【国家标准(GB)】 锅炉钢结构设计规范

ICS27.060.30
中华人民共和国国家标准
GB/T22395—2008
锅炉钢结构设计规范
Specification for design of boiler steel structures2008-09-26发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局数码防伪
中国国家标准化管理委员会　
2009-03-01实施
GB/T22395—2008
规范性引用文件
符号和缩略语
般要求
材料、设计指标和结构(构件)变形的规定锅炉钢结构的布置
作用及其效应组合
静力分析·bZxz.net
梁的设计：
柱的设计
支撑系统的设计
连接设计
锅炉钢结构抗震构造措施及有关要求刚性梁设计
锅炉平台和楼梯的设计
锅炉钢结构的防锈、防腐蚀处理次
GB/T 22395--2008
本标准是在JB/T6736—1993《锅炉钢构架设计导则》和JB5339-1991《锅炉构架抗震设计标准》基础上重新制订而成。
本标准与JB/T6736—1993和JB5339---1991相比，主要变化如下：在《锅炉钢构架设计导则》(JB/T6736—1993)和《锅炉构架抗震设计标准》（JB5339--1991)的基础上，以现行的国家有关标准为依据，并考虑了锅炉钢结构的特殊性；明确了锅炉钢结构的基本自振周期计算公式和阻尼比的取值；-根据当前锅炉钢结构基本采用计算机进行静力分析的实际，采用平面和空间静力分析替代原来的以手工进行静力分析的内容；一增加了叠梁的设计内容；
按承载能力极限状态设计，修订了铰接柱底板的计算公式；明确了支撑系统的作用及布置原则；增加了栓焊混合连接的内容；
增加了高强度螺栓典型连接计算一节；-增加了连接节点处连接件的计算方法；增加了锅炉钢结构抗震构造措施及有关要求、刚性梁设计、锅炉平台和楼梯的设计以及锅炉钢结构的防锈、防腐蚀处理四章。本标准由全国锅炉压力容器标准化技术委员会（SAC/TC262)提出并归口。本标准起草单位：中国钢结构协会锅炉钢结构分会、上海发电设备成套设计研究院。本标准主要起草人：李大生、贾天新、孙洪鹏、马炜言、王国鸿、王毅、叶国平、代庆生、李立人、孟宪国、程祯霖。
本标准为首次发布。
1范围
锅炉钢结构设计规范
本标准规定了支承式和悬吊式锅炉钢结构的设计原则和方法。本标准适用于支承式和悬吊式锅炉钢结构的设计。2规范性引用文件
GB/T22395—2008
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T700碳素结构钢（GB/T700—2006，ISO630:1995，Structuralsteels-Plates，wideflats，bars,sections and profiles,NEQ)GB/T1228钢结构用高强度大六角头螺栓[GB/T1228—2006，ISO7412:1984，Hexagonboltsfor high structural bolting with large width across flats (short thread length)--Product grade C--Property classes 8.8 and 10.9,NEQJGB/T1229钢结构用高强度大六角螺母（GB/T1229—2006，ISO4775：1984，Hexagonnutsforhigh strength structural bolting with large width across flats---Product grade B--Property classes8and10,NEQ)
GB/T1230钢结构用高强度垫圈（GB/T1230—2006，ISO7416:1984，Plainwashers，chamfered，hardened and tempered forhigh strength structural bolting,NEQ)GB/T1231
GB/T1591
GB/T3632
GB/T5117
GB/T5118
GB/T5313
GB50009
