本發(fā)明涉及的是一種空分冷箱面板圍護(hù)結(jié)構(gòu)，適用于空氣分離制氧氮設(shè)備冷箱、制氬設(shè)備冷箱、制氫設(shè)備冷箱、換熱器冷箱及液化設(shè)備冷箱等一切含有低溫設(shè)備的封閉性冷箱，屬于空分制冷技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)空分冷箱采用板塊式結(jié)構(gòu)體系，這種結(jié)構(gòu)為將整個(gè)冷箱分割成幾十個(gè)甚至上百個(gè)板塊單元，每個(gè)單元均由H型鋼或槽鋼作為邊緣構(gòu)件，內(nèi)含斜撐和面板，每個(gè)單元相連時(shí)，邊緣構(gòu)件和邊緣構(gòu)件通過螺栓和焊接兩種連接方式組成新桿件，即梁或者柱；斜撐則采用H型鋼，面板直接焊接在斜撐上，通常不設(shè)置面板加勁肋，即使個(gè)別設(shè)置面板加勁肋的也是將加勁肋一起焊接在斜撐上，導(dǎo)致斜撐承受巨大的、來(lái)自面板的平面外荷載，包括面板上的珠光砂荷載，氮?dú)鈮毫屠湎涿姘逋怙L(fēng)荷載吸力或壓力，這就使主結(jié)構(gòu)原本的桁架結(jié)構(gòu)體系遭到破壞，因?yàn)殍旒芙Y(jié)構(gòu)體系的斜撐是二力桿，不承受平面外的荷載；而冷箱這種特種結(jié)構(gòu)是中空無(wú)樓層板的，主要靠四周的桁架結(jié)構(gòu)傳遞荷載，一旦桁架結(jié)構(gòu)體系的斜撐桿件受力方式由二力桿變成了拉壓剪彎構(gòu)件后，整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的荷載就會(huì)傳力路徑不清晰，不便與工程師手工復(fù)核軟件的計(jì)算結(jié)果，結(jié)構(gòu)的安全經(jīng)濟(jì)性就不可靠，導(dǎo)致很多工程師就盲目相信軟件結(jié)果，造成了多起安全事故和不可估量的經(jīng)濟(jì)損失。

現(xiàn)有的這種空分冷箱結(jié)構(gòu)體系和面板圍護(hù)體系不脫開，不但對(duì)主結(jié)構(gòu)受力體系造成破壞，還通常不設(shè)置加勁肋，單靠橫梁、立柱和斜撐作為面板的支撐，雖然冷箱四周面板選用了相對(duì)較厚的5mm鋼板，但遇到風(fēng)荷載較大或面板跨度較大時(shí)，強(qiáng)度就會(huì)不夠，導(dǎo)致冷箱面板爆裂，冷箱內(nèi)的珠光砂絕熱材料噴出事故時(shí)有發(fā)生，導(dǎo)致整套空分系統(tǒng)停車檢修，造成的直接和間接的經(jīng)濟(jì)損失是巨大的，有時(shí)甚至造成人員傷亡。

綜上所述，傳統(tǒng)空分冷箱結(jié)構(gòu)體系的斜撐和面板圍護(hù)體系不脫開對(duì)主結(jié)構(gòu)體系和面板圍護(hù)體系都非常不利，急需新的設(shè)計(jì)方法來(lái)優(yōu)化它了。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、受力合理，強(qiáng)度高，使用安全可靠，傳力路徑清晰，計(jì)算方便快捷、容易手工復(fù)核的空分冷箱面板圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來(lái)完成的：一種空分冷箱面板圍護(hù)結(jié)構(gòu)，所述的空分冷箱主要由四周的桁架結(jié)構(gòu)以及圍護(hù)在四周桁架結(jié)構(gòu)上的冷箱面板組成，所述的桁架結(jié)構(gòu)由兩側(cè)的長(zhǎng)形冷箱柱、上下依次固定在在兩側(cè)冷箱柱上的多根冷箱橫梁、從上到下依次有交叉固定于上中下三根冷箱橫梁上、并以中間冷箱橫梁中間為交叉點(diǎn)的兩根斜撐組成，所述的桁架結(jié)構(gòu)上垂直固定在冷箱橫梁上、并在冷箱橫梁上水平均布的多根從底部一直延伸到頂部的加勁肋；所述桁架結(jié)構(gòu)上分別密封焊接有用于包裹整個(gè)冷箱的冷箱面板。

