大跨度复杂钢结构施工力学模拟的研究与应用

随着我国经济的发展,大跨度空间钢结构的形式也日趋复杂,施工过程对结构的影响不能忽略.结构施工过程中的力学问题属于施工力学的范畴,是耦合了时间与空间的四维分析.采用施工力学方法对三个大跨度复杂钢结构工程进行施工过程跟踪模拟分析,同时将有限元计算结果同实际监测结果进行对比.研究表明:进行施工过程模拟分析不仅可以优化施工方案,而且可以保证施工过程中结构的安全并使成型结构的内力和变形满足设计要求.在此基础上,给出一些关于大跨度复杂钢结构施工的建议和意见,为施工力学学科的研究和发展提供了参考.     

人民日报社综合楼钢结构安装施工模拟与变形控制

为了有效控制施工过程中的钢结构变形,提高安装精度以及确保受力安全,结合人民日报综合办公楼的钢结构安装,通过有限元软件对不同的安装工况中的结构变形以及应力发展情况进行模拟,在此基础之上确定了安装方案并提出了安装建议.在安装过程中通过结构安装的复核计算和监测,确保了安装过程中的结构安全、结构位移,并采用变形预调的方法,对结构安装变形进行了有效控制,提高了安装精度.结果表明:通过对施工过程采用变形预调,可提高安装精度,确保结构成形后的实际状态满足设计要求,使结构受力更合理.     

湖州华润万家购物中心双侧悬挑大跨钢结构临时支撑卸载模拟分析

以湖州华润万家购物中心为工程背景,在其东侧双悬挑钢结构的施工过程中,利用钢弦式应变计对悬挑结构进行实时施工监测。同时,利用有限元软件Midas/Gen对卸载过程进行了数值模拟。通过实测值与模拟值对比分析,发现支撑卸载顺序合理,悬挑结构在施工过程中应力变化均在允许范围内,即整个施工过程是安全的。     

广东科学中心球壳结构施工监控仿真分析

广东科学中心占地面积为45．39万平方米,其巨型框架结构和网壳结构均为空间高次超静定结构,空间受力不明确,结构分析与建立计算模型有难度。采用正装动态分析法,利用有限元软件ANSYS的单元生死技术,结合施工工艺模拟施工过程7个工况对广东科学中心G区球壳结构的拆模卸载过程进行仿真分析,并且使用高精密测量仪器现场监测球壳结构的应力和变形情况,通过有限元计算值和现场实测数据的比较,找出结构受力和变形的规律,达到控制结构的目的,为下一步施工工序提供有效地指导。     

大跨度空间钢结构施工卸载过程模拟分析与监测

以国航股份飞行模拟训练基地二期建设项目中的单体建筑——星空大讲堂为例,提出了一种根据结构的受力特点依次拆除临时支撑的施工卸载方案.通过采用有限元软件对施工卸载过程进行数值模拟分析,并对其在施工卸载过程中关键杆件的内力及变形进行实时监测,将获得的实时监测数据与有限元数值模拟结果进行对比分析.结果显示,实时监测数据与有限元数值模拟结果吻合度较好,表明该结构施工卸载过程使用有限元法模拟和监控实施的正确性与合理性.     

混凝土结构模板支撑体系施工控制技术研究

以某公共建筑施工所用高支模体系为背景,研究在混凝土浇筑过程中模板高支撑体系的内力与位移响应。利用有限元软件建立计算模型,对模板高支撑体系进行模拟分析,确定施工过程中结构的应力变化以及变形最大的区域,为施工监测提供理论依据。最后进行模拟计算结果与施工监测结果的对比分析,并说明了两者存在差异的原因。研究结果表明,混凝土浇筑过程中浇筑路径和时间对混凝土结构模板支撑体系应力应变的影响不可忽视。     

钢结构有限元计算的精细模型建立

为了克服传统钢结构节点有限元模拟中按照一定的标准将其简化为铰接、刚接和半刚接节点进行处理而与事实不符的情况,基于钢结构节点的实际构造形式建立了精细的有限元模型,并和过去简化处理方式的计算结果进行详细的对比.结果表明,该方法计算结构节点应力和变形情况比较接近实际情况.     

