专利名称：：一种建筑物构件在滑移中的受力测评方法
技术领域：
：本发明属于高炉等建筑物及其构件在特定条件下的一种测评方法，特别是涉及建筑构件在迁移中动态受力的一种测评方法。
背景技术：
：高炉因运转时间长，长期在高温条件下作业，炉体达到一代炉龄后，需要对其进行更换。高炉更换是一项必不可少且庞大的作业工程项目。在传统的更换中，基本上以原地拆卸更换安装方式为主，这样会耗时几个月，几个月中的停产将造成很大的经济损失。于是一种高炉滑移更换的新方法被提出，即将需拆换的高炉整体切割、提升、由搭建的临时移动装置将需更换高炉整体滑移离开原址，并将新的高炉部分再滑移至原址进行安装，其中许多工程、工作可以同步进行，大大节省了更换、安装时间。然而，建筑物及其构件在滑移过程中，由于边界条件的改变，引起结构内力重分布。部分构件的应力增加，有时甚至会引起整个结构的变形或倒塌破坏，存在严重的安全隐患。同样其它种类建筑物的滑移过程也存在既想加快滑移速度，又希望提高其滑移过程中安全性的问题。为确保移动过程中建筑物构件的安全性，必须对各构件和高炉建筑物进行预测评。目前已有多种结构构件的检测评价方法以及结构构件损伤的检测工程实例，但对结构整体移动过程中的检测分析与安全性评定方法的研究尚在探索中。因此，迫切需要提供一种建筑物及其构件在滑移过程中受力的测评方法。曰
发明内容，本发明的目的是提供一种高炉建筑物构件在移动过程的检测及评定方法，旨在综合现有钢结构建筑检测及评定方法，并结合结构在更换过程中受力状态3不停发生变化的特点，提出一套更加详细具体的动态安全性检测评定方法，使得建筑物构件在移动过程的检测与评定更加符合实际。本发明的目的由以下技术方案来实现。一种建筑物构件在滑移中的受力测评方法，包括呈杆状的结构构件，按构件的自重、与相邻构件连接方式和构件承受的荷载进行构件相应位置截面的受力及变形分析，其特征在于在进行构件两端截面和中间跨中截面的受力及变形分析时，需考虑风载及滑移时克服静摩擦,力产生的动力效应。所述的风力为1至10级，相应的风速(米/秒)见下表，产生的压力(牛顿/厘米2)值以构件迎风面积计算、分析。风力12345678910风速0.3-1.51.6-3.33.4-5.45.5-7.98.0-10.710.8-13.813.9-17.117.2-20.20.8-24.424.5-28.4压力5.63e-5~1.41e-31.6e-3~6.8e-37.23e-3~0.020.02~0.040.04~0.070.07~0.120.12~0.180.18~0.270.27~0.370.27~0.50移动时克服的静摩擦力F二GXf式中G为构件重量(牛顿)、f为摩擦力系数、F为与滑移方向相反的力(牛顿)。由于风力大于10级已不允许再进行迁移，因此本方案不再列举大于IO级相应产生、计算的压力值。对所述构件的受力、变形结果，提出对构件需做专项整治和/或技术处理和/或正常使用的意见。对所有所述构件受力、变形结果的集合，提出建筑物不宜滑移、加固补强后滑移或可正常滑移的结论。采用本技术方案，在原有静态的受力分析基础上叠加了动态施加的力，更加符合真实情况，计算出的构件节点、截面强度还原实际情况，予以正确判断构件在移动条件下的安全性，不致产生滑移中发生意外。本技术方案也可适宜对建筑物构件的设计，以经受今后滑移中受力的需要。4所述建筑物的评价由各构件的评价集合组成，最终提出建筑物不宜滑移、加固补强后滑移或可正常滑移的结论和建议。经统计，采用本技术方案后，安全滑移，质量保证水平^显提高，對塌事件没有再发生。本发明的有益效果和优点采用本技术方案，更加结合动态实际工况分析、评价构件及其建筑物的受力和变形情况，更加正确、经济地进行滑移活动，既避免了安全事故的产生，又经济地实行滑移，防止了过度的加强措施，节约了滑移活动的时间，提高了建筑物、高炉等的利用效率。卿图1为本发明建筑物构件在滑移中的受力测评方法一种实施例高炉炉体框架测评高炉的正面框架示意图；图2为高炉框架侧面示意图；图3为高炉框架平面布置示意图。