一种除尘器箱体H形截面立柱稳定性增强构造及方法技术

本发明专利技术公开了一种除尘器箱体H形截面立柱稳定性增强构造及方法，属于结构工程技术领域。本发明专利技术在有加劲肋的墙板的相邻加劲肋区间对H形截面立柱前翼缘两侧各焊接一块加固钢板，加固钢板另一侧焊接于墙板。本发明专利技术同时明确提出了此种H形截面立柱稳定性增强构造的设计方法。实施本发明专利技术后可使立柱在原先结构基础上极大提高其稳定承载能力，以此可以进一步减小立柱设计截面，且稳定性增强构造加工制作便利，节省钢材，生产成本低。

Structure and method for enhancing stability of dust box box H section column

The invention discloses a structure and a method for improving the stability of a H section column of a dust box body, belonging to the technical field of structural engineering. In the invention, a reinforcing steel plate is welded on both sides of the front flange of the H shaped section column and the front edge of the front flange of the wall plate with stiffening ribs, and the other side of the reinforcing steel plate is welded on the wallboard. The invention also provides a design method for the stability enhancement structure of the H section column. The invention can make the column in the original structure on the basis of greatly improving its stability bearing capacity, which can further reduce the column section design, and enhance the stability of convenience, the production structure of processing steel saving and low production cost.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种除尘器箱体H形截面立柱稳定性增强构造及方法，属于结构工程

