数字模拟预拼装理论研究

钢结构预拼装可以采用实体预拼装和数字模拟预拼装两种方式。现阶段国内工程大多采用实体预拼装方式,其可靠度高,但成本大。与实体预拼装相比,数字模拟预拼装可以极大地节约成本并缩短工期,对于大型复杂工程和施工条件恶劣的工程尤其如此。主要对国内外关于数字化模拟预拼装的相关工程应用情况、三维测量技术做介绍和小结,对Case提出的结构预拼装的算法做补充和完善,并结合一个实际工程说明数字模拟预拼装方法的应用与效果。     

钢桥数字化模拟预拼装技术研究

依托某钢桥项目，重点对基于三维激光扫描的模拟预拼装技术进行优化改进和试验验证。试验结果表明：采用三维激光扫描技术可实现对钢桥单节段局部细节、整体形态的精准表达，多节段三维模型拼装后可实现对钢梁整体线型、形态的精确模拟，且模拟预拼装精度满足相关规范要求。     

三维激光扫描技术在钢结构数字模拟预拼装方面的应用

三维激光扫描技术是近年来被逐步推广应用的新技术,其快速复制出被测目标的三维模型及线、面、体等各种图件数据的能力在诸多领域均有很好的发展和应用前景。结合阿尔及尔机场项目,阐述了三维激光扫描技术应用于钢结构数字模拟预拼装的原理和方法,解决了复杂钢构件预拼装的相关难题,也提高了钢结构的制作质量和效率。     

基于三角网格的NURBS曲面重构技术在钢结构模拟预拼装中的应用

随着钢结构节段的大型化和异型化,钢结构实体预拼装存在费时费力等缺点,对钢结构进行数字模拟预拼装不失为代替实体预拼装的一种方法。提出一种基于三角网格的NURBS曲面重构方法,用该方法对仪器获取的钢结构点云数据进行曲面重构,为预拼装提供基础模型。通过模型重构和精度分析表明,重构的数字模型完全可以满足钢结构预拼装的要求。     

预应力巨型支撑-钢框架结构拉索预拉力取值准则试验研究

基于纯钢框架结构及钢框架-支撑结构的受力特点,提出新的结构形式一预应力巨型支撑-钢框架结构体系。制作缩尺模型,以试验研究该新型体系中拉索预拉力取值准则及结构侧移模式。试验表明:预应力巨型支撑-钢框架结构中,拉索预拉力以"受压最大的拉索在外部荷载作用下剩余拉力接近于零"为确定准则;预应力巨型支撑-钢框架结构侧移模式具有弓形特征。     

预应力巨型支撑—钢框架结构拉索预拉力取值准则的试验研究

基于纯钢框架结构及钢框架—支撑结构的受力特点,提出新的结构形式———预应力巨型支撑—钢框架结构体系。制作缩尺模型,以试验研究该新型体系中拉索预拉力取值准则及结构侧移模式。试验表明:预应力巨型支撑—钢框架结构中,拉索预拉力以"受压最大的拉索在外部荷载作用下剩余拉力接近于零"为确定准则;预应力巨型支撑—钢框架结构侧移模式具有弓形特征。     

三维激光扫描虚拟预拼装技术在钢结构工程上的应用分析

三维激光扫描虚拟预拼装技术利用三维激光扫描仪复建出被测目标的三维模型等各种数据点云模型,在计算机中进行虚拟预拼装,简便高效地分析比对数据,验证构件的加工制作对接精度。本文以济青高铁站房工程为例,讲解钢结构专业上的三维激光扫描仪虚拟预拼装应用技术。     

北京大兴国际机场南航机库大门桁架复杂节点的深化、制造及质量控制技术

以北京大兴国际机场南航机库大门桁架复杂节点为研究对象,运用BIM模型技术,建立桁架三维模型,在深化设计过程中进行合理优化,在保证节点安全的同时,也满足了工厂实际加工需求。通过严格控制桁架组装、厚板焊接的实施工艺,结合数字模拟预拼装技术,并在出厂前对构件逐一进行检验,最终保证了桁架的质量及精度,为实现屋盖的顺利安装奠定了基础。     

