结构支架节点变形的协调一致实际设计时可以在钢梁高度范围内设置水平支撑体系来实现。
3.2结构抗震控制与设计分析
钢结构的整体分析须满足《构筑物抗规设计规范》（GB 50191 2012）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，当钢结构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。相反，若钢结构支架刚度远大于混凝土结构时，原混凝土结构加固设计时应考虑增加其刚度来满足规范对结构抗侧刚度的要求。
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》（GB 50017-2003）计算。 b.对于无支撑的结构和Δu/h>1/1000的有支撐的结构，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”。然后根据《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）附录D确定柱的计算长度系数。
5、结论
综上所述，复杂和不规则脱硝钢结构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。
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.