(S)具体实施方法下面结合附图进一步说明本发明技术方案。某高炉上部设施(49.7米以上)整体拆除工程结构安全性评估。炉体钢框架结构概述现高炉钢框架为单跨多层钢框架结构，分为下部框架、炉体框架和炉顶刚架。下部框架下部轴线尺寸为28.0mX28.0m，上部为21mX21m;炉体框架轴线尺寸为21mX21m;炉顶刚架下部轴线尺寸为21mX21m，顶部为21mX7m。高炉炉体位于炉体框架之中，顶部框架支承炉顶设备。本次大修，旧炉顶从46.3m以上全部更换，新炉顶全部安装完成后再拆除旧炉体，更换新炉体。炉顶上部设施炉顶上部设施，包括煤气上升管、下降管系统，无料钟系统(先期拆除)、炉顶框架系统及装料设备，总重约3200吨，高度为66m(从49.7m平台计)，该部分的重心位置约在距49.7m平台20m高度处，四根煤气上升管为承重结构，属高炉框架结构的一部分。装料设备重量经炉壳传给基础，不作用在炉体钢框架上。考虑在大修拆除过程中需要保证炉顶系统更换过程的安全性，需对大修过程进行安全性验算。根据业主要求，需要对旧炉顶系统整体拆除以及旧炉壳移出施工过程中的旧炉顶框架结构、已有炉体框架结构进行现场检测和结构安全性评定。检测内容变形检测(1)挠度检测、(2)垂直度检测、(3)上升管残余厚度检测、(4)整体水平位移检测、(5)整体垂直位移、(6)柱心水平位移、(7)尺寸复核。探伤检测在对高炉框架柱、框架节点、上升管节点、上料通廊节点等四个部位分别进行了超声波、磁粉探伤。高强螺栓检测对高强螺栓进行抗滑移系数、抗拉、轴力试验时，采用SM41材质钢板，用M22高强螺栓制作成试验板进行模拟。表观及损伤检测验算分析软件及方法结构分析采用通用有限元软件SAP20009.1.6进行结构建模与分析，对结构的整体变形和构件的强度与稳定性进行分析验算；根据钢结构规范规定的方法与公式，采用手工验算框架结构中加固构件的强度与稳定；采用有限元软件ANSYS8.1进行重要连接节点的精细分析。静力弹性分析分别针对施工过程中的不同施工工况及不同荷载组合，验算旧炉顶系统及炉体框架的整体变形、构件的变形、构件的应力状态、节点连接受力状态以及结构的整体稳定性。分析主要结果包括1)炉体框架(标高46.3m以下的己有结构)(1)炉体框架各构件、节点的内力；(2)炉体框架各构件的强度校核；(3)炉体框架各构件的稳定性校核；(4)炉体框架的整体变形和稳定性；(5)主要节点安全性验算。2)旧炉顶系统(标高46.3m以上的已有结构)(1)旧炉顶系统各构件、节点的内力；(2)旧炉顶系统各构件的强度校核；(3)旧炉顶系统各构件的稳定性校核；(4)旧炉顶系统的整体变形和稳定性。结构建模分别建立旧炉顶系统、炉体框架以及滑移梁的计算模型。结构分析工况工况1——旧炉顶系统顶升过程旧炉顶系统顶升过程中，需验算旧炉顶系统被顶起时，旧炉顶框架以及炉体框架的变形、构件、节点及结构的安全性。理论计算需要考虑顶升初始时刻可能在结构中产生的竖向动力效应。工况2——旧炉顶系统滑移过程在整个滑移过程中，需要验算旧炉顶系统的多个位置，根据施工方案，初步确定为以下几个位置位置一旧炉顶系统开始滑动的位置；位置二旧炉顶系统重心位于炉体框架边柱柱顶位置；位置三旧炉顶系统位于炉体框架结构外侧，在炉体框架柱中产生较大内力的位置。1)位置一旧炉顶系统开始滑动时需要验算旧炉顶框架的变形、构件、节点及结构的倾覆。2)位置二7旧炉顶系统重心位于炉体框架边柱柱顶位置，需要验算炉体框架的变形以及构件、节点和结构的安全性。3)位置三旧炉顶系统位于炉体框架结构外侧，在炉体框架柱中产生较大内力的位置，此时需要验算炉体框架的变形以及构件、节点和结构的安全性。工况3——新炉顶框架安装完成，旧炉壳移出炉体框架过程新炉顶框架安装完成，上部和中部炉体分别悬挂在标高46.3m及37.2m平台，验算炉体框架结构的变形以及构件、节点和结构的安全性。