CN107633135A - 一种钢结构撬块吊装设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钢结构撬块吊装设计方法，采用“倒置法”建立吊装计算模型，即将实际吊装工况下，结构支座(吊耳处)在撬块上，荷载作用方向向下的状况，将撬块倒置后，模拟为结构支座(吊耳处)在撬块之下，荷载作用方向向上的状况，得到能够模拟实际吊装工况的计算模型。本发明提供的方法，能够模拟撬块的实际吊装工况，利用国内外结构分析软件，可以解决单个撬块吊装工况的结构计算分析问题。

Description

一种钢结构撬块吊装设计方法
技术领域
本发明涉及一种钢结构撬块，尤其涉及移动制造、安装的钢结构撬块吊装设计方法。
背景技术
钢框架大量用于现代化工项目建设中。传统钢框架为现场施工，土建施工完成后，再安装设备和管道，使得现场施工工期较长，施工工作量较大，且工艺设备精度难以保证。
撬装模块化、标准化设计是通过将设备、管道等按功能单元成撬，做成类似集装箱大小的撬，可以实现项目快速、精准的建设。撬装化设置的大部分安装工作可在工厂内完成，大大减少现场施工工作量，缩短现场施工工期，也有利于保证安装质量，便于搬迁和运输。同时设备材料可实现标准化、规格化、建设占地少，能节省土地面积，并且设备管道集中布置，便于检测和维修。对于短期项目如LNG小型液化工厂等，可以实现在油气田快速建厂、待气田匮乏后还可将设备整体搬迁、再利用，方便快捷、节约成本，有利于小储量油气田的开采。
由于设备、管线、阀门等原件都集中在一个个撬块的钢结构上，并且要经过制造、运输、安装等步骤，多数情况下需要将多个钢结构撬块吊装组合。因此在设计过程中会对撬块钢结构，尤其是吊装工况下的撬块钢结构进行结构计算研究和性能分析。
然而，现有情况下，无法根据钢结构撬块的参数输入目前已知的结构软件分析来获得结构计算模型。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种实用的钢结构撬块吊装设计方法。
本发明的钢结构撬块吊装设计方法，是采用“倒置法”建立吊装计算模型，即将实际吊装工况下，结构支座(吊耳处)在撬块上，荷载作用方向向下的状况，将撬块倒置后，模拟为结构支座(吊耳处)在撬块之下，荷载作用方向向上的状况。
根据本发明的第一个具体实施方式，本发明的钢结构撬块吊装设计方法包括以下步骤：
步骤一：将撬块方向倒置，吊耳处设置为铰接支座；
步骤二：将撬块自重q按恒载标准值输入，方向向上，分项系数为γ；
步骤三：将设备自重Qi按恒载标准值输入，方向向上，分项系数为γ；
步骤四：由于吊索倾斜产生作用于撬块的附加水平力F，将F按恒载标准值施加于结构
支座处(吊耳处)，分项系数为γ；
步骤五：将以上步骤得到的撬块参数输入结构分析软件进行撬块结构计算，得到单个撬块吊装工况结构计算模型；
其中步骤二、三、四中分项系数γ为恒载分项系数1.35与吊装系数(即动力系数)1.5的乘积，即1.35×1.5为2.025；
附加水平力F＝(撬块自重标准值+设备自重标准值)/tanα*吊点数目，(其中α为吊索与水平方向所成夹角，吊点数目为吊耳数目，参见图1)。
该方案适用于一个起吊点的情况。
根据本发明的第二个具体实施方式，本发明的钢结构撬块吊装设计方法包括以下步骤：
步骤一：将撬块方向倒置，吊耳处设置为铰接支座；
步骤二：将撬块自重q按恒载标准值输入，方向向上，分项系数为γ；
步骤三：将设备自重Qi按恒载标准值输入，方向向上，分项系数为γ；
步骤四：将以上步骤得到的撬块参数输入结构分析软件进行撬块结构计算，得到单个撬块吊装工况结构计算模型；
其中步骤二、三中分项系数γ为恒载分项系数1.35与吊装系数(即动力系数)1.5的乘积，即1.35×1.5为2.025。
该方案适用于两个起吊点的情况，由于两个起吊点，消除了吊索倾斜产生作用于撬块的附加水平力F。
这里所述的结构分析软件是可以从市场上获得的国内外的结构分析软件，例如PKPM软件，可从中国建筑科学研究院建研科技股份有限公司设计软件事业部购买。
经以上步骤，得到撬块计算分析所需的计算方法、参数、附加力，进而可用国内外的结构分析软件进行撬块结构计算，从而实现对单个撬块在吊装工况下的结构分析计算，使其符合现行规范要求，做到安全可靠。
例如，在焦炉煤气制合成天然气项目合成工段钢结构撬块吊装设计时，可按如下步骤实现：
步骤一：将撬块方向倒置，吊耳处设置为铰接支座；
步骤二：将撬块自重q按恒载标准值输入，方向向上，分项系数为γ；
步骤三：将设备自重Qi按恒载标准值输入，方向向上，分项系数为γ；
步骤四：在第一吊装方案中，由倾斜吊索产生作用于撬块的附加水平力F，将F按恒载
标准值施加于结构支座处(吊耳处)，分项系数为γ。第二吊装方案不需考虑F；
步骤五：将以上步骤得到的撬块参数输入结构分析软件进行撬块结构计算，得到单个撬块吊装工况结构计算模型。
其中步骤二、三、四中分项系数γ为恒载分项系数1.35与吊装系数(即动力系数)1.5的乘积，即1.35×1.5为2.025。
附加水平力F＝(撬块自重标准值+设备自重标准值)/tanα*吊点数目，(其中α为吊索与水平方向所成夹角，吊点数目为吊耳数目)。
用于结构计算分析的荷载设计值，为荷载标准值(q、Qi、F)与分项系数(γ)的乘积。
当结构计算分析软件有自动生成自重荷载的功能时，应选取相关参数使此项功能失效，例如钢材容重取0。撬块自重按步骤二考虑。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明采用“倒置法”建立模型，能够较为准确的模拟实际吊装工况，解决单个撬块吊装工况的结构分析计算问题。
附图说明
图1为本发明撬块吊装方案1示意图；
图2为本发明撬块吊装方案2示意图；
图3为本发明撬块荷载示意图；
图4为本发明撬块计算模型示意图。
附图标记说明：1-起吊点，2-吊索，3-吊梁，4-吊耳，5-撬块重心，6-撬块高度，7-撬块宽，8-撬块长，9-结构支座。
具体实施方式
以下结合附图来进一步说明本发明。
在如图1所示的一个起吊点的方案中，本发明的钢结构撬块吊装设计方法包括以下步骤：
步骤一：将撬块方向倒置，吊耳处设置为铰接支座，参见图4；
步骤二：将撬块自重q按恒载标准值输入，方向向上，分项系数为γ(参见图3中的q)；
步骤三：将设备自重Qi按恒载标准值输入，方向向上，分项系数为γ(参见图3中的Q1～Qn)；
步骤四：由于吊索倾斜产生作用于撬块的附加水平力F，将F按恒载标准值施加于结构支座处(吊耳处)，分项系数为γ(参见图3中的F)；
步骤五：将以上步骤得到的撬块参数输入结构分析软件进行撬块结构计算，得到单个撬块吊装工况结构计算模型(参见图4)；
其中步骤二、三、四中分项系数γ为恒载分项系数1.35与吊装系数(即动力系数)1.5的乘积，即1.35×1.5为2.025；
附加水平力F＝(撬块自重标准值+设备自重标准值)/tanα*吊点数目，(其中α为吊索与水平方向所成夹角，吊点数目为吊耳数目，参见图1)。
在如图2所示的两个起吊点的方案中，本发明的钢结构撬块吊装设计方法包括以下步骤：
步骤一：将撬块方向倒置，吊耳处设置为铰接支座(参见图4)；
步骤二：将撬块自重q按恒载标准值输入，方向向上，分项系数为γ(参见图3中的q)；
步骤三：将设备自重Qi按恒载标准值输入，方向向上，分项系数为γ参见图3中的Q1～Qn)；
步骤四：将以上步骤得到的撬块参数输入结构分析软件进行撬块结构计算，得到单个撬块吊装工况结构计算模型(参见图4)；
其中步骤二、三中分项系数γ为恒载分项系数1.35与吊装系数(即动力系数)1.5的乘积，即1.35×1.5为2.025。
这里所述的结构分析软件是可以从市场上获得的国内外的结构分析软件。
实施例：在焦炉煤气制合成天然气项目合成工段钢结构撬块吊装设计时，可按如下步骤实现：其中撬块自重标准值105kN,设备自重标准值150kN，撬块尺寸为12mx3.8mx3.7m(长x宽x高)，吊索与撬块夹角60°，吊点(即吊耳)4个。
步骤一：将撬块方向倒置，吊耳处设置为铰接支座；
步骤二：将撬块自重标准值105kN按恒载标准值输入，方向向上，分项系数为2.025；
步骤三：将设备自重标准值150kN按恒载标准值输入，方向向上，分项系数为2.025；
步骤四：本工程采用方案1吊装，吊索倾斜产生作用于撬块的附加水平力F＝(105+150)/tan60°*4＝36.8kN，将36.8kN按恒载标准值施加于支座处(吊耳处)，分项系数为2.025；
步骤五：将以上步骤得到的撬块参数输入结构分析软件进行撬块结构计算，得到单个撬块吊装工况下的结构计算模型。

