大型钢结构整体移动过程中承载力安全检测与评估(房检站)

1、大型钢结构整体移动过程中承载安全性检测与评估上海宝冶工程技术有限公司房屋质量检测站客服4001028807 一、研究背景 大型钢结构在整体吊装或拆除过程中，由于边界条件及荷载的改变，构件可能失去稳定而倒塌，局部构件和节点可能因强度不足而破坏，极端情况下甚至引发结构倾覆,因此必须保证结构在施工过程中的安全性。但大型钢结构形式复杂、施工方法多样以及施工过程各种因素的相互影响，使得大型钢结构在整体移动过程中的承载安全性评定变得十分困难。 目前，对于大型钢结构移动过程的研究多集中在施工方法及其相关分析等方面的研究，通过选择合理的施工方法，保证结构的安全性。对于结构在移动过程中检测鉴定、承载安全性评定以

2、及加固设计等工作，国内外未见较为系统的研究成果及工程应用，很多工作仍是空白。因此迫切需要对大型钢结构移动过程中的承载安全性检测与评估进行系统的研究。本课题依托宝钢分公司一高炉大修过程，将材料系统检测与结构有限元分析相结合，对大型钢结构移动过程中的承载安全性检测与评估进行系统的研究。二、关键技术 2.1 材料系统检测 确定大型钢结构移动过程中的重点检测部位、检测技术和检测手段，在常规检测基础上增加材料系统检测，对结构用材料进行力学性能、缺陷和损伤的无损检测以及金相检测，保证检测结果的真实可靠。 2.2 数值模拟及有限元分析 对既有大型钢结构移动过程中的关键性位置进行分解，用一系列关键的静态工况模

3、拟结构的移动过程；通过确定不同关键位置的边界条件及受荷情况，建立结构有限元模型，进行数值模拟分析，确定结构及构件的强度及稳定应力比。对结构重要性节点进行实体分析，获取节点的应力云图。 三、工程应用 宝钢一高炉(1BF容积4063m3)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28.0m28.0m，上部为21m21m；炉体框架轴线尺寸为21m21m；炉顶刚架下部轴线尺寸为21m21m，顶部为21m7m。高炉炉体位于炉体框架之中，顶部框架支承炉顶设备。高炉框架结构概况参见图1。 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

4、换新炉体。 为缩短施工周期，炉顶更换过程采用整体滑移法，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，我公司受宝钢分公司技改处委托对大修过程进行安全性验算。主要对旧炉顶系统整体拆除以及旧炉移出施工过程中的已有炉体框架结构进行承载安全性检测与评估。图1 高炉炉体框架示意图3.1 构件及材料检测 对结构构件进行挠度、垂直度、整体水平位移、垂直位移及尺寸复合等方面的检测。对结构的关键节点进行检测，主要包括焊缝的外观质量、焊缝尺寸，连接螺栓是否松动、脱落，螺栓是否断裂以及螺纹外露圈数等。在常规检测基础 上增加材料系统检测，对结构用材料进行力学性能、缺陷和损伤的无损检测以及金相检测，保证检测结果

5、的真实可靠 。框架梁挠度检测 框架柱尺寸复合 高强螺栓检测 梁柱连接焊缝检测 焊缝无损检测 整体水平位移检测 图2 构件及材性检测 3.2数值模拟及有限元分析 3.2.1 结构静力分析 对一高炉大修过程中的关键性位置进行分解，并确定不同关键位置的边界条件及受荷情况，建立结构有限元模型，确定结构及构件的强度及稳定应力比。 关键位置： 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。有限元模型：图3 旧炉顶系统框架模型 图4 炉体框架及部分滑移梁、塔柱模型 46.3m平台梁最大应力比为0

6、.873对应的荷载组合：1.35D+0.98L+0.84W180 (0.2)图5 46.3m平台梁最大应力比 3.2.2 节点有限元分析采用有限元分析软件Ansys对结构中重要节点进行有限元分析，获取Mises应力图。图6 节点有限元模型 图7 节点Mises应力云图分布 通过对一高炉大修过程中的承载安全性检测与评估，发现高炉框架新增滑移平台(46.3m)部分梁单元存在应力超限情况，并根据有限元分析结果对一高炉施工过程中的重点部位重点监测，监测结果与理论评估结果吻合较好，为宝钢一高炉大修的安全顺利完工提供了有力的技术支持。 四、阶段性成果1、2008年一种建筑物构件在滑移中的受力测评 方法已申报国家发明专利。 申请号:200810042951.X2、我公司承担宝钢分公司一高炉上部设施(49.7m 以上)整体拆除工程结构安全性检测与评定工作。采用大型钢结构整体移动过程检测与承载安全性评定方法，对高炉框架结构在整体拆除及安装过程中的结构安全性进行评定，确定了结构在整体拆除与安装过程中的薄弱部位，并有针对性地进行加固。评定结果与实际吻合，为宝钢一高炉大修的安全顺利完工提供了有力的技术支持。 3、本课题组进行的大型钢结构整体移动过程承载安全性检测与评估方法研究项目，经总结、提