技术介绍
除尘器是广泛应用于火电、冶金、化工和建材等行业中用以消除烟尘的主力环保装备，箱体(亦可称壳体)是其中最重要的工艺部件。当箱体围护结构采用加劲平直钢板墙板—H形(或工字形)截面立柱结构体系时，H形截面立柱一侧翼缘与钢板墙板连续焊接连接。箱体中墙板受到负压和风荷载形成的横向荷载，墙板上作用的横向荷载会传递分配到立柱上，使得立柱承受弯矩；立柱顶部承担轴向压力，因此，立柱实际为一压弯构件。立柱在弯矩和轴向压力共同作用下主要发生失稳破坏，箱体中立柱破坏位置往往发生在立柱靠近顶部的局部轴向压应力较大区域，而其它大部分区域应力水平不高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对墙板—H形截面立柱结构体系中的立柱，提供一种能够显著增强该H形截面立柱稳定性的加固构造与方法，以解决现有除尘器箱体立柱易于发生失稳破坏，材料强度利用率低的问题，藉此可以减小立柱设计截面，减轻结构自重，从而降低生产成本。为此，本专利技术提供了一种除尘器箱体H形截面立柱稳定性增强构造，所述除尘器箱体墙板为带加劲肋的平直钢板，在上下相邻加劲肋间区域、立柱腹板左右两侧各焊接一块加固钢板，所述加固钢板一竖边与立柱前翼缘焊接连接，另一竖边与除尘器箱体墙板焊接连接。所述稳定性增强构造可改善H形截面立柱与墙板连接承受横向支撑时的稳定性。本领域技术人员应当清楚，与墙板连接的H形截面立柱翼缘为后翼缘，远离墙板的H形截面立柱翼缘为前翼缘。在本专利技术的一种实施方式中，所述H形截面立柱稳定性增强构造用于增强除尘器箱体的稳定性。在本专利技术的一种实施方式中，所述H形截面立柱也可以表述为工字形截面立柱。在本专利技术的一种实施方式中，对于边缘立柱，仅在一侧布置所述稳定性增强构造。在本专利技术的一种实施方式中，所述加固钢板厚度等于箱体墙板壁厚。在本专利技术的一种实施方式中，所述加固钢板与墙板竖向连接焊缝距墙板与立柱后翼缘连接焊缝的距离为100mm。在本专利技术的一种实施方式中，所述加固钢板沿立柱高度方向布置区间为：当立柱横向支撑间距小于三个加劲肋区间时，加固钢板仅在顶部第一个加劲肋区间布置；当横向支撑间距大于等于三个且小于六个加劲肋区间时，加固钢板在顶部第一、二两个加劲肋区间布置；当横向支撑间距大于等于六个加劲肋区间时，加固钢板在顶部第一、二、三共三个加劲肋区间布置。本领域技术人员应当清楚，所述横向支撑即箱体立柱所受垂直于墙板方向的支撑。在本专利技术的一种实施方式中，所述加固钢板上下两端均不与墙板加劲肋连接，根据加劲肋截面形式，适当切割加固钢板使之避免与加劲肋边缘干涉。本专利技术还提供应用所述一种除尘器箱体H形截面立柱稳定性增强构造来提高H形截面立柱稳定性的方法，其中，所述加固钢板厚度等于箱体墙板壁厚；加固钢板与墙板竖向连接焊缝距墙板与立柱后翼缘连接焊缝的距离为100mm；加固钢板沿立柱高度方向布置区间为：当立柱横向支撑间距小于三个加劲肋区间时，加固钢板仅在顶部第一个加劲肋区间布置；当横向支撑间距大于等于三个且小于六个加劲肋区间时，加固钢板在顶部第一、二两个加劲肋区间布置；当横向支撑间距大于等于六个加劲肋区间时，加固钢板在顶部第一、二、三共三个加劲肋区间布置；加固钢板上下两端均不与墙板加劲肋连接，根据加劲肋截面形式，适当切割加固钢板使之避免与加劲肋边缘干涉。本专利技术的有益效果在于：采用上述除尘器箱体H形截面立柱稳定性增强构造措施后，可使除尘器箱体立柱在原先结构基础上显著提高其稳定承载能力。本专利技术特别适用于墙板为带加劲肋的平直钢板情况，仅需对易于发生失稳的立柱顶部下方高压应力区域采用稳定性增强构造，这种稳定性增强构造加工制作便利，且节省钢材，无论在横向荷载较大或较小的情况下均能显著提高除尘器箱体立柱承载能力。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为不采用稳定性增强构造的除尘器箱体墙板-立柱结构体系有限元模型及局部放大图。图3为采用本专利技术进行稳定性增强后的除尘器箱体墙板-立柱结构体系有限元模型及局部放大图。图4为墙板承受横向荷载示意图。图5为加固钢板与墙板竖向连接焊缝距墙板与立柱后翼缘连接焊缝的距离对立柱稳定性的影响关系曲线。图6为加固钢板斜向连接于前翼缘板时其作用力的垂直分力和水平分力示意图。图7为加固钢板厚度对立柱稳定性的影响关系曲线。1：H形截面立柱；2：加固钢板；3：墙板加劲肋；4：钢板墙板；5：横隔板。具体实施方式下面结合附图并通过具体实施例及实施效果来进一步说明本专利技术的技术方案及其形成过程。可以理解的是，此处所描述的实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。参照附图1所示，附图1为本专利技术除尘器箱体(壳体)H形(工字形)截面立柱稳定性增强构造的结构示意图。在除尘器箱体H形截面立柱1两侧钢板墙板4上的相邻加劲肋3间区域焊接一块加固钢板2，所述加固钢板2一侧与H形截面立柱1前翼缘焊接连接，另一侧与墙板4焊接连接，加固钢板2在H形截面立柱1腹板左右两侧对称布置，如果H形截面立柱1处在箱体边缘，则仅与一侧相邻钢板墙板4焊接连接。所述加固钢板2沿H形截面立柱1高度方向布置区间为：当横向支撑(即H形截面立柱1所受垂直于墙板4方向的支撑)间距小于三个加劲肋区间时，加固钢板2仅在顶部第一个加劲肋区间布置；当横向支撑间距大于等于三个且小于六个加劲肋区间时，加固钢板2在顶部第一、二两个加劲肋区间布置；当横向支撑间距大于等于六个加劲肋区间时，加固钢板2在顶部第一、二、三共三个加劲肋区间布置。所述加固钢板2厚度等同于箱体墙板4壁厚。所述加固钢板2与墙板4竖向连接焊缝距墙板4与H形截面立柱1后翼缘连接焊缝的距离为100mm。所述加固钢板2上下两端均不与墙板加劲肋3连接，根据加劲肋3截面形式，适当切割加固钢板2使之避免与加劲肋3边缘干涉。本专利技术性能测定本专利技术对采用稳定性增强构造方法前、后的除尘器箱体H形截面立柱稳定性的计算、对比和分析通过有限元软件ANSYS进行数值模拟，稳定性增强前和稳定性增强后的有限元模型如附图2和附图3所示。有限元计算分析过程说明如下：1、定义单元：所有结构部件均采用Shell181单元模拟。2、定义材料：考虑材料非线性影响，钢材材料采用理想弹塑性模型，以Von-Mises准则判断是否发生屈服。制作除尘器一般采用Q235钢材，其屈服强度fy＝235MPa，弹性模量E＝2.06×105MPa，泊松比ν＝0.3。3、施加约束情况：箱体(壳体)墙板顶端与箱体加劲顶板连接，因此在墙板顶部边界施加垂直墙板方向(Z向)的平动约束。墙板底端与灰斗加劲壁板连接，因此在墙板底端边界施加垂直墙板方向的平动约束。立柱受等间距布置的横向支撑(垂直于墙板方向)约束，在立柱与横向支撑连接处施加垂直墙板方向的平动约束。在中间立柱柱底施加三个方向的平动约束。由于箱体内烟气往往是高温，为了释放温度变形，两侧立柱底部仅施加沿墙板高度方向(Y向)和垂直于墙板方向的约束，以实现结构在墙板平面内(X向)可以伸缩变形。4、施加荷载情况：除尘器箱体墙板在运行过程中受到风荷载以及内外压差(负压)产生垂直于墙板的横向荷载。当设备投入使用一段时间后，积灰荷载以及后期检修荷载、清理积灰的振打荷载等竖向荷载由箱体顶部支承结构传递到立柱，因此立柱在顶部承受轴向压力。上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种除尘器箱体H形截面立柱稳定性增强构造，其特征在于，所述除尘器箱体墙板为带加劲肋的平直钢板，在上下相邻加劲肋间区域、立柱腹板左右两侧各焊接一块加固钢板，所述加固钢板一竖边与立柱前翼缘焊接连接，另一竖边与除尘器箱体墙板焊接连接。

