一种核电厂钢平台的H型钢梁的强度验算方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种核电厂钢平台的H型钢梁的强度验算方法及装置，方法包括：获取多层吊架加载在所述H型钢梁上的基础载荷和所述H型钢梁的抗扭截面特性，根据多层吊架加载在所述H型钢梁上的基础载荷和所述H型钢梁的抗扭截面特性，计算所述H型钢梁的约束扭转内力，获取所述H型钢梁的抗弯截面特性，根据多层吊架加载在所述H型钢梁上的基础载荷、所述H型钢梁的约束扭转内力，以及所述H型钢梁的抗弯截面特性和抗扭截面特性，计算并判断H型钢梁的强度是否满足钢结构设计要求。本发明专利技术提出了适合H型钢截面在扭矩作用下的验算方法，以保证钢平台在地震或事故工况下更为安全。在地震或事故工况下更为安全。在地震或事故工况下更为安全。

【技术实现步骤摘要】
一种核电厂钢平台的H型钢梁的强度验算方法及装置


[0001]本专利技术涉及建筑结构设计
，具体涉及一种核电厂钢平台的H型钢梁的强度验算方法及装置。

技术介绍

[0002]在核电厂房内部，钢平台的设计不可避免地会遇到钢梁受扭的情况，多数情况下是由于工艺管道与支架在地震作用和事故工况下产生的扭矩荷载，还有少部分情况是由于荷载作用偏离截面剪切中心而引起的受扭。在厂房钢平台设计中，采用H型钢截面的开口薄壁杆件情况较多，其自重轻、抗弯刚度大、节省材料且经济性好，但是抗扭刚度很小，约为抗弯刚度的十分之一。
[0003]工艺专业的常规支吊架做法是将管道支架设计成一个悬臂吊杆，上端直接四周围焊在钢平台钢梁的底部，下端与管道焊接固定。此做法虽简单方便，但是却会额外带给上部钢梁好几十千牛
·
米的扭矩。钢平台中的钢梁不仅需要承担正常工况下的使用荷载，还需要在地震和事故工况下保证不会破坏或失稳，以避免对附近的重要核设备和物项造成损坏，因此钢梁的承载力设计在厂房内部中尤为重要。
[0004]在目前现行的GB50017
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种核电厂钢平台的H型钢梁的强度验算方法，其特征在于，包括：获取多层吊架加载在所述H型钢梁上的基础载荷和所述H型钢梁的抗扭截面特性，根据多层吊架加载在所述H型钢梁上的基础载荷和所述H型钢梁的抗扭截面特性，计算所述H型钢梁的约束扭转内力，获取所述H型钢梁的抗弯截面特性，根据多层吊架加载在所述H型钢梁上的基础载荷、所述H型钢梁的约束扭转内力，以及所述H型钢梁的抗弯截面特性和抗扭截面特性，计算并判断H型钢梁的强度是否满足钢结构设计要求。2.根据权利要求1所述的核电厂钢平台的H型钢梁的强度验算方法，其特征在于，设H型钢梁的延伸方向为Z向、设垂直于H型钢梁腹板的方向为X向，设垂直于H型钢梁翼缘的方向为Y向，所述获取多层吊架加载在所述H型钢梁上的基础载荷，具体包括：获取多层吊架加载在所述H型钢梁上的Z向载荷F
z
、X向载荷F
x
、Y向载荷F
y
、Z向弯矩M
z
、X向弯矩M
x
和Y向弯矩M
y
。3.根据权利要求2所述的核电厂钢平台的H型钢梁的强度验算方法，其特征在于，获取所述H型钢梁的抗扭截面特性，具体包括：获取所述H型钢梁的截面尺寸，根据所述截面尺寸计算H型钢梁截面的翘曲惯性矩I
ω
和扭转常数I
t
，再根据所述翘曲惯性矩W
ω
和扭转常数I
t
计算H型钢梁截面的扇形模量W
ω
和翘曲扭转特性k。4.根据权利要求3所述的核电厂钢平台的H型钢梁的强度验算方法，其特征在于，所述根据多层吊架加载在所述H型钢梁上的基础载荷和所述H型钢梁的抗扭截面特性，计算所述H型钢梁的约束扭转内力，具体包括：根据多层吊架加载在所述H型钢梁上的基础载荷和所述H型钢梁的抗扭截面特性，计算所述H型钢梁的弯扭双力矩B