作為優(yōu)選：所述的冷箱面板與冷箱柱和冷箱橫梁的連接是：冷箱面板在冷箱柱和冷箱橫梁的外側(cè)面上保留30mm以上的搭接長(zhǎng)度，在外搭接處分別采用4mm高角焊縫圍焊，即密封焊接，不得漏氣；在內(nèi)搭接處采用4mm高角焊縫間斷焊；

所述冷箱面板與加勁肋的連接是：所述加勁肋截面采用角鋼或槽鋼或方鋼，在冷箱面板和加勁肋的搭接處采用4mm高角焊縫間斷焊；

所述冷箱面板采用4mm厚普通鋼板，冷箱的頂面上焊接的頂板采用6mm厚花紋鋼板；

所述加勁肋與冷箱橫梁的連接是：加勁肋與冷箱橫梁外翼緣相碰處，加勁肋切角，然后用雙面角焊縫焊接后磨平；

所述加勁肋與桁架結(jié)構(gòu)的斜撐間必須保留一定的空隙。

冷箱面板作為密閉性圍護(hù)體系承受著很大的平面外荷載，冷箱內(nèi)的珠光砂對(duì)冷箱面板的水平推力和氮?dú)鈱?duì)冷箱面板的壓力，冷箱外風(fēng)荷載對(duì)冷箱面板的壓力和吸力，冷箱面板所受的最不利工況為珠光砂水平推力+氮?dú)鈮毫?風(fēng)荷載的側(cè)向吸力，這個(gè)荷載組合很大但由面板加勁肋直接導(dǎo)向橫梁，使主桁架結(jié)構(gòu)斜撐不受平面外荷載，保留二力桿受力狀態(tài)，保護(hù)了主桁架結(jié)構(gòu)受力體系的合理性，傳力路徑的明確性，大大減少了主結(jié)構(gòu)的用鋼量，同時(shí)面板加勁肋成為簡(jiǎn)支梁，面板成為單向板，受力明確，計(jì)算簡(jiǎn)單精確，方便手工復(fù)核，提高準(zhǔn)確性。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明所述冷箱頂板面板的平面布置示意圖。

圖2是本發(fā)明所述冷箱面板立面布置示意圖。

圖3是圖2中A部放大結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的介紹：圖1-3所示，本發(fā)明所述的一種空分冷箱面板圍護(hù)結(jié)構(gòu)，所述的空分冷箱主要由四周的桁架結(jié)構(gòu)1以及圍護(hù)在四周桁架結(jié)構(gòu)1上的冷箱面板2組成，所述的桁架結(jié)構(gòu)1由兩側(cè)的長(zhǎng)形冷箱柱3、上下依次固定在在兩側(cè)冷箱柱3上的多根冷箱橫梁4、從上到下依次有交叉固定于上中下三根冷箱橫梁4上、并以中間冷箱橫梁中間為交叉點(diǎn)的兩根斜撐5組成，所述的桁架結(jié)構(gòu)1上垂直固定在冷箱橫梁4上、并在冷箱橫梁4上水平均布的多根從底部一直延伸到頂部的加勁肋6；所述桁架結(jié)構(gòu)1上分別密封焊接有用于包裹整個(gè)冷箱的冷箱面板2。

本發(fā)明所述的冷箱面板2與冷箱柱3和冷箱橫梁4的連接是：冷箱面板2在冷箱柱3和冷箱橫梁4的外側(cè)面上保留30mm以上的搭接長(zhǎng)度，在外搭接處分別采用4mm高角焊縫圍焊，即密封焊接，不得漏氣；在內(nèi)搭接處采用4mm高角焊縫間斷焊；

所述冷箱面板2與加勁肋6的連接是：所述加勁肋6截面采用角鋼或槽鋼或方鋼，在冷箱面板2和加勁肋6的搭接處采用4mm高角焊縫間斷焊；

所述冷箱面板2采用4mm厚普通鋼板，冷箱的頂面上焊接的頂板7采用6mm厚花紋鋼板；還包括頂部加勁肋8.

