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摘要：烟道是火力发电厂不可缺少的一部份，当前社会对炉后烟气处理日益重视，烟道支架在整个电厂建设或改建中所占比例越来越大.在改造工程中，一般布置要比较复杂，受限条件较多，因此需要对烟道支架所承受的荷载进行细致分析，做到概念清晰，从而保证结构安全，达到优化结构设计优化的目的。本文以烟道支架为例进行分析，其他类似支架可以也可以按此原理具体分析，例如炉架、脱硝反应器支架，除尘器支架等。
关键词：烟道支架；水平荷载；分析
一、作用于烟道支架荷载的分类
作用于脱硫烟道的荷载一般有自重、风荷载、地震，温度荷载，以及气流流动产生的荷载，在有检修平台的烟道支架还有检修荷载。自重和检修荷载同一般结构计算，不在赘述；温度荷载，以及气流流动产生的荷载习惯称为工艺荷载，是由工艺专业提供，以下重点分析风荷载、地震荷载及工艺荷载。
二、风荷载分析：
1.风荷载的传力路径。
实际工程中烟道有很多类型，比如圆形烟道、矩形烟道，异型烟道等；烟道支架有单层，双层及多层等；烟道支座有固定支座，导向支座，滑动支座，弹簧支座等，不同支座的传力方式不同，右圖为单层矩形烟道支架，支座中间一点为固定支座，两边支座为导向支座。以此最简单的支架为例，其他形式的支架可以类似处理。
烟道支架的风荷载上包括支架本身风荷载和支架上部烟道风荷载。支架一般为敞开的框架或排架，支架本身风荷载各类软件都有不同的输入方法，而烟道风荷载一般是通过烟道受风面和烟道离地面的高度等参数进行手算输入。烟道风载的传力路径为：烟道风荷载通过烟道支座传递给烟道支架，再通过烟道支架传递到基础。
2、烟道支架的风荷载计算方法。由上面的分析可知风荷计算应该有两部份。第一部风为烟道支架本身风荷，这部分可以选自动计算风荷载，但需要根据使用软件的不同而采取不同的输入方法，比如说PKPM可以根据受风面积修改体型系数，或者在后处理模块中直接修改风荷载数值，STAAD软件可以设置烟道支架为开敞结构；第二部风为烟道风载。首先根据烟道受风面手算风荷载，再按照支座的布置和支座的形式将所受风载分配到各支座，此时要注意风荷载传递到次梁或框架梁时，有些软件只传力而不对该梁受到的水平风载进行强度稳定等计算而多数情况下烟道水平风载较大，会引起支撑梁平面外的破坏。
三、地震荷载分析
目前地震荷载输入方法基本符合设计原理，但是对于细节参数的设定和修改仍然需要注意。同风荷载一样，地震荷载也分为两部分，第一部风为支架结构本身的地震荷载，第二部分为烟道的地震荷载。
对于支架本身的地震荷载，程序会根据基本地震烈度、抗震等级等参数计算。而对于烟道的地震荷载，不管是地震作用的计算还是水平地震荷载的传递，均不同与一般房屋结构，它是将烟道的竖向荷载折算为等效重力荷载代表值，再根据重力荷载代表值进行水平地震荷载计算；水平地震荷载的传递是通过固定支座或导向支座传给结构构件（请注意一定是固定荷载，关于这一点的详细解释可以参见《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第13章13.2.5节）。
关于等效重力荷载代表值的计算，规范中没有明确的说明。目前设计人员都是根据经验修改程序中的活荷载质量折减系数，每个设计单位各不相同，一般为0.5～0.8之间。然而，分析等效重力荷载代表值的内容就不难发现，折减0.5～0.8偏小。烟道等效重力荷载代表值的两个组成部分分别是，烟道自重（包括保温）和内部积灰荷载（烟气、水气忽略），按照现行抗震规范，烟道自重应该取100%；积灰可以参考《构筑物抗震设计规范》GB50191-93第17章17.2.5节规定：管内介质采用自重标准值的100%。因此积灰荷载等效重力荷载代表值宜取1.0。