旧炉体框架静力弹性分析结果旧炉顶系统顶升过程旧炉顶系统顶升过程中，需对旧炉体框架的几个受力状态进行构件的强度、稳定以及结构变形验算旧炉顶系统滑移过程新炉顶框架安装完成，旧炉壳移出炉体框架过程节点有限元分析节点计算目的旧炉顶系统整体拆除以及旧炉壳移出施工过程中的旧炉顶框架结构、己有炉体框架结构受力较为复杂，对于这种大吨位旧炉壳移出施工过程目前尚无成熟工程经验。因此，为确保施工过程安全可靠，采用有限元分析软件ANSYS对上述两部分结构中受力较大的节点进行有限元分析，为高炉系统改造施工过程中的框架结构的安全性提出建议，并为其施工提供指导依据。节点的构成计算节点在结构中的位置单元类型节点分析中采用SHELL181单元，它适于分析由薄板以及中厚板组成的结构。单元有四个节点，每个节点有六个自由度，分别是沿x，y，z三个方向的平动自由度和绕x，y，z三个方向的转动自由度。适用于线性分析、大转动以及大应变非线性分析，亦适用于线弹性材料、弹塑性材料、蠕变以及超弹性材料。8单元的几何模式如图7.8所示。材料本构关系与屈服准侧材料本构关系取理想弹塑性模型，弹性模量E二2.06E5MPa，屈服强度^=345MPa，泊松比PRXY=0.3。屈服准侧本节点计算中，采用Mises屈服条件，它表示当应力强度达到一定数值时，材料开始进入塑性，态，用今式表示为2:Mises屈服条件考虑了中间主应力对屈服的影响，说明屈服和三个主应力都有关系，主要适用于延性金属材料。有限元模型按照节点的设计荷载和/或内力，分别对节点模型施加荷载与约束反力。加载中，轴力按构件截面上节点总数平均分配到每个节点，竖向剪力平均施加到腹板节点上，水平剪力平均施加到翼缘节点上；弯矩、扭矩转换成力偶加在截面节点上，柱子的下部为固定端。由于节点1、2对称，故采用一个有限元模型，但施加的荷载不同。节点在上述荷载作用下，最大应力出现在上柱与节点连接处，最大应力为219.54MPa(〈310MPa)满足强度要求。'权利要求1.一种建筑物构件在滑移中的受力测评方法，如杆状结构构件，按构件的自重、与相邻构件连接方式和构件承受的荷载进行构件相应位置截面的受力及变形分析，其特征在于在进行构件两端截面和中间跨中截面的受力及变形分析时，需考虑风载及滑移时克服静摩擦阻力产生的动力效应。2.根据权利要求1所述的受力测评方法，其特征在于所述的风力为1至10级，相应的风速(米/秒)见下表，产生的压力(牛顿/厘米2)值以构件迎风面积计算、分析<table>tableseeoriginaldocumentpage2</column></row><table>3.根据权利要求l所述的受力测评方法，其特征在于移动时克服的静摩擦力F二GXf式中G为构件重量(牛顿)、f为摩擦力系数、F为与滑移方向相反的力(牛顿)。4.根据权利要求1所述的受力测评方法，其特征在于对所述构件的受力、变形结果，提出对构件需做专项整治和/或技术处理和/或正常使用的意见。5.根据权利要求4所述的受力测评方法，其特征在于对所有所述构件受力、变形结果的集合，提出建筑物不宜整祐滑移、加固补强后滑移或可正常滑移的结论。全文摘要本发明涉及建筑物构件在滑移中动态受力的一种测评方法。一种建筑物构件在滑移中的受力测评方法，包括呈杆状的建筑物构件，按构件的自重、与相邻构件的连接方式以及构件承受的荷载进行构件两端截面和中间跨中截面的受力及变形分析，分析时考虑风载及滑移时克服静摩擦阻力产生的动力效应。采用本技术方案，更加结合动态实际工况现状、评价构件及其建筑物的受力和变形情况，更加正确、经济地进行建筑物整体滑移活动，既避免了安全事故的隐患或发生，又经济地实行滑移，防止了过度的加强措施，节约了滑移活动的时间，提高了建筑物、高炉等的利用效率。文档编号G01L1/00GK101672702SQ20081004295公开日2010年3月17日申请日期2008年9月12日优先权日2008年9月12日发明者余加坤,晓刘,包朝亮,张立华,罗永峰,奡薛,赵智勇申请人:上海宝冶工程技术有限公司