大跨度空间桁架结构卸载过程模拟分析与监测

依据临夏奥体中心体育场钢结构罩棚安装方法——分块吊装高空组拼方法,从钢结构支撑卸载过程的支撑反力、构件应力和节点位移分析入手,运用有限元软件ANSYS详细对比计算分析了钢结构支撑的不同卸载方法,并确定最佳卸载方法。另外对结构卸载进行健康监测,并将结构杆件的应力实测与模拟数据对比。结果显示,用有限元模拟的卸载方法比选是可行的,所选的卸载方法使结构在卸载阶段的应力与位移变化平缓,从而实现更安全卸载。     

大跨度复杂单层网壳钢结构的嵌补托换技术研究

天津市于家堡交通枢纽站房屋面为贝壳形大跨度单层网壳钢结构。为保证卸载过程的顺利进行,针对该结构的具体施工方案,提出了托换卸载施工技术。即利用ANSYS有限元软件对托换过程中的胎架应力、杆件应力以及结构的稳定性进行分析计算,同时采用均匀对称的托换方式,保证了构件在托换过程中受力的均匀转换和稳定。实践证明,该施工技术简便易行,可有效保证该类复杂结构卸载过程的安全进行。     

整体顶升钢屋盖网壳结构卸载过程模拟分析

针对大跨度钢屋盖网壳结构杆系众多、受力复杂,采用整体顶升施工方法时主体结构下方必须设置临时支撑,结构成型后拆除支撑会使结构体系发生重大转变及杆件内力重分布的问题,以天水市体育中心体育馆钢屋盖结构为例,建立精细化有限元模型,对所有节点和杆件按照不同规格分类分别赋予实际质量。利用ANSYS中的生死单元法跟踪模拟顶升施工全过程,以结构完全成型且未拆撑时的状态作为卸载过程的初始状态。采用约束方程法对整体分级同步和分区分步2种卸载方式进行模拟,对比不同卸载方式下所有千斤顶的内力值及应力值较大杆件的应力随卸载步的变化趋势。结果表明:受力复杂的大跨度网壳结构需制定合理的卸载方案并进行模拟分析,确保结构卸载过程的安全; 卸载时支撑处的部分拉杆变为压杆,应引起足够重视; 此类刚性大跨度结构的杆件应力在分区分步卸载过程中对位移变化较敏感,所以要严格控制每一步的卸载位移量; 约束方程法能实现对主体结构和临时支撑脱离再接触过程的真实模拟,为类似工程提供了可靠的卸载分析方法。     

深圳大运中心主体育馆钢屋盖施工工况模拟分析

计算机控制液压同步滑移技术是近年来很多大跨度空间钢结构施工选用的安装方法.以深圳大运中心主体育馆钢结构的累积旋转滑移施工为例,对结构滑移和胎架卸载施工工况进行模拟分析,指出滑移过程中,结构最不利杆件应力比为0.375,胎架卸载过程中,结构最不利杆件应力比为0.682,均满足施工安全要求.并将计算结果与现场监测结果进行比较,说明有限元模拟的正确性.     

空间管桁架结构体育馆施工全过程模拟分析与健康监测

利用有限元软件ABAQUS中的生死单元法模拟空间管桁架结构施工过程的吊装阶段,把模拟得出的杆件应力与节点位移结果作为模拟施工过程卸载阶段的初始条件。利用支座位移法对卸载阶段进行模拟,同时对比了3种卸载方法,并将分级分步卸载方法的模拟数据与健康监测数据进行对比,验证了模拟方法的可行性。结果表明:以吊装阶段结果为初始条件的卸载过程模拟可以找出临时支撑上部在施工过程中受往复荷载的杆件,施工中应增强这部分杆件的加固措施;分级分步卸载可以防止结构杆件应力与节点位移变化过快,避免整体结构由此产生设计中未考虑到的动力响应;模拟结果与实际健康监测数据较为吻合,分级分步卸载为最佳的卸载方案,在实际工程中更为适用。     