某大型薄壁组合型箱体剪力墙-柱体系预拼装模拟研究

为了研究薄壁组合型箱体剪力墙-柱体系模拟预拼装,进行了某大型塔楼19层第9节柱和钢板剪力墙部分构件(共18根)的预拼装模拟。试验详细分析了预拼装方案的可行性及准确性,在此基础上结合钢结构安装顺序,构件主次关系和安装基准面,介绍了结构形式复杂的薄壁组合型预拼装模拟思路。研究结果表明,三维激光扫描仪可大幅提高测量自身精度,让控制点繁多的薄壁组合型实测模型与实测构件最大程度的接近;采用的预拼装模拟实现了薄壁组合型结构的检测过程及拟合结果可视化;预拼装模拟在薄壁组合型箱体剪力墙-柱体系中的研究可为后续研究提供参考。     

基于BIM和三维激光扫描的钢管拱肋拼装检测技术

三维激光扫描和BIM技术是近几年土木工程领域研究的热点。在大小井特大桥钢管拱肋拼装过程中,采用BIM与三维激光扫描相结合的方法对钢结构的虚拟预拼装、现场拼装三维检测和焊接收缩变形进行了研究分析。结果表明,三维激光扫描结合BIM模型的应用可以很好地把控钢管拱肋拼装过程中的质量,提高钢管混凝土拱桥的施工质量和工作效率。     

应用CAD技术提高钢结构施工效率

钢结构CAD技术是建设部推广应用的新技术之一。泉州市汽车客运中心站工程屋架钢结构的施工中，应用CAD技术建立三维模型，将简化三维模型导入程序计算变形值，对结构安装进行预变位；通过对结构构件的预拼装及对三维模型的漫游来指导结构安装，达到了提高钢构件加工效率、实现构件的正确就位、提高施工安装效率、降低工程成本的目的。     

BIM和现实捕捉技术在重庆来福士广场超高层空中连廊数字预拼装中的应用

重庆来福士广场施工空中连廊时,部分连廊结构需从地面提升至250m高空,调整结构空间位置时,与固定在楼顶的结构通过12个焊接端头进行拼接,端头拼接偏差中,姿态和位置的预判与调整尤为关键,应用一种数字预拼装技术,通过现实捕捉技术获取连廊点云数字模型,逆向生成合龙端口处的BIM模型,从BIM模型中提取端口处精确的三维位形参数;提出一种最优虚拟预拼算法,自动完成连廊的姿态调整与数字预拼装。实践结果表明,数字预拼装可提高连廊施工的可视化程度,超前判断结构拼装精度,减小连廊结构合龙偏差。     

数字模拟预拼装在大型钢结构工程中的应用

目前,超高层桁架层、大跨度场馆等钢结构的构件形式比较复杂,且构件之间具有空间关联性,因此对构件间接口的制作精度要求很高,有时仅靠控制单体构件精度无法满足现场安装要求,因此对于复杂的构件,通常要求在加工厂进行预拼装。由于场地、吊装设备、时间周期等方面的限制,有时不具备整体预拼装的条件,数字模拟预拼装方法的出现能够较好地解决这一问题,但这一方法并未在钢结构中普及。本文以上海中心大厦某区桁架层为例,详细介绍模拟预拼装的工艺原理,并将部分构件的模拟拼装与实体拼装效果进行比较分析,在此基础上分析数字模拟预拼装的应用条件,提出对应的控制措施,并论证了有关预拼装坐标采集这一难点的应对措施及数字模拟预拼装在现场安装中应用的可行性。     

条形钢拉板索穹顶结构形态研究

在索穹顶结构的基础上,提出将上弦柔性拉索换成预应力条形钢拉板带,形成一种新型钢拉板索穹顶结构。以投影为正八边形的钢拉板索穹顶结构为例,对计算模型进行预应力设计和静力性能分析,验证了该体系的可行性与合理性;并设计制作了一个缩尺模型。     

