重型结构和设备整体提升技术规范 GB51162-2016
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3 基本规定

3.0.1  重型结构和设备整体提升工程应编制施工组织设计专项施工方案。

3.0.2  重型结构和设备整体提升工程的结构在施工期间各种工况下,结构可靠度应按现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068,采用以概率理论为基础的极限状态设计方法,用分项系数表达式进行计算。

3.0.3  重型结构和设备整体提升的正式提升过程宜控制在十天内。施工前应根据中、短期气象预报使整体提升作业时间避开大风、冰雪灾害等不利气象和环境条件。

3.0.4  重型结构和设备整体提升工程的结构安全等级宜为二级。

3.0.5  重型结构和设备整体提升的结构承载能力极限状态设计应按可变荷载效应控制的基本组合,并应采用下列设计表达式进行设计:

    式中:γG——永久荷载分项系数,对结构不利时取1.2,对结构有利时取0.9;

              Gk——永久荷载标准值(一般为提升支承结构及提升用设备重);

              QGk——被提升结构和设备重量的标准值;

              wk——整体提升中不同工作阶段单位迎风面积上的水平风荷载标准值;

              QLk——平台活载的标准值;

              Qi——除上述可变荷载外,其余第i个可变荷载标准值,i=4~n;

              ψCi——可变荷载Qi的组合值系数,一般取0.7;

              γi——可变荷载Qi的分项系数,一般为1.4,仅对温度作用取1.0;

              γR——结构抗力分项系数,与国家现行结构设计规范同样取值;

              fk——材料强度的标准值;

              αk——几何参数标准值。

3.0.6  重型结构和设备整体提升必须进行提升过程各控制工况的承载力、刚度验算,并应保证整体稳固性。当被提升结构、设备和支承结构在安装过程中会发生结构体系转换时,应建立整体计算模型对被提升结构、设备和支承结构进行施工工况验算。

3.0.7  重型结构和设备整体提升中支承结构与被提升结构的变形应满足正常使用极限状态的要求,并应符合下式要求:

    式中:φfw——风荷载的频遇值系数,取0.4,但φfwwk不小于0.2kN/m2

              C——结构设计中验算变形控制标准值。

3.0.8  在满足安装工艺要求及被提升结构原设计要求的前提下,验算变形控制标准值C应符合下列要求:

    1  提升支承结构塔或柱的顶点水平位移不应大于H/120,且不应大于0.8m(H为塔或柱的总高度);

    2  提升支承结构体系中梁的弯曲变形不应大于L/400(L为梁的跨度);

    3  被提升结构的弯曲变形不应大于L0/250(L0为被提升结构支点距离);

    4  被提升结构应处于弹性变形状态;

    5  当支承结构与被提升结构组成的系统为超静定结构时,支承结构支点的相邻基础沉降变形差不应超过相邻基础间距的1/350;

    6  被提升结构的晃动不应大于±300mm,安全距离不应小于200mm。
 

条文说明

 

3.0.1  整体提升工程施工方案是非常重要的,方案不同,提升支承结构亦不同。提升支承结构应满足施工方案的要求。

3.0.2  大型建筑结构和大型门式起重机的液压整体提升施工的特点是受力大而加速度小,也没有疲劳动力作用,与一般建筑结构受力特点基本类似。故本规范按现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068的原则制定。此条中的“结构”包括提升结构和被提升结构。

3.0.3  为使整体提升工程安全而经济,对于工程的荷载取值是关键。而工程的环境荷载(风)与工程的延续时间有关。工程延续时间越长,可能发生的环境荷载(风)变异越大。所以在确定荷载之前,首先要求控制工期,避开特殊不利气候。