ω
、约束扭转力矩M
ω
和自由扭转力矩M
s
。5.根据权利要求4所述的核电厂钢平台的H型钢梁的强度验算方法，其特征在于，获取所述H型钢梁的抗弯截面特性，具体包括：获取所述H型钢梁计算截面处Y向的截面惯性矩I
y
，Y向的毛截面模量W
y
和/或净截面模量W
ny
，Y向的回转半径i
y
，获取所述H型钢梁计算截面处X向的截面惯性矩I
x
，X向的毛截面模量W
x
和/或净截面模量W
nx
，X向的回转半径i
x
，获取所述H型钢梁的毛截面面积A和/或净截面面积A
n
。6.根据权利要求5所述的核电厂钢平台的H型钢梁的强度验算方法，其特征在于，所述计算并判断H型钢梁的强度是否满足钢结构设计要求，具体包括：分别计算并判断H型钢梁的截面抗弯强度、H型钢梁的抗剪强度、H型钢梁翼缘上折算应力、H型钢梁的整体稳定性、连接相邻H型钢梁的连接板的强度、连接H型钢梁与连接板的螺栓强度和连接H型钢梁与连接板的焊缝强度是否满足钢结构设计要求。7.根据权利要求6所述的核电厂钢平台的H型钢梁的强度验算方法，其特征在于，根据式(1)计算并判断H型钢梁的截面抗弯强度σ是否满足钢结构设计要求：
其中，Fz、Mx和My分别为多层吊架加载在所述H型钢梁上的Z向载荷、X向弯矩和Y向弯矩，A
n
为H型钢梁计算截面处的净截面面积，B
ω
为所述H型钢梁的弯扭双力矩，W
nx
和W
ny
分别为H型钢梁计算截面处X向和Y向的净截面模量，W
ω
为H型钢梁计算截面处的扇形模量，γ
x
、γ
y
和γ
ω
分别为H型钢梁计算截面处X向、Y向以及扭转的截面塑性发展系数；f为H型钢梁的钢材抗弯强度设计值。8.根据权利要求6所述的核电厂钢平台的H型钢梁的强度验算方法，其特征在于，计算并判断H型钢梁的抗剪强度是否满足钢结构设计要求，具体包括：根据式(3)计算并判断H型钢梁翼缘上的剪应力τ1是否满足钢结构设计要求：其中，Fx为多层吊架加载在所述H型钢梁上的X向载荷，M
s
为所述H型钢梁的自由扭转力矩，M
ω
为所述H型钢梁的约束扭转力矩，I
t
为H型钢梁计算截面处的扭转常数，b为H型钢梁的翼缘宽度，t为H型钢梁的翼缘厚度；h为H型钢梁的高度，f
v
为H型钢梁的钢材抗剪强度设计值。根据式(4)计算并判断H型钢梁腹板上的剪应力τ2是否满足钢结构设计要求：其中，F
y
为多层吊架加载在所述H型钢梁上的Y向载荷，Sx为所述H型钢梁腹板计算剪应力处以上毛截面对x轴的面积矩；M
s
为所述H型钢梁的自由扭转力矩，t
ω
为H型钢梁的腹板厚度，M
ω
为所述H型钢梁的约束扭转力矩，Sω为所述H型钢梁的翘曲静矩；I
x
为所述H型钢梁计算截面处X向的截面惯性矩，I
t
为H型钢梁计算截面处的扭转常数，I
ω
为H型钢梁计算截面处的翘曲惯性矩。9.根据权利要求6所述的核电厂钢平台的H型钢梁的强度验算方法，其特征在于，根据式(5)计算并判断H型钢梁翼缘上折算应力是否满足钢结构设计要求：10.根据权利要求6所述的核电厂钢平台的H型钢梁的强度验算方法，其特征在于，计算并判断H型钢梁的整体稳定性是否满足钢结构设计要求，具体包括：当所述H型钢梁受扭但不存在轴向力时，根据式(6)计算并判断H型钢梁的整体稳定性是否满足钢结构设计要求：其中，M
x
和M
y

【专利技术属性】
技术研发人员：熊晓萌，张卫国，武燕京，赵金涛，吴茜婷，陈丹，
申请(专利权)人：中国核电工程有限公司，
类型：发明
国别省市：