关于水平地震荷载的传递，很多设计人员会平均分配到所有支座上，这将导致固定支座或导向支座所分配的水平地震力比实际偏小，因为地震计算不考虑摩擦力传递地震荷载，所以固定支座和导向支座将全部承受相应部分的水平地震力。正确的计算方法为：计算出烟道的水平地震荷载，然后按照支座的布置和支座的形式将地震荷载分配到各支座，需要注意的是对于框架梁或次梁承受的水平地震荷载，需要按照平面外的弯矩和剪力校核强度和稳定等，原理同风载，不再赘述。
四、工艺荷载分析。
1、工艺荷载主要分析膨胀荷载，其他不再细述。所谓膨胀荷载是指烟道由于温度变化而产生的收缩或膨胀荷载，它是通过支座传递给结构构件，支座一般有固定支座、限位支座及活动支座。固定支座传递三个方向的荷载，即水平荷载及竖向荷载；限位支座主要递限位方向和竖向荷载；活动支座传递水平方向和竖向荷载，它是支座底板和埋件之间的摩擦力，一般情况是成对出现，作用方向相反，大小是由竖向荷载和摩擦系数决定的，实际上是支左板之间的静摩擦力。
2.工艺荷载的输入方法。
工艺荷载可按可变荷载考虑，右图为某烟道支架工艺提资，包含了冷态到热态及热态到冷态两种状态的膨胀和收缩荷载。如果不清楚工艺荷载的性质，以3轴线三组荷载为例，在正常情况下中间支座Fx32应该为零，两边支座Fx31和Fx33应该为一正一负，即3轴线框架梁实际受力为一个10kn的拉力或压力，可以看出3轴线工艺的水平荷载只是作用于该段框架梁，并不对结构水平方向产生影响。计算支架基础和结构整体分析是并不需要输入，更不可以叠加输入，只需要对相应的构件作局部验算。当然，不是所有的温度荷载都是平衡荷载，具体问题要具体分析，设计时可以参考《火力发电厂主厂房荷载设计技术规程》DL/T5095—2007第6章相关规定。
五、结束语
结构分析要点就是力的分析，分析各种力之前要清楚各种力的性质、作用原理，以及力在结构上的传递方式，力要与与其作用的结构结合分析。本文的分析方法，可以为其他结构的分析提供借鉴。采用软件分析计算时要充分理解软件的适用范围，对于不能直接输入处理的参数要进行调整、修改来适应软件，达到即省时又安全合理。
参考文献：
[1]《建筑抗震设计规范》GB50011-2001
[2]《构筑物抗震设计规范》GB50191-93
[3]《火力发电厂主厂房荷载设计技术规程》DL/T5095—1999
关键词：烟道支架；水平荷载；分析
一、作用于烟道支架荷载的分类
作用于脱硫烟道的荷载一般有自重、风荷载、地震，温度荷载，以及气流流动产生的荷载，在有检修平台的烟道支架还有检修荷载。自重和检修荷载同一般结构计算，不在赘述；温度荷载，以及气流流动产生的荷载习惯称为工艺荷载，是由工艺专业提供，以下重点分析风荷载、地震荷载及工艺荷载。
二、风荷载分析：
1.风荷载的传力路径。
实际工程中烟道有很多类型，比如圆形烟道、矩形烟道，异型烟道等；烟道支架有单层，双层及多层等；烟道支座有固定支座，导向支座，滑动支座，弹簧支座等，不同支座的传力方式不同，右圖为单层矩形烟道支架，支座中间一点为固定支座，两边支座为导向支座。以此最简单的支架为例，其他形式的支架可以类似处理。
烟道支架的风荷载上包括支架本身风荷载和支架上部烟道风荷载。支架一般为敞开的框架或排架，支架本身风荷载各类软件都有不同的输入方法，而烟道风荷载一般是通过烟道受风面和烟道离地面的高度等参数进行手算输入。烟道风载的传力路径为：烟道风荷载通过烟道支座传递给烟道支架，再通过烟道支架传递到基础。
2、烟道支架的风荷载计算方法。由上面的分析可知风荷计算应该有两部份。第一部风为烟道支架本身风荷，这部分可以选自动计算风荷载，但需要根据使用软件的不同而采取不同的输入方法，比如说PKPM可以根据受风面积修改体型系数，或者在后处理模块中直接修改风荷载数值，STAAD软件可以设置烟道支架为开敞结构；第二部风为烟道风载。首先根据烟道受风面手算风荷载，再按照支座的布置和支座的形式将所受风载分配到各支座，此时要注意风荷载传递到次梁或框架梁时，有些软件只传力而不对该梁受到的水平风载进行强度稳定等计算而多数情况下烟道水平风载较大，会引起支撑梁平面外的破坏。