某体育场大悬挑罩棚施工全过程模拟分析

体育场钢结构罩棚由空间管桁架组成,具有结构形式复杂、悬挑跨度大等特点.通过基于施工全过程模拟分析,使用有限元分析软件Midas/Gen对罩棚钢结构的安装和卸载过程进行验算,得出施工过程中构件的应力、位移及支座反力结果.分析结果表明:构件安装或卸载的过程中都有可能出现最大应力;模拟分析时要考虑钢构件的安装顺序,避免安装过...     

于家堡交通枢纽站房网壳施工仿真分析与监测

采用ANSYS有限元分析软件对于家堡交通枢纽站房“贝壳”形空间网壳结构的施工过程进行数值模拟,按照实际施工步骤,利用单元生死技术分析了结构关键杆件的应力变化过程,对提升工序进行了详细分析;为确保施工过程的安全,针对该结构中同时受到较大的轴力、剪力、弯矩及扭矩作用的的箱形截面构件,制定了专门的监测方案,将数值模拟位移结果与实际监测数据进行对比;利用非线性弹簧单元模拟了该工程支座的受力特性,基于该工程双支座的受力特征,重点研究了施工过程中支座位移的变化趋势.研究表明:由于施工顺序及温度的影响,各支座产生不同程度的位移,应采取措施加以固定;提升施工中提升点附近应力较大,卸载后残余应力较小;模拟结果与实际监测结果吻合较好,证明该施工模拟方法切实可行,施工过程中结构关键杆件应力及位移在可控范围之内,施工方案可以很好地满足施工要求.     

北京工人体育场大跨度开口单层拱壳钢屋盖卸载技术研究

北京工人体育场改造工程中屋盖采用大跨度开口单层拱壳钢结构,安装高度很高,需要设置临时支撑。结构安装完成后需对下部布置的压力环桁架安装支撑结构进行整体卸载。为确保整个结构卸载后,平稳地从支撑状态向结构自身承受荷载的状态过渡,采取分区分级对称卸载方法,制定了临时支撑的卸载方案,通过MIDAS Gen软件对卸载过程中钢屋盖结构和支撑等的变形和受力情况进行了计算,并对卸载过程中内环梁上的变形进行了监测。结果表明：临时支撑卸载方案可行,结构、支撑等在卸载过程中的变形和受力都满足规范要求。实际监测数据与数值模拟结果差距较小,说明结构整体施工质量控制较好,也证明了施工模拟分析的准确性。     

超大平面复杂空间曲面钢网格屋盖施工设计与控制技术研究

以北京大兴国际机场航站楼核心区屋盖钢结构施工为背景,研究超大平面复杂空间曲面钢网格屋盖施工设计与控制技术,针对机场航站楼核心区超长超宽超大屋盖卸载合龙施工,提出"分区安装,分区卸载,变形协调,总体合龙"的卸载合龙方案。在完成分块安装后,分块完全卸载,不保留分区边缘临时支撑,合龙带结构安装后实现总体自然合龙。与整体安装、合龙、卸载的方案相比,该方案具有临时支撑周转效率高、合龙带结构受力小、温度效应小等优势;与分区安装、部分卸载、合龙后二次卸载方案相比,由于在分块卸载过程中不保留分区边缘临时支撑,具有施工过程中结构受力更均匀、避免临时支撑轴力增量过大、卸载后分区边缘反挠小、结构最终受力均匀等优势。通过针对性的施工设计与施工控制,实现对合龙误差有效控制。     