钢结构预拼装技术研究与应用

阐述钢结构预拼装技术,包括实体预拼装和模拟预拼装。复杂空间钢结构、弯扭钢构件、多分枝节点采用实体预拼装技术,需要大量人工、措施、设备等投入,并占用场地,预拼装精度相对较低。模拟预拼装采用先进的计算机和信息技术,测量精度和预拼装效率较高。目前,基于BIM的模拟预拼装技术得到越来越多项目的应用,结合三维激光扫描仪,通过专用软件实现实测点云模型与理论模型的偏差分析,使其发展空间更为广阔。     

预应力柔性结构中拉索预张力模拟的迭代算法和无应力索长的计算

拉索预张力对预应力柔性结构具有重要的作用。这种迭代算法解决了预应力柔性结构计算模型中拉索预张力模拟的问题,并编制有相应的计算程序。该迭代算法的无应力索长的计算方法在江宁体育场预应力钢网壳工程中已成功应用。     

大型钢结构液压整体提升技术应用

基于大型钢结构液压整体提升技术的基本原理：在地面进行结构整体拼装,拼装过程中考虑预起拱;通过三维模型进行提升应力、变形分析;用液压提升设备系统逐步加载,计算机同步控制技术将拼装好的结构整体提升至设计位置,再高空补空安装,落架后使结构体达到设计就位受力状态,将其应用到东航机库工程和中银大厦工程中,通过在提升及落架过程中对杆件应力、支撑柱沉降进行监测,结果均符合规范及设计要求,为类似工程的施工提供借鉴经验.     

柔性巨型摩天轮结构的力学解析与有限元分析

柔性巨型摩天轮结构体型庞大,结构形式特殊,刚性轮缘与柔性拉索相结合,边界条件复杂。同时采用了力学解析分析模型和非线性有限元数值模型对柔性巨型摩天轮结构体系进行非线性静力分析和研究,并以某柔性巨型摩天轮结构项目为工程背景进行了实例验证与分析。非线性静力分析结果表明:预应力拉索的引入使得柔性巨型摩天轮结构具有明显的非线性特征,结构受力性态主要由初始态预应力决定;力学解析与有限元数值两种模型的计算结果比较吻合,力学解析模型能揭示结构的受力特性,具有较好的实用参考价值。     

基于BIM的空间钢结构拼装及模拟预拼装尺寸检测技术研究与开发

通过对钢结构拼装及模拟预拼装尺寸检测技术的研究,提出了基于BIM模型的拼装及模拟预拼装尺寸检测方法。采用3D扫描技术获取实体构件的点云模型,实现了点云模型与理论模型精确拟合对齐的迭代算法,解决了复杂空间钢结构拼装及模拟预拼装尺寸检测难的问题。     

大跨斜拉桥结构健康监测的有限元分析模型

桥梁结构健康监测的有限元模型是桥梁结构健康评估系统的重要组成部分,它必须能够准确计算桥梁结构的整体动力特性.所建立的模型是某大跨斜拉桥结构健康监测与安全评价系统的一部分,用于传感器测点的选择、识别结构关键构件.模型的构建根据最终设计构造并以独立的结构构件为分析单元,是一个完整的有限元模型,可以精确模拟结构的刚度、几何构形和质量分布等特性.模型中采用空间梁单元模拟塔柱、斜拉索和桩,采用空间壳单元和梁单元拼装钢箱梁.考虑到桥梁跨度很大,因此考虑了拉索的垂度效应和初应力对拉索刚度的影响,采用Ernst公式对拉索弹模进行折减.模型也考虑了下部群桩基础对上部结构的影响,土的作用以桩基侧面的土弹簧模拟.由于模型误差、参数误差的存在,模型计算值与实测值通常有一定偏差,因此初步模型必须要进行修正.由于大桥尚未建成,因此完全的模型修正尚不可行,本次仅对其进行了初步校核修正.初步修正后的模型为初步确定出健康监测方案提供了依据.