GB/T 22395-2022 锅炉钢结构设计规范

　　ICS 27 . 060 . 30 CCS J 98

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 22395—2022代替 GB/T 22395—2008

　　锅炉钢结构设计规范

　　Specificationfordesignofboilersteelstructures

　　2022-07-1 1 发布 2023-02-01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 22395—2022

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 一般要求 2

　　5 材料、设计指标和结构(构件)变形的规定 3

　　6 锅炉钢结构的布置 8

　　7 作用及其效应组合 10

　　8 结构分析 19

　　9 梁的设计 19

　　10 柱的设计 36

　　11 支撑系统的设计 63

　　12 连接设计 67

　　13 锅炉钢结构连接节点抗震承载力验算和抗震构造措施 89

　　14 锅炉钢结构的防锈、防腐蚀处理 92

　　Ⅰ

　　GB/T 22395—2022

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1 . 1—2020《标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

　　本文件代替 GB/T 22395—2008《锅炉钢结构设计规范》，与 GB/T 22395—2008 相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：

　　a) 更改了锅炉钢结构的主要受力结构的钢级(见 5 . 1 , 2008 年版的 5 . 1) ;

　　b) 增加了 Q390 钢级和 Q420 钢级的相关数据(见表 1、表 3、表 4、表 5、表 30 和表 46) ;

　　c) 增加了锅炉钢结构钢材质量等级的选取原则(见 5 . 4) ;

　　d) 更改了钢材和焊缝的强度设计指标(见 5 . 9 , 2008 年版的 5 . 9) ;

　　e) 更改了风压高度变化系数和阵风系数的取值(见 7 . 2 . 3 和 7 . 2 . 6 , 2008 年版的 7 . 2 . 3 和7 . 2 . 6) ;

　　f) 更改了地震影响系数曲线的阻尼调整和形状参数的公式(见 7 . 3 . 14 , 2008 年版的 7 . 3 . 12) ;

　　g) 更改了锅炉钢结构在多遇地震下的阻尼比取值(见 7 . 3 . 15 , 2008 年版的 7 . 3 . 13) ;

　　h) 更改了构件承载力抗震调整系数(见表 19 , 2008 年版的表 24) ;

　　i) 更改了强支撑框架的判别公式(见 10 . 2 . 4 , 2008 年版的 10 . 2 . 4) ;

　　j) 更改了高强度螺栓摩擦型连接摩擦面抗滑移系数的数值(见 12 . 3 . 1 , 2008 年版的 12 . 3 . 1) ;

　　k) 更改了锚栓选用表中基础混凝土的强度等级(见表 40、表 41 , 2008 年版的表 49、表 50) ;

　　l) 更改了承压型高强度螺栓开孔孔径的规定(见 12 . 4 , 2008 年版的 12 . 4) ;

　　m) 增加了栓焊并用连接的承载力计算公式(见 12 . 5) ;

　　n) 更改了高强度螺栓撬力计算公式(见 12 . 7 . 7 , 2008 年版的 12 . 7 . 5) ;

　　o) 增加了吊耳的计算公式(见 12 . 8) ;

　　p) 增加了构件和节点抗震承载力的验算内容(见 13 . 1) 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利。 本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

　　本文件由全国锅炉压力容器标准化技术委员会(SAC/TC 262)提出并归口 。

　　本文件起草单位：北京巴布科克 · 威尔科克斯有限公司、哈尔滨锅炉厂有限责任公司、上海锅炉厂有限公司、东方电气集团东方锅炉股份有限公司、武汉锅炉股份有限公司、杭州华电技术开发有限公司、华业钢构有限公司、哈尔滨工业大学、浙江大学、上海交通大学、上海发电设备成套设计研究院有限责任公司、华西能源工业股份有限公司、武汉武锅能源工程有限公司。

　　本文件主要起草人：李大生、孙洪鹏、轩辕诗威、苏刚、陈勇军、刘树新、曾婵娟、贾天新、王玉银、陈驹、姜静、代庆生、孙罡、陈健陵、屠茂斌、许创建、李立人、吴迁、洛海洋、熊卫兵、王达、黄馨。

　　本文件于 2008 年首次发布，本次为第一次修订。

　　Ⅲ

　　GB/T 22395—2022

　　锅炉钢结构设计规范

　　1 范围

　　本文件规定了支承式和悬吊式锅炉钢结构的设计原则和方法。

　　本文件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

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中，注 日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 700 碳素结构钢