钢结构屋盖的卸载仿真分析及支撑胎架设计

卸载是主体结构和临时支撑相互作用的一个复杂过程,对卸载过程实施精确合理的数值模拟至关重要.以宁夏贺兰山体育场的空间管桁架钢结构屋盖为例,应用SAP2000有限元软件分析施工过程中的卸载方案,提出了钢结构屋盖在施工卸载过程中有限元分析的计算模型和卸载过程仿真计算的方法,根据计算得到的各支撑点的受力特征对两种卸载方案进行了分析比较,得出优选的卸载方案,并给出了该方案在卸载过程中各卸载步的钢结构屋盖的变形状态和构件的应力比变化情况.同时,基于优选的卸载方案,根据卸载时的最大支撑荷载对支撑胎架进行了设计.     

薄壁空心高墩翻模施工力学特性与施工技术

为解决复杂地形下薄壁空心高墩翻模施工技术难题,以莆炎高速公路奇韬溪大桥为研究对象,研究了翻模施工力学特性与施工技术.采用有限元软件Midas-Civil建立翻模三维仿真模型,对翻模系统主要构件应力及变形进行计算,并与现场监测值进行对比.结果表明:翻模系统各组成构件应力、变形模拟值均在规定范围内;背楞最大应力、最大变形均...     

箱涵下穿机场滑行道信息化施工技术

为了研究复杂条件下的箱涵施工控制技术,依据箱涵顶进施工的基本原理、工程技术和工程经验,对箱涵下穿机场滑行道顶进施工过程进行动态监控与跟踪,监控内容涉及在滑行道道面布置沉降标以监控滑行道道面的沉降,埋设应力应变传感器监测箱涵结构、后背墙的应力及变形,用通用有限元软件ANSYS编写程序模拟和监测箱涵的空间位置等几个方面.采集工程监控数据并对施工过程进行信息反馈,指导全段施工.工程实例验证了信息化施工的可靠性.     

大跨度悬挑梁支撑体系施工监测与模拟分析

大跨度支撑体系在施工过程中有着周期长、施工工序多、施工技术性强等特点，因此在施工过程中极易出现支撑体系倒塌事件。为确保施工过程的安全可靠，以嘉兴市华之毅时尚美术中心项目为例，探讨了支撑体系中各构件在混凝土浇筑阶段、张拉预应力阶段以及整个拆模阶段的应力分布。运用动态化实时监测与有限元数值仿真相结合的方法，对大跨度预应力结构支撑体系施工过程的受力特点与变形进行研究，通过监测数据同数值分析结果的对比分析，得到监测值与模拟值误差不超过10%的结论。在验证监测方案制定合理性和模型建立可靠性的同时，也确保了各个阶段施工的安全可靠，避免支撑体系在施工过程中发生倒塌，从而为类似工程提供技术参考。     

大跨仿古钢结构局部拆除重建监测与控制

洛阳明堂仿古钢结构以内空直径50.9 m跨越既有遗址范围而建,后因外观设计和空间功能需求改变而对其上部结构进行了拆除、重建.在施工过程中结构受力体系产生了系列变迁与调整,作用荷载类型与分布形态也存在差异.为确保结构施工不影响既有遗址存在状态和结构整体安全,对其拆除和重建过程开展了监测和控制研究.结合大跨仿古钢结构受力特点,建立了结构应力、变形和沉降监测体系,明确了各施工阶段平面网架层、斜框架柱和内圈独立基础等关键部位或构件的受力变化规律,并适时调整和控制相应后续阶段的施工过程与方法.所开展的工作验证了该大跨钢结构采用拆除、重建方案的合理性和有效性,为同类工程安全施工提供了技术参考.     

上海源深体育馆预应力张弦梁施工监测研究

基于有限元软件ANSYS10．0,对上海源深体育馆预应力张弦梁进行了施工全过程有限元模拟,并采用位移传感器、振弦式应变计和索力动测仪等较先进的传感测量仪器对施工过程中的结构变形与构件截面应力进行了实时监测。结果表明：上海源深体育馆预应力张弦梁在施工过程中的变形满足设计要求;结构侧向稳定性良好,各构件均处于弹性工作状态,结构在施工中是安全的;由于连梁、檩条等连接构件的存在,各榀张弦梁存在较大的相互影响,结构具有良好的整体性;监测结果与ANSYS10．0计算结果吻合较好。     