福州海峡奥体中心体育场卸载过程分析及监测北大核心CSCD

大跨度钢网壳屋盖结构在卸载过程中的受力状态与成型后的受力状态相比有很大变化。以福州海峡奥体中心体育场为例,建立体育场卸载过程模拟的有限元模型,分析了结构在卸载过程中的位移和应力变化趋势,并在监测过程中考虑温度对结构卸载过程的影响。结果表明,钢罩篷临时支撑卸载后,其主要杆件内力相对于卸载前的应力变化较大,但所有杆件的应力随卸载过程的进行变化都比较平缓,监测的应力-应变曲线在结构设计范围之内;悬挑端监测点均较卸载前产生向下的竖向位移,结构变形值和计算值吻合,说明采用有限元模拟结构卸载过程可行,所采取的结构卸载过程监测方法能够有效地反映结构的内力和位移变化。     

跨度120m三角锥体空间钢结构施工卸载监测技术研究

大跨钢结构卸载阶段是拆除支撑体系、结构成形内力重分布的过程,是施工的关键步骤。以大同美术馆钢结构屋盖施工卸载为例,介绍了一种能够保障施工卸载安全的监测技术。首先通过数值模拟,分析对比了同步卸载与不同步卸载两种方案,并考虑了温度作用对钢结构的影响,确定了卸载方案及监测方案,进而对卸载阶段结构的应力、变形及温度进行实时监测,确保施工卸载阶段的安全。监测结果表明,大跨钢结构应力受温度影响较大,考虑温度影响的计算值更趋近于实测值,故温度影响不能忽视。结构卸载后应力与变形需要一段时间才能趋于稳定,因此监测周期建议延长。卸载完成后大部分应力监测值小于或接近计算值,卸载过程中应力变化明显,卸载后应力趋于稳定,保证了卸载过程结构屋盖的安全。     

2011年世界大学生运动会主体育馆钢屋盖综合卸载技术

2011年世界大学生运动会主体育馆钢屋盖为单层折面网格结构,采用高空定点拼装、累积旋转滑移的安装方案。钢屋盖安装完成后,共有49个临时支承点。通过模拟计算分析,采用分阶段分级同步综合卸载方案实施,取得了较好的效果,可为同类工程的施工提供借鉴。     

国家体育场钢结构支撑卸载分析

根据国家体育场主体钢结构安装方法———分段吊装高空组拼方法(简称散装法),以及支撑卸载点多、分布范围广等实际情况,从钢结构支撑卸载过程的支撑反力分析入手,运用有限元软件ANSYS详细对比计算分析了大跨度马鞍形空间钢结构屋面支撑的卸载顺序和卸载步骤,择优确定了分阶段整体分级同步卸载的原则和具体的卸载步骤。     

Seismic performance of floor-by-floor assembled steel braced structures with stiffened connections

This paper presents an overview of a full-scale testing on a tension-only concentrically braced beam-through frame (TCBBF). The implementation of TCBBF facilitates the construction of low-rise industrialised residential steel houses by means of floor-by-floor assembling. This type of TCBBF system features cold-formed hollow structural section columns connected to H-section through beams by end plate with bearing-type high-strength bolts. A two-storey, four-span by one-span TCBBF subjected to vertical loads was cyclically loaded horizontally to examine the seismic behaviour. Stable behaviour was observed up to a storey drift angle of 1/10. The cyclic behaviour was characterised by a linear response, a slip range and a significant hardening response. Deteriorating pinched hysteretic behaviour was notable for cyclic loading primarily because of cyclic brace compression buckling and tension yielding. TCBBF incorporates very slender bracing members that are unable to bear much axial load when subjected to compression. Alternating brace compression buckling and tension yielding induce unrecoverable plastic deformation, which results in a sharp decrease in the lateral system stiffness of TCBBF when lateral displacement becomes zero or around zero. Additionally, bracing members and frame members share different proportions of horizontal force although the dual systems bear the lateral forces collaboratively. The variation philosophy of distribution proportion of bracing and frame members is evaluated. Pushover analysis is undertaken to duplicate the test results and develop an analytical model, which is able to predict the elastic stiffness and the strength reasonably.     