　　GB/T 1228 钢结构用高强度大六角头螺栓

　　GB/T 1229 钢结构用高强度大六角螺母

　　GB/T 1230 钢结构用高强度垫圈

　　GB/T 1231 钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件

　　GB/T 1591 低合金高强度结构钢

　　GB/T 3632 钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副

　　GB/T 5117 非合金钢及细晶粒钢焊条

　　GB/T 5118 热强钢焊条

　　GB/T 5293 埋弧焊用非合金钢及细晶粒钢实心焊丝、药芯焊丝和焊丝-焊剂组合分类要求

　　GB/T 5313 厚度方向性能钢板

　　GB/T 12470 埋弧焊用热强钢实心焊丝、药芯焊丝和焊丝-焊剂组合分类要求

　　GB 50009 建筑结构荷载规范

　　GB 50011 建筑抗震设计规范

　　GB 50017—2017 钢结构设计标准

　　GB 50019 工业建筑供暖通风与空气调节设计规范

　　GB 50205 钢结构工程施工质量验收标准

　　GB 50661 钢结构焊接规范

　　JGJ 82 钢结构高强度螺栓连接技术规程

　　JGJ 99—2015 高层民用建筑钢结构技术规程

　　1

　　NB/T 47043

　　NB/T 47055

　　

　　锅炉钢结构制造技术规范

　　锅炉涂装和包装通用技术条件

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　框架结构 framestructure

　　由柱和梁刚性连接组成的具有抗剪和抗弯能力的结构。

　　GB/T 22395—2022

　　3.2

　　框架-支撑结构 frame-bracingstructure

　　由框架和支撑共同组成抗侧力体系的结构。

　　3.3

　　支撑结构 bracingstructure

　　在梁柱构件所在平面内，沿斜向设置支撑构件，以支撑轴向刚度抵抗侧向作用的结构。

　　3.4

　　主柱 maincolumn

　　主要承受锅炉本体荷载、风荷载和地震作用的柱。

　　3.5

　　顶板 mainboilersupportlevel

　　锅炉钢结构顶部悬吊或支承锅炉本体荷重梁的总称。

　　3.6

　　顶板主梁 maingirder

　　顶板中直接把锅炉本体荷载传给柱的梁。

　　3.7

　　顶板次梁 secondarygirder

　　与顶板主梁相连，把荷载传给顶板主梁的梁。

　　3.8

　　叠梁 horizontalsplitgirder

　　由上下两部分(或多部分)组成，用螺栓或焊接连接在一起共同工作的梁。

　　3.9

　　深梁 deepbeam

　　高跨比大于 1/6 的简支单跨梁。

　　3 . 10

　　锅炉导向装置 boilerguide

　　实现悬吊锅炉“膨胀中心”的限位结构。

　　4 一般要求

　　4 . 1 锅炉钢结构支承锅炉本体各部件，并维持它们之间的相对位置，承受风荷载、雪荷载和地震作用，承受电站设计单位提供并经同意作用在锅炉钢结构上的荷载。 除特殊要求外，锅炉钢结构不直接承受动力荷载。

　　4 . 2 进行锅炉钢结构设计时，应合理选择结构方案、材料、连接方式和构造措施，满足结构构件在运输、安装和使用过程中的强度、稳定性和刚度要求。

　　4 . 3 锅炉钢结构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 承载能力极限状态包括：构件或连接的强度破坏、脆性断裂，因过度变形而不适用于继续承载，结构或构件丧失稳定，结构转变为机动体系和结构倾覆;正常使用极限状态包括：影响结构、构件或非结构构件正常使用或外观的变形，影响正常使用的振动，影响正常使用或耐久性能的局部损坏。

　　4 . 5 按承载能力极限状态设计锅炉钢结构时，应采用荷载(作用)效应的基本组合和偶然组合。 按正常使用极限状态设计锅炉钢结构时，应采用荷载(作用)效应的标准组合。

　　4 . 6 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。 本文件适用于抗震设防烈度为

　　2

　　GB/T 22395—2022

　　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，应按专门规定执行。

　　4 . 7 露天布置和紧身封闭的锅炉钢结构应进行抗风验算。

　　4 . 8 构件应避免高温(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，应采取隔热或冷却措施。

　　4 . 9 锅炉钢结构的温度区段长度(伸缩缝的间距)，露天布置时不超过 120 m, 紧身封闭时不超过150 m,可不计入温度应力和温度变形的影响。

　　4 . 10 设于寒冷地区的锅炉钢结构，在设计时应采取措施提高结构的抗脆断能力。

　　4 . 1 1 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。

　　4 . 12 锅炉钢结构的结构安全等级为二级，重要性系数( γ0)取 1 . 0 。

　　4 . 13 锅炉钢结构设计时所需的自然环境条件有：

　　a) 基本风压值;

　　b ) 地面粗糙度类别;

　　c) 基本雪压值;

　　d) 抗震设防烈度(设计基本地震加速度);

　　e) 设计地震分组;

　　f) 场地类别;

　　g) 工作温度。

　　4 . 14 按本文件设计的锅炉钢结构应按 NB/T 47043 制造和检验。

　　5 材料、设计指标和结构(构件)变形的规定

　　5 . 1 锅炉钢结构应根据结构的重要性和工作环境等因素选用合适的钢材。 锅炉钢结构的主要受力结构宜采用 Q235 钢、Q355 钢、Q390 钢和 Q420 钢，其质量应分别符合 GB/T 700 和 GB/T 1591 的规定。当有可靠依据时，可采用其他牌号的钢材。