GB50011
钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件低合金高强度结构钢
钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副碳钢焊条
低合金钢焊条
厚度方向性能钢板
建筑结构荷载规范
建筑抗震设计规范
GB50017—2003钢结构设计规范
GB502054
钢结构工程施工质量验收规范
3符号和缩略语
3.1作用和作用效应
FEk、FEvk
集中荷载：
结构总水平、竖向地震作用标准值；-计算地震作用时，结构的等效总重力荷载代表值；弯矩；
轴心力；
高强度螺栓的预拉力；安全阀反冲力；撬力；
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一作用效应组合设计值；
地震作用效应；
作用、荷载标准值的效应；
支座反力；
外施拉力；
剪力；
风荷载标准值；
基本风压；
正应力；
局部压应力；
剪应力；
挠度。
2计算指标
N、Nb、Ne-
fb、fb、fb
f\、f、f
钢材的弹性模量；
个螺栓的抗拉、抗剪和承压承载力设计值；结构构件抗力的设计值；
钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值；钢材的抗剪强度设计值；
钢材的端面承压强度设计值；
钢材的屈服强度（或屈服点）；螺栓的抗拉、抗剪和承压强度设计值；对接焊缝的抗拉、抗剪和抗压强度设计值；角焊缝的抗拉、抗剪和抗压强度设计值；混凝土轴心抗压强度设计值。
3几何参数
A毛截面面积；
净截面面积；
毛截面惯性矩；
I.净截面惯性矩；
S毛截面面积矩；
毛截面模量；
净截面模量；
直径；
孔径；
高度；
角焊缝的计算厚度；
角焊缝的焊脚尺寸；
一截面回转半径；
一长度或跨度；
一厚度；
长细比。
3.4计算系数及其他
-结构自振周期；
n——高强度螺栓的传力摩擦面数目；水平地震影响系数；线膨胀系数；四边支承底板弯矩系数；α
β三边或二边支承底板弯矩系数；Be
梁整体稳定的等效临界弯矩系数；β
正面角焊缝的强度设计值增大系数；βg
高度处的阵风系数；
压弯构件稳定的等效弯矩系数；高度处的风阵系数；
折算应力的强度设计值增大系数；调整系数；
高强度螺栓摩擦面的抗滑移系数；柱的计算长度系数；μs
-风荷载体型系数；
风压高度变化系数；
风荷载脉动增大系数；用于计算梁整体稳定的参数；风荷载脉动影响系数；
-结构振型系数；
结构阻尼比；
轴心受压构件的稳定系数；
梁的整体稳定系数；
承载力抗震调整系数；
——组合值系数。
4一般要求
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4.1为了在锅炉钢结构设计中贯彻执行国家现行标准，并考虑锅炉钢结构的特殊性，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，特制定本标准。4.2锅炉钢结构要支承锅炉本体各部件，并维持它们之间的相对位置，还要承受风荷载、雪荷载和地震作用，以及其他设计单位提供并经锅炉设计单位同意作用在锅炉钢结构上的荷载。除特殊要求外，锅炉钢结构不考虑直接承受动力荷载。4.3锅炉钢结构应采用以概率理论为基础的极限状态设计法，用分项系数设计表达式进行计算，按承载能力极限状态和正常使用极限状态设计。4.4按承载能力极限状态设计锅炉钢结构时，应考虑荷载（作用)效应的基本组合，必要时应考虑荷载（作用）效应的偶然组合。按正常使用极限状态设计锅炉钢结构时，应考虑荷载（作用)效应的标准组合。4.5抗震设防烈度为6度及以上地区的锅炉钢结构，应进行抗震设计。本标准适用于抗震设防烈度为6度～9度地区锅炉钢结构的设计。抗震设防烈度大于9度时，应按相关规定执行。4.6露天布置和紧身封闭的锅炉钢结构应进行抗风验算。4.7构件应尽量避免高温（150℃以上)作用，长期受到高温作用的构件，除选用合适的钢材外，还应对其采取必要的隔热或冷却措施。4.8设于寒冷地区的锅炉钢结构，在设计时应采取措施提高钢结构的抗脆断能力。4.9锅炉钢结构的节点无论采用何种连接形式，当节点视为刚性连接时，应符合受力过程中构件在节点处的交角不变的假定，同时连接应具有充分的强度承受交汇构件端部传递的所有最不利内力；当节点视为铰接时，应使连接具有充分的转动能力，但能有效的传递横向剪力与轴心力。3