大开口车辐式索承网格结构预应力施工技术研究

针对适用于体育场类建筑的大开口索承网格预应力空间结构体系,对此结构体系进行了施工分析,研究表明:此类结构体系的上弦钢结构为近似瞬变结构,索杆体系对其整体结构的刚度形成具有显著效应;且张拉施工的不同批次拉索间索力相互影响不容忽视,其结构性能与封闭式弦支穹顶结构差异较大。采用参数化有限元法,针对各张拉级数和张拉批数的张拉方案、各外立面钢结构卸载时机的施工方案、各斜撑安装时机的施工方案,分别进行了施工全过程仿真分析,研究了结构的整体位移、撑杆摆动、拉索索力、杆件应力以及临时支架反力等的影响;并综合考虑施工工艺可行性、经济性,得出此结构体系最佳的张拉方案为三批四级张拉方案、最佳的外立面卸载时机为外立面安装完成后、最佳的斜撑安装时机为预应力张拉完成后。并采用随机误差分析法,选取环索长度以及径向索索力作为控制目标进行耦合分析,确定了各控制项目的允许限值,并明确此结构预应力施工需进行力和位移双控。     

凤凰国际传媒中心钢结构临时支撑卸载模拟分析

凤凰国际传媒中心钢结构为空间弯扭钢结构体系,钢结构体系支撑点较多、临时支撑分布范围广,运用通用有限元程序MIDAS对支撑的卸载顺序、卸载过程控制模拟分析,得出在卸载过程中监测点的位移变化,验证了“分区分步”的卸载原则,结果证明了该卸载方案是合理可行的.     

混凝土内支撑结构温度效应三维数值分析

随着极端天气气候的频现,温度变化对基坑支撑结构的影响越来越不容忽视。为考虑基坑支护体系的空间效应,本文在空间杆单元协调模型基础上,采用三维有限元数值模拟的方法,研究了水土压力荷载(含支撑自重)和变温作用下内支撑结构的内力与变形。数值分析结果表明,支撑主要受轴力、弯矩和剪力共同作用,其中轴向压力最大,局部杆件根部有较大弯矩;升温增大支撑结构的内力,对轴向压力影响较大;降温增大支护结构的变形,对坑顶水平位移影响较大;支撑结构内力随温度呈线性变化,在升温和降温阶段,内力变化率不同。     

Bending behaviors of quasi-closed trapezoidal box girders with X-type internal cross-frames

During the construction of composite trapezoidal box girder bridges, steel tub girders with top lateral bracing systems, so-called quasi-closed box girders, are expected to carry non-composite dead loads in addition to other construction loads. Although quasi-closed box systems with internal cross frames mainly serve to increase the torsional resistance of tub girders and preserve the original box shape, significant forces are developed in both top lateral and internal bracing members due to bending. The coupling action that occurs between the single-diagonal-type lateral bracing system and internal cross frames depends on the panel spacing of the internal cross frames. Although either internal K- or X-frames can be used in trapezoidal box girders, their interaction behaviors with top lateral bracing systems differ because of their different configurations. In this study, matrix equations were formulated to calculate the brace forces developed in both single-diagonal-type top lateral bracing and internal X-frame members in trapezoidal box girders subjected to bending action. Member forces computed using the new equations were then compared with those from three-dimensional finite element analyses, and an excellent correlation was found.     

国外某体育场钢结构屋盖设计与施工分析

阿尔及利亚某体育场结构体系由碗状混凝土看台与钢结构屋盖组成。钢屋盖由72榀空间曲线立体桁架构成,在体育场外立面交叉布置形成变截面人字形的曲线格构柱;每榀桁架分为3个拼装单元,单元间采用法兰连接;桁架肩部设置巨型三脚支撑将屋盖支承在混凝土看台上。基于结构设计方案,本文提出了设置临时支撑、分块拼装、分区吊装、分级循环落架的施工方案,采用等效弹性杆端位移法对落架过程进行了有限元模拟分析,对几种不同的落架方案进行了比较。