　　5 . 2 主要受力构件的钢材应具有屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、冷弯试验和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构应具有碳当量的合格保证。

　　5 . 3 抗震设防的锅炉钢结构的主要抗侧力构件所使用的钢材应符合下列规定：

　　a) 钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不大于 0 . 85 ;

　　b ) 钢材有明显的屈服台阶，且伸长率不小于 20% ;

　　c) 钢材有良好的焊接性和合格的冲击韧性。

　　5 . 4 锅炉钢结构的主要受力构件，钢材的质量等级应按表 1 采用。

　　3

　　GB/T 22395—2022

　　表 1 钢材质量等级选用

　　钢级

　　工作温度(T)a ℃

　　T>0

　　-20

　　-40

　　无地震

　　有地震

　　无地震

　　有地震

　　Q235

　　B

　　B

　　B

　　B

　　受拉构件或受拉板件：

　　板厚(直径)<40 mm 时：C

　　板厚(直径)≥40 mm 时：D

　　C

　　板厚(直径)≥40 mm 时 ：

　　D

　　Q355

　　Q390 Q420

　　C

　　D

　　a 工作温度按 GB 50019 规定的累年最低 日平均温度采用。 对于室内布置或紧身封闭的锅炉钢结构，如有采暖设备其工作温度可视为 0 ℃以上，否则可按 GB 50019 规定的累年最低 日平均气温增加 5 ℃采用。

　　5 . 5 采用焊接连接的钢结构，当钢板厚度不小于 40 mm且沿板厚方向有较高撕裂拉力作用，包括较高约束拉应力作用时，宜采用 Z15 级厚度方向性能钢板，其质量应符合 GB/T 5313 的规定。

　　5 . 6 顶板梁板厚大于 40 mm 时，原材料宜以正火状态供货。

　　5 . 7 地脚锚栓可选用 Q235 钢或 Q355 钢，其质量等级应符合表 1 的规定。

　　5 . 8 高强度螺栓连接副应符合 GB/T 1228、GB/T 1229、GB/T 1230、GB/T 1231 或 GB/T 3632 的规定 。其材料和螺栓力学性能按表 2 的规定。

　　表 2 高强度螺栓、螺母、垫圈的材料和螺栓力学性能

　　类别

　　性能等级

　　推荐材料

　　适用规格

　　力学性能

　　N/ mm2

　　屈服强度

　　( fy )

　　抗拉强度

　　( fu )

　　大六角头

　　高强度螺栓

　　连接副

　　螺栓

　　8 .8S

　　45、35

　　≤M20

　　≥660

　　830~1 030

　　20MnTiB、40Cr、ML20MnTiB

　　≤M24

　　35CrMo、35VB

　　≤M30

　　10 .9S

　　20MnTiB、ML20MnTiB

　　≤M24

　　≥940

　　1 040~1 240

　　35VB

　　≤M30

　　螺母

　　8H

　　45、35、ML35

　　≤M30

　　—

　　—

　　10H

　　—

　　—

　　垫圈

　　35 HRC~45 HRC

　　45、35

　　≤M30

　　—

　　—

　　扭剪型

　　高强度螺栓

　　连接副

　　螺栓

　　10 .9S

　　20MnTiB、ML20MnTiB

　　≤M24

　　≥940

　　1 040~1 240

　　35VB、35CrMo

　　M27、M30

　　螺母

　　10H

　　45、35、ML35

　　≤M30

　　—

　　—

　　垫圈

　　35 HRC~45 HRC

　　45、35

　　≤M30

　　—

　　—

　　4

　　GB/T 22395—2022

　　5 . 9 热轧钢材的强度设计指标应按表 3 采用。

　　表 3 热轧钢材的强度设计指标

　　钢材牌号

　　钢材厚度(直径)

　　(t)

　　mm

　　强度设计值

　　N/mm2

　　钢材强度

　　N/mm2

　　抗拉、抗压和抗弯(f)

　　抗剪

　　(fv )

　　端面承压

　　( 刨平顶紧)(fce )

　　屈服强度

　　(fy )

　　抗拉强度

　　(fu )

　　Q235 (A B C D)

　　t≤16

　　215

　　125

　　320

　　235

　　370

　　16

　　205

　　120

　　225

　　40

　　200

　　115

　　215

　　Q355 (B C D)

　　t≤16

　　305

　　175

　　400

　　355

　　470

　　16

　　295

　　170

　　345

　　40

　　290

　　165

　　335

　　63

　　280

　　160

　　325

　　80

　　270

　　155

　　315

　　100

　　240

　　140

　　380

　　295

　　450

　　150

　　230

　　130

　　285

　　Q390 (B C D)

　　t≤16

　　345

　　200

　　415

　　390

　　490

　　16

　　330

　　190

　　380

　　40

　　310

　　180

　　360

　　63