GB/T22395—2008
除另有规定外，锅炉钢结构的结构重要性系数%取1.0。4.10
锅炉钢结构设计时所需的自然环境条件有：4.11
基本风压值：
地面粗糙度类别；
基本雪压值；
抗震设防烈度（设计基本地震加速度）；设计地震分组；
场地类别；
工作温度，
4.12锅炉钢结构在设计时应执行与用户签订的供货合同和技术协议，应与锅炉本体其他专业和其他设计单位密切配合，相互协调。5材料、设计指标和结构(构件)变形的规定5.1为保证锅炉钢结构的承载能力和防止在一定条件下出现脆性破坏，应选用合适的钢材。锅炉钢结构的主要承重结构宜采用Q235钢和Q345钢，其质量标准应分别符合GB/T700和GB/T1591的规定。当有可靠依据时，可采用其他牌号的钢材。5.2主要承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度、冷弯试验和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构还应具有碳含量的合格保证。5.3重要的受拉或受弯的焊接结构构件中，钢材应具有常温冲击韧性的合格保证（B级）。5.4采用焊接连接的钢结构，当钢板厚度不小于50mm且承受沿板厚方向的拉力时，其材质应符合GB/T5313中Z15级的规定。
5.5顶板板梁板厚大于40mm时，宜要求原材料以正火状态供货。5.6地脚锚栓可选用Q235钢或Q345钢。5.7高强度螺栓连接副应符合GB/T1228、GB/T1229、GB/T1230、GB/T1231或GB/T3632的规定，其材料和力学性能见表1。
表1高强度螺栓、螺母、垫圈的材料和力学性能类别
大六角头
高强度螺栓
连接副
扭剪型
高强度螺栓
连接副
性能等级
35～45HRC
3545HRC
推荐材料
20MnTiB,40B,35VB
45,35,15MnVB
45，35
20MnTiB
45,35,15MnVB
45，35
力学性能
屈服强度/（N/mm2）抗拉强度/（N/mm2）洛氏硬度/HRC
≥660
≥940
≥940
830~1030
1040~1240
1040~1240
5.8手工焊接采用的焊条应符合GB/T5117或GB/T5118的规定。自动焊接或半自动焊接采用的焊丝和相应的焊剂应符合现行国家标准的规定。5.9钢材的强度设计值应按表2和表3采用。4
Q235钢
Q345钢
厚度或直径/mm
>16～40
>40～60
>60～100
>16～35
>35~50
>50100
表2钢材的强度设计值
抗拉、抗压和抗弯f
抗剪f、
注：表中厚度是指计算点的钢材厚度，对轴心受力构件是指截面中较厚板件的厚度。表3钢铸件强度设计值
ZG200-400
ZG230-450
ZG270-500
抗拉、抗压和抗弯
焊缝的强度设计值应按表4采用。表4
构件钢材
焊接方法和焊条型号
自动焊、半自动焊和
E43型焊条的手工焊
自动焊、半自动焊和
E50型焊条的手工焊
Q235钢
Q345钢
厚度或直径/
>16～40
>40～60
>60～100
>16～35
>35～50
>50~100
抗剪f
焊缝的强度设计值
对接焊缝
焊缝质量为下列等级
抗压f
时，抗拉f
一级/二级
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单位为牛每平方毫米
端面承压（刨平顶紧)fc
单位为牛每平方毫米
端面承压(刨平顶紧)f。
单位为牛每平方毫米
角焊缝
抗拉、抗压
抗剪f
和抗剪
注1：自动焊和半自动焊所采用的焊丝和焊剂，应保证其熔敷金属的力学性能不低于现行国家标准中相关的规定。
注2：焊缝质量等级应符合GB50205的规定。其中厚度小于8mm钢材的对接焊缝，不应采用超声探伤确定焊缝质量等级。
注3：对接焊缝抗弯受压区强度设计值取f，抗弯受拉区强度设计值取f\。注4：表中厚度是指计算点的钢材厚度，对轴心受力构件是指截面中较厚板件的厚度。5
