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。     

天津奥林匹克中心体育场钢结构屋盖施工数值模拟与监测

对天津奥林匹克中心体育场大型空间钢结构屋盖的主桁架吊装、结构安装过程以及采用不同卸载方式的支撑卸载过程进行数值模拟,并选择部分关键受力构件进行安装过程和卸载过程的应力监测以及结构施工完毕后的温度应力测试。结果表明,钢结构安装过程中构件应力很小,方案合理;根据数值模拟结果并结合现场施工条件确定的间隔跳跃等值同步卸载方式切实可行,支撑卸载过程中各支撑上作用力稳步均匀下降,钢结构内力增加平缓,结构逐渐趋于设计受力状态;日照导致结构杆件温度分布不均匀,部分杆件产生较大温度应力;均匀温度变化条件下结构产生的温度应力较小,且与计算值相符。     

国家游泳中心钢结构施工卸载过程及运营期间应变健康监测及计算模拟分析

空间结构施工卸载过程和运营状态受力是十分复杂的。本文在对100余种工况受力分析的基础上,依据应变传感器位置选择原则,首先设计国家游泳中心(简称"水立方")应变监测系统;其次,建立水立方施工卸载过程模拟的有限元模型和运营状态的有限元模型;采用应变监测系统和有限元模型分别监测和模拟水立方施工卸载过程关键杆件的应力变化,以及脚手架的应力变化全过程,分析关键杆件应变变化规律。在此基础上,对水立方运营阶段的温度变化及其产生的应变进行监测,并采用有限元模型进行温度变形计算。结果表明,监测期间,水立方其他荷载较小,温度是主要控制荷载,随温度升高,应变增加,最高温度达到75℃,最大温度应变变化接近500με。     

地下枢纽车站V型柱结构体系转换模拟分析和监测

V型柱地下枢纽车站首次被应用于地下空间结构,该结构需经过体系转换,由临时支撑受力转换为V型柱受力。文中通过Midas模拟该结构简化模型模拟体系转换过程,对比两种方案下体系转换过程结构受力状态变化情况,研究体系转换对结构力学行为的影响。结果表明,两种方案下,结构最终受力状态区别很小,分组同步顶升卸载结构受力状态变化更平缓;卸载后,荷载主要传入V型柱,V型柱底部轴力增幅达80%～120%,永久钢管柱轴力增幅仅2%;卸载后,结构跨度变大,V柱与连接V柱的梁弯矩和应力均大幅增加,受卸载影响最大处的负一层梁最大竖向位移和应力增幅分别达到2倍和6.2倍,负一层板竖向位移和应力增幅分别达到3.4倍和4.2倍。对结构体系转换过程进行现场监测,对比结构构件的实测数据与模拟数据,结果显示,关键构件的内力变化规律相似均呈阶梯性增加,同时,监测数据与模拟数据相差较小,验证了数值模拟的正确性。     

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。     

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。     

新型大跨度空间结构施工卸载优化数值研究

施工卸载过程是指对支撑体系(脚手架体系)的卸载,而对结构体系自身来说恰恰是加载过程,在此过程中由于结构的边界条件会发生改变,结构的内力水平也会发生较大的变化,由此导致内力重新分配,部分杆件的受力状态会随加载过程发生正、负交替的变化,甚至超出设计应力,同时伴随着结构较大的几何变形。由此可知大跨度空间结构施工卸载过程的重要性。有鉴于此,对新型大跨度空间结构钢屋盖施工卸载过程进行了数值模拟研究,探讨了不同施工卸载方案对结构造成的影响(结构内力和支撑体系内力方面),最后给出了较优的钢结构施工卸载方案。     

大型钢桁架屋盖卸载过程应力监测与分析

近年来,大型空间钢桁架屋盖卸载过程中发生的工程事故屡见不鲜,亟待采用新的技术手段保障卸载过程中的结构安全。文章基于某大型钢桁架屋盖有限元分析结果,针对卸载前后应力变化较大的杆件进行了测点布设,并根据测试结果对比分析了卸载过程中上弦杆、腹杆和下弦杆的内力变化规律。结果表明,实际监测过程中杆件应力绝对值基本小于理论值,且变化规律与理论值基本一致,因此基于有限元分析指导现场实测的方法,能有效地保证卸载过程中的结构安全,为同类大型屋盖卸载施工提供了参考。     

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.     

杭州奥体网球中心钢结构施工过程应力监测与分析

对大型可开合屋盖钢结构进行施工全过程应力监测,可以把握结构的应力情况、保证施工过程的顺利进行.采用无线振弦式传感器监测杭州奥体网球中心钢结构主要杆件应力应变情况,并利用有限元软件MIDAS对结构进行施工模拟分析.通过现场实测值和有限元理论计算值的比较,发现在卸载阶段、安装过程、屋盖开合等情况下,监测结果均很好地反映了结构受力情况.此监测系统具有较高的准确度、较强的时效性和较好的稳定性,可用于结构安全监测和预警研究.     

青海大学篮球馆桁架结构卸载过程分析与健康监测

青海大学篮球馆采用大跨度凹形平面桁架结构,采用砂箱式临时支撑.通过MIDAS/GEN对分级对称同步卸载的两种方案进行对比,验证了凹形桁架应采取从两边向中间卸载的方法.对结构的应力和位移进行监测,监测结果显示,分级卸载可以避免结构出现反翘现象,并且应力值变化较小.分析和监测结果共同表明,在卸载过程中,位移和应力的变化曲线较吻合,且数值均在合理的设计范围内,计算模型与实际施工过程具有一致性,验证了有限元模拟可以指导施工的顺利进行.通过同步卸载与不同步卸载对比分析,尚未完成卸载的临时支撑上方桁架的应力变化较大,其中腹杆应力变化最大,在卸载过程中应采取措施保证施工同步进行.     