【技术特征摘要】
1.一种除尘器箱体H形截面立柱稳定性增强构造，其特征在于，所述除尘器箱体墙板为带加劲肋的平直钢板，在上下相邻加劲肋间区域、立柱腹板左右两侧各焊接一块加固钢板，所述加固钢板一竖边与立柱前翼缘焊接连接，另一竖边与除尘器箱体墙板焊接连接。2.根据权利要求1所述的一种除尘器箱体H形截面立柱稳定性增强构造，其特征在于，对于边缘立柱，仅在立柱腹板一侧布置所述稳定性增强构造。3.根据权利要求1或2所述的一种除尘器箱体H形截面立柱稳定性增强构造，其特征在于，所述加固钢板厚度等于箱体墙板壁厚。4.根据权利要求1或3所述的一种除尘器箱体H形截面立柱稳定性增强构造，其特征在于，所述加固钢板与墙板竖向连接焊缝，距墙板与立柱后翼缘连接焊缝的距离为100mm。5.根据权利要求1～4任一所述的一种除尘器箱体H形截面立柱稳定性增强构造，其特征在于，所述加固钢板沿立柱高度方向布置区间为：当立柱横向支撑间距小于三个加劲肋区间时，加固钢板仅在顶部第一个加劲肋区间布置；当横向支撑间距大于等于三个且小于六个加劲肋区间时，加固钢板在顶部第一、二两个加劲肋区间布置；当横向支撑间距大于等于六个加劲肋区间时，加固钢板在顶部第一、二、三共三个加劲肋区间布置。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：王登峰，钱海峰，潘立程，宋碧颖，赵婧同，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32