3.0.4  尽管提升支承结构为临时结构,但考虑到结构失效的经济损失和社会影响很大,故将安全等级定为二级。以第3.0.2条为前提,在短期内发生地震的概率很小,参照起重机规范,一般不予考虑。但对高度较大的固定式起重机,要考虑水平地震作用。整体提升结构总体安装和使用时间很短,相对一般起重机其使用概率很低,使用周期更短,所以仍基本不考虑地震作用。但对于特殊地域和时间段,如地震高发区、余震频发时段等,仍应按抗震设计规范中的规定进行抗震验算。提升工程考虑3个风荷载等级:6级风以下可以提升,8级风及以下不需加固,10年一遇风按应急预案加固。即使在一年内出现最大风的月份,在一个月内发生10年一遇大风的概率也只有10%。加上中、短期气象预报的配合及工期的缩短,取10年一遇的风载为标准作应急加固预案是足够安全的,也是比较经济的。近几年大量工程实施也是按这一原则处理的。

    重型结构和设备整体提升工程当工期有特殊要求,在超常规条件下施工时不符合本规范第3.0.3条要求的应按实际条件及相应国家标准确定荷载与作用。

3.0.5  由于整体提升支承结构体系常用弹性支承刚架与柔性索合一的混合体系,其结构效应不适用线性迭加原理,故与《建筑结构荷载规范》GB 50009不同,采用荷载效应函数S(·)的表达式。对于被提升物的重力标准值QGk的荷载分项系数,按二级应为γ=1.4,若按短期作用可乘0.9,但提升又有不均匀性,此公式中不均匀性不计,故仍用1.4。对于不均匀性的限制在本规范各章中体现。式(3.0.5)中风荷载标准值wk已将荷载分项系数1.4与组合值系数0.7相乘,近似于1.0,故直接写wk。wk为提升时各阶段的风荷载标准值,仅用于本规范,与荷载规范中Wk不同。式(3.0.5)中0.7×QLk代表平台活荷载与最大风及最大吊重的组合值系数0.5与活荷载分项系数1.4的乘积。Qi包括提升不均匀等作用,提升不均匀按控制的限值计取。

    承载能力极限状态验算对象包括结构体系、构件和连接,验算的内容包括强度和稳定。强度包括正应力、剪应力、局部承压、复合应力及其他规范规定的验算项目,稳定包括结构整体稳定、杆件整体稳定及局部稳定。

3.0.6  本条为强制性条文。整体提升结构验算要对提升过程进行强度和稳定全过程分析。此处“全过程分析”不同于“时程分析”。因其加速度非常小,可以忽略。重点是全过程中有代表性的控制性的状态(如被提升结构作折叠展开时会经历瞬变机构阶段,从而造成工程事故)。对这些控制性状态的强度和稳定都要确保安全。

3.0.7  由于整体提升支承结构体系常用弹性支承刚架与柔性索合一的混合体系,其结构变形不适用线性迭加原理,故与《建筑结构荷载规范》GB 50009不同,采用结构效应函数Sd(·)的表达式。

3.0.8  变形计算风荷载取频遇值反映变形控制的目的。不小于0.2kN/m2,因为在8级风及以下,支承结构不需加固,代表一种频遇状态,8级风的风压约等于0.2kN/m2

    提升支承结构塔和柱顶端位移严于高耸结构。高耸结构若按线性计算,限值为H/75;若按非线性计算,限值为H/50。本结构应按非线性计算,考虑非线性效应并考虑到其P—△效应太大,故按H/120限定。

    本规范所涉结构以重力荷载为主。支承结构梁的弯曲变形限度按钢结构主梁考虑。

    被提升结构的弯曲变形主要限制在弹性范围,比提升支承大梁变形限制稍宽。

    当支承结构系统为超静定结构时,相邻支座的相对沉降对结构内力有相当大影响,此处按现行国家标准《高耸结构设计规范》GB 50135相关条文的规定限制这一沉降差。

    采取在被提升物上装导向滑轮,使其顶紧于固定结构物上设置的滑道;或采取沿一定高度侧向固定钢绞线的方法解决被提升物的晃动。

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