GB/T22395--2008
螺栓连接的强度设计值应按表5采用。螺栓连接的强度设计值
普通螺栓
螺栓的钢材牌号（或性能
等级)和构件的钢材牌号
普通螺栓
承压型连接
高强度螺栓
Q235钢
Q345钢
Q235钢
Q345钢
C级螺栓
A级、B级螺栓
单位为牛每平方毫米
承压型连接高强度螺栓
注1：A级螺栓用于d<24mm和L≤10d或L≤150mm(按较小值）的螺栓；B级螺栓用于d>24mm和L>10d或L>150mm(按较小值)的螺栓。d为公称直径，L为螺杆公称长度。注2：A级、B级螺栓孔的精度和孔壁表面粗糙度，C级螺栓孔的公差和孔壁表面粗糙度，均应符合GB50205的规定。
2单面连接的单角钢以及施工条件较差的高空安装焊缝，其强度设计值应乘以相应的折减系数，折5.12
减系数应按表6采用。
表6强度设计值折减系数
结构构件或连接情况
按轴心受力计算强度和连接
单面连接的单角钢
按轴心受压计算稳定性
无垫板的单面施焊对接焊缝
施工条件较差的高空安装焊缝
等边角钢
短边相连的不等边角钢
长边相连的不等边角钢
折减系数
0.6+0.0015入且≤1.0
0.5+0.0025入且≤1.0
注1；入为长细比，对中间无联系的单角钢压杆，应按最小回转半径计算，当入<20时，取入=20。注2：当几种情况同时存在时，折减系数应连乘。5.13
钢材和钢铸件的物理性能指标应按表7采用。表7钢材和钢铸件的物理性能指标弹性模量E/（N/mm2）
206×103
剪切模量G/（N/mm2）
79×103
线膨胀系数α(以每℃计）
12×10-6
质量密度p/（kg/m2）
当使用材料与设计不符时，设计者需对代用材料进行审核。代用材料以不降低产品质量为前提，应遵循以下规定：
钢材力学性能的保证项目中，仅有一项不合格者，可按以下原则处理：a)
抗拉强度比标准规定的数值低5%以内允许使用。1）
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屈服强度比标准规定的数值低5%以内，可按屈服强度比例折减其强度设计值使用。2）
伸长率比标准规定的数值低3%以内允许使用。冷弯折角为150<α<180°时，允许在次要构件上使用。4）
冲击韧性不允许降低。
钢材的化学成分（硫、磷）应在允许的偏差之内，焊接结构的钢材含碳量不能超标。材料规格不符合图样要求时，可按以下原则处理：1）
当代用材料的化学成分和力学性能与原设计图样一致或同一级别时可以代用。当材质、规格不同时，经复核，构件的强度、刚度和稳定性满足设计要求后可以代用。当材质、规格变化后，应满足原设计结构要求和使用的需要。当材料代用后构件的断面变化较大时，应考虑相邻构件内力变化的影响。当以不同材质代用时，对熔焊金属材料应作相应变动。5.15为了不影响结构或构件的正常使用和观感，应对结构或构件的变形（位移或挠度）规定相应的限值。当有实践经验或有特殊要求时，可根据不影响正常使用和观感的原则进行适当的调整。计算结构或构件的变形时，可不考虑螺栓孔引起的截面削弱。a)
结构水平位移不宜超过表8所列容许值。表8结构水平位移容许值
参与作用类别
永久荷载
风荷载
地震作用
顶点位移容许值
注：H为自基础顶面至柱顶的总高度，h为层高层间位移容许值
b）在永久荷载和可变荷载作用下，梁的挠度值不宜超过表9所列容许值。表9梁挠度容许值
梁的类别
顶板主梁
顶板次梁和支承预热器的梁
顶板其他梁及柱间梁
一般小梁
平台梁和梯梁
注：1为梁的总跨度。
容许值
5.16除塔式锅炉钢结构外，基础的差异沉陷不应大于相邻柱距的1/500。6.锅炉钢结构的布置
6.1锅炉钢结构的分类
6.1.1锅炉钢结构按锅炉本体部件的固定方式，可分为支承式和悬吊式；按锅炉钢结构本身的结构特点，可分为框架式和架式；按锅炉钢结构与锅炉房的关系，可分为独立式和联合式。6.1.2支承式锅炉钢结构常用于设有重型炉墙或轻型炉墙的中小容量锅炉。其特点是锅炉本体部件的绝大部分的荷载都支承在锅炉钢结构上。7
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