核电厂钢格栅板设计概述

赵媛媛 马 波 杨 阳

上海核工程研究设计院



核电厂钢格栅板设计概述

赵媛媛 马 波 杨 阳

上海核工程研究设计院

摘 要：本文对核电厂钢格栅板设计要求，包括荷载及荷载组合、抗震设计、固定节点设计、布置要求、构造要求及防护要求等方面进行概述。

关键词：核电厂；钢格栅板；抗震

1概述

钢格栅板是一种由承载扁钢与横杆按照一定的间距正交组合，通过焊接或压锁加以固定的开敞板式钢构件。钢格栅作为核电厂房中常用的钢构件，多用做核电厂钢平台的平台板，其特殊的核安全敏感性及工作环境的特殊性，对核电厂钢格栅板设计，包括荷载及荷载组合﹑抗震设计﹑固定节点设计和防护要求等方面提出了高于工民用钢格栅板的要求。

2设计要求

2.1钢格栅板的设计荷载和荷载组合

钢格栅板的设计荷载主要包括恒载﹑活载和地震荷载。钢格栅板的设计恒载除了要考虑钢格栅板自重外还应包括可能存在的小型设备和管道﹑电缆及电缆桥架﹑风管及其支撑的自重。钢格栅板的设计活载包括考虑楼面荷载﹑堆积荷载﹑设备操作荷载﹑维修荷载的均布荷载。核电厂钢格栅板设计需考虑地震荷载的作用，设计要求明显高于民用钢格栅板。钢格栅板的地震荷载具体见2.2节。

钢格栅板的设计荷载组合需根据钢平台的抗震要求选用相应规范的适用荷载组合。

2.2钢格栅板的抗震设计

钢格栅板作为钢平台的平台板，需要根据钢平台的抗震要求考虑地震荷载的作用，保证平台板在地震工况下满足使用要求。钢格栅板构件验算时需考虑竖向地震荷载的作用，钢格栅板固定节点设计时需考虑竖向地震荷载和水平地震荷载的作用。

钢格栅板验算中的地震荷载计算多采用等效静力法，其地震加速度取值通常可保守取相应楼面的反应谱峰值，同时为考虑多模态的影响还需乘以1.5的放大系数。

在进行地震作用计算时，无论是计算水平方向还是竖直方向的地震作用，恒荷载均全部转换成结构质量；计算水平地震作用时，将25%的活荷载转换成结构质量；计算竖向地震作用时，将全部的活荷载转换成结构质量。

2.3 钢格栅板的选用及核算

钢格栅板设计时一般先根据板跨和荷载初步拟定承载扁钢的截面及间距，优先选用《钢格栅板及配套件 第一部分：钢格栅板》（YB T4001.1-2007）中的标准钢格栅板规格。如对钢格栅板有特殊要求（如流通率等），而现有规格无法满足时，可根据需求自行设计承载扁钢的截面及间距。

根据初步拟定的承载扁钢布置，对各个荷载组合作用下承压扁钢的抗弯强度﹑抗剪强度以及挠度进行验算，并根据验算结果对承载扁钢的截面及间距进行调整。钢格栅板尽量单跨布置，所有荷载性能的计算仅考虑承载扁钢的作用而忽略横杆，取单根承载扁钢进行验算时，其上荷载取承载扁钢中心间距宽度板带范围内的荷载。

2.4钢格栅板的固定节点设计

为了防止钢格栅板坠落或位移过大对周围设备和管道造成损坏，核电厂钢格栅板需通过有效的固定节点固定在支承结构上。钢格栅板与支承结构的连接方式常见的有焊接固定和鞍形夹具固定两种。钢格栅平台板经常会受人的走动或者机械的振动等动荷载作用，如果采用鞍形夹安装方式固定，鞍形夹的螺栓难免产生滑动而使钢格栅板处于松动状态，使结构存在安全隐患。因此设计核电厂钢格栅板平台板固定节点时，永久性和偶尔拆卸的钢格栅板可采用焊接固定形式，焊缝连接永久固定，不会松脱，是最安全的固定方式，但焊缝会破坏钢格栅板的防护涂层，并且修补时较不便；有拆卸要求的钢格栅板可采用在承压扁钢间焊接节点板，通过螺栓与支承结构连接的固定方式。每件钢格栅板的固定节点应不少于4处。验算固定节点时应同时考虑竖向地震荷载和水平地震荷载的作用。

3钢格栅板的布置和设计

核电厂设备和管线布置复杂，管线（包括核级管道）穿过钢格栅平台板的情况较多，因此钢格栅平台板的分块应根据管线开孔合理布置，并充分考虑开孔对钢格栅板承载力的削弱影响。钢格栅平台板上下的设备和管线应连接在相应的辅助结构上，不应直接连接在钢格栅平台板上。钢格栅板中如有切口﹑开孔，钢格栅板余下的面积应能满足设计荷载的要求。当钢格栅板上开有较大孔洞时，需对钢格栅板的承载能力进行复核，无法满足要求时可在开孔周围增设辅助次梁，必要时还需在辅助次梁上增设固定节点。

确定钢格栅板上穿管预留孔的尺寸时，要考虑钢格栅板加工和安装偏差的影响，同时需考虑管线安装偏差的影响。如果管道有振动，需另外预留出满足要求的间隙。为防止物体通过平台钢格栅板坠落产生危险，平台钢格栅板应没有任何大于钢格栅板净空间隙的缺口，并且钢格栅板净空间隙不能让直径35mm的球体通过下落。在工作平台下方有人活动时，钢格栅板净空间隙不能让直径20mm的球体通过下落，否则应采取其他适当措施保证同等的安全水平。

钢格栅板设计时，板间及板到墙边要预留出适当的间隙，避免因加工和安装偏差导致钢格栅板无法正常安装。

4构造要求

在钢格栅板的端部应用与承压扁钢同规格的扁钢或截面积不小于承压扁钢截面积的型钢进行包边。包边应与承压扁钢和横杆可靠连接。钢格栅板中较大的切口和开孔应做包边处理。

钢格栅板按照钢结构平板构件进行安装，安装后不能横向移动或脱离支承结构，钢格栅承载扁钢方向两端在支承结构上的支承长度每端不得小于25mm。

5防护要求

核电厂的工作环境较复杂，当钢平台受高温作用或位于辐照控制区时，钢格栅板表面的保护层需满足相应环境条件的要求。

参考文献：

［1］中华人民共和国黑色冶金行业标准，《钢格栅板及配套件 第一部分：钢格栅板》（YB T4001.1-2007）冶金工业出版社，2007.