Claims (6)

1.一种钢结构撬块吊装设计方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：将撬块方向倒置，吊耳处设置为铰接支座；
步骤二：将撬块自重q按恒载标准值输入，方向向上，分项系数为γ；
步骤三：将设备自重Qi按恒载标准值输入，方向向上，分项系数为γ；
步骤四：由于吊索倾斜产生作用于撬块的附加水平力F，将F按恒载标准值施加于结构支座处或吊耳处，分项系数为γ；
步骤五：将以上步骤得到的撬块参数输入结构分析软件进行撬块结构计算，得到单个撬块吊装工况结构计算模型；
其中步骤二、三、四中分项系数γ为恒载分项系数1.35与吊装系数(即动力系数)1.5的乘积，即1.35×1.5为2.025；
附加水平力F＝(撬块自重标准值+设备自重标准值)/tanα*吊点数目，其中α为吊索与水平方向所成夹角，吊点数目为吊耳数目。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法用于一个起吊点的吊装工况。
3.一种钢结构撬块吊装设计方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：将撬块方向倒置，吊耳处设置为铰接支座；
步骤二：将撬块自重q按恒载标准值输入，方向向上，分项系数为γ；
步骤三：将设备自重Qi按恒载标准值输入，方向向上，分项系数为γ；
步骤四：将以上步骤得到的撬块参数输入结构分析软件进行撬块结构计算，得到单个撬块吊装工况结构计算模型；
其中步骤二、三中分项系数γ为恒载分项系数1.35与吊装系数(即动力系数)1.5的乘积，即1.35×1.5为2.025。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，该方法用于两个起吊点的吊装工况。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，用于结构计算分析的荷载设计值为荷载标准值(q、Qi、F)与分项系数(γ)的乘积。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，当结构计算分析软件有自动生成自重荷载的功能时，选取相关参数使此项功能失效。
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