三、地震荷载分析
目前地震荷载输入方法基本符合设计原理，但是对于细节参数的设定和修改仍然需要注意。同风荷载一样，地震荷载也分为两部分，第一部风为支架结构本身的地震荷载，第二部分为烟道的地震荷载。
对于支架本身的地震荷载，程序会根据基本地震烈度、抗震等级等参数计算。而对于烟道的地震荷载，不管是地震作用的计算还是水平地震荷载的传递，均不同与一般房屋结构，它是将烟道的竖向荷载折算为等效重力荷载代表值，再根据重力荷载代表值进行水平地震荷载计算；水平地震荷载的传递是通过固定支座或导向支座传给结构构件（请注意一定是固定荷载，关于这一点的详细解释可以参见《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第13章13.2.5节）。
关于等效重力荷载代表值的计算，规范中没有明确的说明。目前设计人员都是根据经验修改程序中的活荷载质量折减系数，每个设计单位各不相同，一般为0.5～0.8之间。然而，分析等效重力荷载代表值的内容就不难发现，折减0.5～0.8偏小。烟道等效重力荷载代表值的两个组成部分分别是，烟道自重（包括保温）和内部积灰荷载（烟气、水气忽略），按照现行抗震规范，烟道自重应该取100%；积灰可以参考《构筑物抗震设计规范》GB50191-93第17章17.2.5节规定：管内介质采用自重标准值的100%。因此积灰荷载等效重力荷载代表值宜取1.0。
关于水平地震荷载的传递，很多设计人员会平均分配到所有支座上，这将导致固定支座或导向支座所分配的水平地震力比实际偏小，因为地震计算不考虑摩擦力传递地震荷载，所以固定支座和导向支座将全部承受相应部分的水平地震力。正确的计算方法为：计算出烟道的水平地震荷载，然后按照支座的布置和支座的形式将地震荷载分配到各支座，需要注意的是对于框架梁或次梁承受的水平地震荷载，需要按照平面外的弯矩和剪力校核强度和稳定等，原理同风载，不再赘述。
四、工艺荷载分析。
1、工艺荷载主要分析膨胀荷载，其他不再细述。所谓膨胀荷载是指烟道由于温度变化而产生的收缩或膨胀荷载，它是通过支座传递给结构构件，支座一般有固定支座、限位支座及活动支座。固定支座传递三个方向的荷载，即水平荷载及竖向荷载；限位支座主要递限位方向和竖向荷载；活动支座传递水平方向和竖向荷载，它是支座底板和埋件之间的摩擦力，一般情况是成对出现，作用方向相反，大小是由竖向荷载和摩擦系数决定的，实际上是支左板之间的静摩擦力。
2.工艺荷载的输入方法。
工艺荷载可按可变荷载考虑，右图为某烟道支架工艺提资，包含了冷态到热态及热态到冷态两种状态的膨胀和收缩荷载。如果不清楚工艺荷载的性质，以3轴线三组荷载为例，在正常情况下中间支座Fx32应该为零，两边支座Fx31和Fx33应该为一正一负，即3轴线框架梁实际受力为一个10kn的拉力或压力，可以看出3轴线工艺的水平荷载只是作用于该段框架梁，并不对结构水平方向产生影响。计算支架基础和结构整体分析是并不需要输入，更不可以叠加输入，只需要对相应的构件作局部验算。当然，不是所有的温度荷载都是平衡荷载，具体问题要具体分析，设计时可以参考《火力发电厂主厂房荷载设计技术规程》DL/T5095—2007第6章相关规定。
五、结束语
结构分析要点就是力的分析，分析各种力之前要清楚各种力的性质、作用原理，以及力在结构上的传递方式，力要与与其作用的结构结合分析。本文的分析方法，可以为其他结构的分析提供借鉴。采用软件分析计算时要充分理解软件的适用范围，对于不能直接输入处理的参数要进行调整、修改来适应软件，达到即省时又安全合理。
参考文献：
[1]《建筑抗震设计规范》GB50011-2001
[2]《构筑物抗震设计规范》GB50191-93
[3]《火力发电厂主厂房荷载设计技术规程》DL/T5095—1999