所述加勁肋6與冷箱橫梁4的連接是：加勁肋6與冷箱橫梁4外翼緣相碰處，加勁肋6切角，然后用雙面角焊縫焊接后磨平；

所述加勁肋6與桁架結(jié)構(gòu)的斜撐5間必須保留一定的空隙。

實(shí)施例：冷箱是為內(nèi)部低溫設(shè)備保冷的，所以內(nèi)部填滿絕熱材料珠光砂，并與低溫設(shè)備和低溫管道間留有300mm以上的距離，否則冷箱面板會(huì)積霜甚至使碳鋼面板發(fā)生低溫冷脆現(xiàn)象。冷箱平面布置圖為矩形，中空無(wú)樓層板，四周采用桁架結(jié)構(gòu)體系并用鋼板做面板圍護(hù)的密閉特種鋼結(jié)構(gòu)，為了桁架結(jié)構(gòu)的斜撐為二力桿，不受平面外荷載的影響，將面板及其加勁肋結(jié)構(gòu)體系和桁架的斜撐脫開，保留一定的間距，使冷箱面板平面外的荷載，如珠光砂荷載、氮?dú)鈮毫惋L(fēng)荷載等不會(huì)直接傳導(dǎo)給斜撐，這樣更符合桁架結(jié)構(gòu)體系的條件，使結(jié)構(gòu)傳力路徑更加清晰明確。

冷箱面板及其加勁肋的具體結(jié)構(gòu)如下：作用在冷箱面板上的平面外主要荷載有珠光砂荷載、氮?dú)鈮毫惋L(fēng)荷載，對(duì)面板最不力的工況為珠光砂水平推力+氮?dú)鈮毫?風(fēng)荷載的側(cè)向吸力。珠光砂荷載的大小并不象水壓隨著高度的增加而增加，它是根據(jù)冷箱某截面高度上冷箱和塔器的橫截面積之差與周長(zhǎng)之和的比值，即水力半徑確定的。珠光砂荷載又分為對(duì)冷箱面板的水平推力和豎向摩擦力，還有一部分直接作用在基礎(chǔ)上；冷箱內(nèi)的氮?dú)鈮毫κ撬懈叨热肯嗤?，所以作用在面板上的壓力也是所有高度都相同的；風(fēng)荷載則隨著高度的增加風(fēng)壓是逐漸增加的。所以將這三個(gè)荷載的最不利工況組合后可以發(fā)現(xiàn)，隨著冷箱高度的增加，該組合的荷載也在增加，這個(gè)與冷箱內(nèi)裝水是完全不一樣的。故隨著冷箱高度的增加，在冷箱側(cè)向面板取4mm厚鋼板的前提下，面板加勁肋的間距將會(huì)減小或者加勁肋的截面將會(huì)增大，但由于面板及其加勁肋需與主結(jié)構(gòu)斜撐保持一定的空隙，加勁肋截面高度大小將受到限制，所以將會(huì)在冷箱上部的面板加勁肋設(shè)計(jì)時(shí)同時(shí)使用減小間距和增加截面兩種方法。

作用在冷箱面板上的平面外荷載最不利工況隨著高度的增加差異較大，所以沿著高度方向設(shè)置多種加勁肋形式，可以節(jié)省材料，但形式也不宜過多，太多會(huì)給采購(gòu)和安裝帶來(lái)麻煩，以3-5種為宜。

冷箱面板上所受的平面外荷載由于面板加勁肋的導(dǎo)向作用，可以直接轉(zhuǎn)化成橫梁的線荷載加在主結(jié)構(gòu)模型上，目前的結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件還不能將面板圍護(hù)體系和主結(jié)構(gòu)一起建模計(jì)算，因此對(duì)面板及其加勁肋的設(shè)計(jì)計(jì)算只能單獨(dú)建模計(jì)算，通過本優(yōu)化設(shè)計(jì)后，面板及其加勁肋的受力簡(jiǎn)單清晰，所以用手工復(fù)核計(jì)算也很方便。

冷箱面板圍護(hù)體系的結(jié)構(gòu)連接結(jié)構(gòu)如下：

1)面板和梁柱連接：面板在梁柱外側(cè)面上保留30mm以上的搭接長(zhǎng)度，在外搭接處采用4mm高角焊縫圍焊，即密封焊接，不得漏氣；在內(nèi)搭接處采用4mm高角焊縫間斷焊。

2)面板和加勁肋連接：加勁肋有角鋼、槽鋼和方管等，在面板和加勁肋搭接處采用4 mm高角焊縫間斷焊。

3)加勁肋與橫梁連接：加勁肋與橫梁外翼緣相碰處，加勁肋切角然后用雙面角焊縫焊接后磨平。

4)加勁肋和桁架結(jié)構(gòu)斜撐間必須保留一定的空隙。