京基金融中心施工全过程跟踪研究

为获得典型超高层结构施工过程中的响应规律,以京基金融中心为背景,开发并建立完整的超高层施工监测系统,对结构施工全过程进行跟踪监测,获取结构施工过程的响应数据,验证系统实用性;在此基础上,采用所开发的超高层施工全过程模拟技术对结构施工全过程进行跟踪模拟,综合施工全过程仿真数据与监测数据对京基金融中心施工竖向变形累积及应力发展规律进行全过程跟踪研究.结果表明,施工过程中结构竖向压缩变形及关键竖向构件的应力随着施工进度稳定增长,无较大突变,总体构件应力水平较低,具有较高的应力冗余,证明了京基金融中心施工方案及进度的合理性.最终仿真结果与实测结果的良好吻合证明了全过程仿真和监测技术的准确性及实用性,可用于同类超高层结构的全过程跟踪研究,并指导结构施工过程.     

大跨度钢结构屋顶吊装施工技术设计

钢结构对于绝大多数大型建筑屋面的稳定性具有极其重要的作用,为解决传统吊装工艺中出现的问题,提高屋顶吊装施工质量,研究大跨度钢结构屋顶吊装施工技术。本研究以某展览馆建设项目为研究背景,通过安排吊点位置计算和吊装方案设计等施工前准备工作,明确施工工艺流程,结合项目概况,选择综合吊装方法进行施工。通过合理布设监测点对构件的变形与应力情况进行监测,结果表明,整体结构的最大位移与应力值均满足控制要求,表明所设计的施工方案具有一定的可行性。     

大运会主体育场施工过程力学模拟与分析

大运会主体育馆为一大跨度单层折面形空间网壳,其建筑形态比较复杂,施工过程中的结构形式和设计成形状态下有很大差别;施工"路径"会对最终成形的竣工状态产生不同的内力和变形,与设计状态下的分析结果有较大差别,需在结构设计和施工中加以考虑.对大运会主体育馆建立有限元模型,运用施工力学的方法,按照实际的施工顺序进行施工全过程的力学模拟和分析;跟踪施工过程中结构的内力和变形的累积发展过程,分析施工过程对主体结构的影响,保证施工过程中结构的安全性,并使竣工时结构的内力和变形满足设计的要求,为设计和施工提供理论依据.     

大跨度上承式拱桥施工监控技术

大跨度上承式拱桥的结构复杂,施工难度大,为保证桥梁施工安全,必须制定合理的施工监控方案.以大同市御河桥为研究对象,选择了7个应力监测断面和56个应变监测点模拟进行桥梁应力及应变的监测,并用有限元理论,模拟了该桥在10个特定工况条件下的受力及变形,分析显示模拟结果与实际情况较为接近.结果表明,御河大桥的监测断面及监测点选择合理,模拟方法合适,御河大桥的监测方案可为其他相似形式桥梁的施工监测提供借鉴.     

控制索原长求解索张拉力的反分析法

为对预应力空间钢结构的施工成形进行系统的研究,提出了基于控制索原长求解索张拉力的反分析法.从预应力状态开始,通过控制每一级张拉索的原长,进行非线性有限元迭代计算,求出索在分级分批施工时的控制力.方法的优点在于计算简单,省去了通用有限元需要反复试算的缺点.应用编制的程序对一弦支穹顶模型进行了施工过程的模拟分析,结果表明:反分析法能精确模拟结构的施工成形过程,且在整个过程中,每根索只需张拉一次,简化了施工工艺.     

超大钢结构节点高空原位拼焊变形分析

以深圳证券交易所营运中心抬升裙楼钢结构安装工程为背景,对实际超大钢结构节点高空原位拼焊过程进行了变形分析,高空原位拼焊过程的模拟由有限元软件ANSYS中的生死单元技术来实现,分析过程考虑了焊缝分层和非线性对结构变形的影响,分析结果表明该焊接过程是保证该节点精确定位的理想焊接方式。     

混合结构超高层建筑的施工过程模拟分析

混合结构超高层建筑由于结构形式复杂,施工周期普遍较长,所以在施工安装过程中施工方案的不同以及实际施工荷载的施加顺序对结构的内力和变形影响较大。结合科威特中央银行总部大楼（Central Bank of Kuwait New Headquarters Building,简称CBK）这一混合结构超高层建筑的施工安装工程实例,应用有限元分析软件按照实际的施工顺序对施工过程进行模拟分析,对比不同方案得出的分析结果,可以了解不同施工方案中结构构件的应力变形在施工全过程中的发展情况,进而通过比较选择较为合理的施工方案,以确保复杂超高层建筑结构在施工过程中的安全。