张利东　徐浩　伍雪南

[摘 要]荷载组合在结构设计中至关重要，不合适的荷载组合会导致后面的结构设计失去其应有的可靠性。本文依托实际工程，对其烟道支架考虑温度效应的荷载组合进行了分析讨论，其结果可供其他类似结构参考。

[关键词]烟道支架，荷载工况 温度效应

中图分类号：TN919.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）01-0286-01

1 引言

荷载组合在结构中至关重要。只有在合理的荷载组合的前提下进行的结构设计，才能达到相应的可靠度。温度效应在大型混凝土结构及钢结构中产生的应力不容忽视。但由于温度荷载的复杂性，规范规定的并不是很明确。本文以印度卡德罗尔脱硫改造工程为例，基于STAAD Pro软件，对考虑温度效应的烟道支架的荷载组合进行探讨。

2 工程简介

根据业主方提供的资料，该地区地震设防烈度按7度考虑，地震加速度0.1g，建筑场地类别为III类，风荷载w0=0.78kN/m2。烟道支架采用支撑框架体系钢结构。

3 基本工况分析

根据工艺资料，烟道支架上布置有钢烟道。烟道竖向荷载均属于长期作用的持久性活载，其荷载性质接近于永久荷载，应单独设立一个活载工况。

烟道在不工作状态下不产生水平分力，可不考虑。运行时分为热态和冷态两种状态。无论热态还是冷态，其对称方向上的水平荷载均为成对出现，对于结构整体计算可相互抵消。沿烟道方向上的水平力在膨胀节及固定节点之间方向相反，对于整体计算可相互抵消。但对于单独构件计算而言，上述荷载是真实存在的，不可抵消。故建模时可整体均按热态输入水平力，冷态工况在荷载组合时用组合系数的正负号考虑。另有水平荷载在烟道对称轴上，无法确定其平衡状态，统一按单向输入，其设计结果偏安全。烟道支架上不设平台，没有普通均布活载，故不予考虑。

另需要根据荷载规范考虑X向和Z向的风荷载及地震荷载。其中地震荷载根据《建筑抗震设计规范》（以下简称抗规）1第5.1.1条规定，该结构无需考虑竖向地震作用，故地震荷载考虑两个水平方向作用即可。

根据业主方要求，结构还需要考虑温度荷载。

综上，除恒载外，可变荷载可分为竖向工艺荷载、水平工艺荷载、X向风载、Z向风载、X向地震、Z向地震及温度荷载共7个工况。以上工况在STAAD Pro中分别用DL/LY/LXZ//WX/WZ/EX/EZ/TMP表示。

4 标准组合

抗规第5.4.1条正文中仅给出了地震作用下的基本组合公式。对于标准组合，抗规第4.2.4条条文说明中给出了解释，为根据基本组合公式，取各分项系数为1.0。故可得地震作用下的标准组合公式如下。

（1）

其中，Sk表示荷载标准组合的效应设计值，SGE表示重力荷载代表值的效应，Swk表示风荷载代表值的效应。

根据《火力发电厂土建结构设计技术规程》 DL 5022-2012 （以下简称土规）2第11.3.5条规定，一般设备荷载的重力荷载代表值系数取1.0。抗规的重力荷载代表值表格中没有出现温度荷载。根据抗规第2.1.4条定义，地震作用为由地震动引起的结构动态作用，温度效应不会引起地震动效应，故不应在重力荷载代表值中体现温度效应。但根据《建筑结构荷载规范》（以下简称荷载规范）3第1.0.4条关于可变荷载的说明，有关可变荷载的相关规定同样适用于温度荷载，且地震作用时，温度变化产生的作用在概率上可能发生的，故应该在地震组合中考虑该效应。经反复核算，最终确定温度荷载的组合值系数取0.5。故式（1）可以相应修改为下式。

（2）

其中，Stk表示温度效应标准值。

综上，可得地震作用下标准组合系数如表2所示。

5 基本组合

地震组合下，应分别考虑重力荷载分项系数、水平地震作用分项系数及温度荷载作用分项系数。根据抗规第5.4.1条规定，重力荷载分项系数为1.2，水平地震作用分项系数为1.3，可在标准组合基础基础上乘以该分项系数得出基本组合。

6 结论

本文根据国家现行规程、规范，对实际工程中的烟道支架的荷载组合进行了分析讨论，并给出了详细组合系数表。该工程烟道支架已经根据上述表格，完成了基于STAAD Pro软件的分析计算，完成了施工图设计，得到了业主方的认可。

该荷载组合方法，可以应用于烟道支架、热网水管架等类似构筑物上。其他荷载及建构筑物类型与上述建筑物类型与上述建筑物差异较大的结构，可以参考执行。

参考文献

[1] GB 50011-2010，《建筑抗震设计规范》[S]，北京，中国建筑工业出版社，2010。

[2] DL 5022-2012 火力发电厂土建结构设计技术规程[S].北京：中国计划出版社，2012

[3] GB 50009-2012，《建筑结构荷载规范》[S]，北京，中国建筑工业出版社，2012。

作者简介

张利东（1981-），男，工程师，从事火力发电厂结构设计工作。