西宁体育场空间管桁架结构温度响应健康监测及模拟分析北大核心CSCD

大跨空间钢屋盖结构在正常使用过程中活荷载多变、结构应力复杂,为准确评价结构在正常使用过程中的安全性需要对结构关键杆件的应力进行持续监测.本文以西宁体育场为例,对其在正常使用过程中的关键杆件应力进行了实时在线监测,得到了结构关键杆件应力随时间变化曲线,并通过有限元软件ANSYS模拟了温度荷载的变化对结构杆件应力的影响.研究结果表明:现场实测数据与模拟值数据吻合较好;关键杆件应力稳中有变;温度荷载对结构杆件应力影响大.     

在役双层网壳结构功能变更力学性能研究

目前,建筑工程已经发展到一定阶段,结构的安全检测、加固改造已成为研究重点。为了研究结构功能变更后的安全性,结合天津体育馆双层网壳结构功能改造工程,对该在役双层网壳结构进行了现场静力加载试验,测定其关键杆件的应力与关键节点的位移变化情况。采用MIDAS有限元软件对结构进行静力性能分析,通过应力与节点位移变化量与试验值的对比,表明有限元软件模拟的准确性,再分析有限元模拟应力与位移加载后的绝对值。结果表明:功能改造后,结构整体受力与变形均在弹性变化范围之内,结构能够很好地满足变形、受力方面的要求,不需要进行加固处理。     

航站楼钢网架屋盖整体顶升法施工模拟与监测关键技术

结合南充高坪机场施工改扩建项目工程,通过BIM技术与有限元分析结合的方法进行施工模拟,并通过施工监测确保施工过程中无安全风险事故发生。经过有限元施工模拟分析,结果表明：将原设计方案直接应用于施工会导致杆件受力超限、位移过大等问题,而将部分杆件进行加固处理后,模拟得出结果为安全。此外,还借由振弦式应力计、高支模系统等进行安全风险监测,对施工过程中液压顶升架、反力支架的状态进行监控,若出现异常情况则及时进行控制。这一综合方法保证了网架杆件在施工过程中的受力合理性,有效避免了失稳倒塌事故的发生。     

安顺市体育中心体育场大跨度悬挑结构卸载方案研究

采用SAP2000结构分析软件对安顺体育中心体育场大跨度悬挑结构进行模拟和分析,得到不同的卸载方案对卸载过程和卸载完毕后屋盖杆件及屋盖施工的影响结果。对比卸载过程中和卸载完毕后最大卸载位移量、最大反力及卸载完毕状态与设计状态应力比,分析较为合理的卸载方案。     

某购物中心三期悬挑钢结构施工监测

某购物中心三期钢结构悬挑部分跨度大、自重大,为把控施工过程中特别是施工卸载时悬挑钢结构的受力性态,制定结构关键部位应力和位移监测方案,对结构进行实时施工监测。监测结果表明,施工卸载时结构应力变化和挠度均较小,后续施工过程中结构应力变化最大值为38.1MPa,应力变化主要由结构自重增大和温度变化引起。本工程监测结果对类似工程具有一定参考价值。     

哈尔滨万达滑雪场钢屋盖卸载方案研究

哈尔滨万达滑雪场钢屋盖为双向正交正放网架结构体系,采用带支撑累积滑移方法进行安装,沿屋盖纵向共设置三列临时支撑。提出"先跨中,后两侧卸载"与"先两侧,后跨中卸载"两种屋盖卸载方案,运用有限元分析软件MIDAS/Gen,通过对临时支撑上部无限刚度梁单元的降温与钝化进行钢屋盖卸载数值模拟,对比分析两种方案卸载过程中的临时支撑轴力、屋盖结构主要杆件应力与节点位移。分析结果表明,卸载完成时两种方案的屋盖结构主要杆件应力与节点位移最大差别百分比仅为8.5%;卸载阶段楼面节点竖向位移变化值为10mm,约是结构跨度的1/10000;"先跨中,后两侧"卸载方案的临时支撑最大轴力大于"先两侧,后跨中"方案为49.06%,建议采用"先两侧,后跨中"的卸载方案。     

单层网壳结构卸载过程计算分析与实时监测

对某大跨度空间钢结构体育馆施工中的结构体系转换步骤进行了全过程数值模拟,并在卸载过程中采用应变计、全站仪、GPS及加速度传感器等进行了关键点位移和杆件的内力监测。通过与数值分析结果对比说明了模拟方法的可行性,对GPS技术在大跨度空间结构施工监测中的应用进行了论述。结果可为类似结构的模拟与监测提供依据。     

复杂环形内悬空空间网格结构施工卸载优化

为解决麦积山景区游客服务中心项目的卸载施工难题,选取合理的卸载方法,文中借助了有限元软件对拟定的4种卸载方案进行了模拟分析,分别从关键节点的位移变形、结构杆件的最大应力变化、主体结构的支撑体系受力转变、临时支撑的最大反力变化、临时支撑的总反力几个方面优选出了最佳的卸载方案。结果表明内至外卸载方案下,卸载的动态最为平稳,有利于结构和临时支撑的稳定,为最优卸载方案。其相应的分析过程和分析结果都能为类似结构的安全卸载施工提供相关指导和借鉴。     

大悬挑结构临时支撑卸载施工技术

对于大悬挑钢结构施工,如采用单元吊装的安装方法,由于临时支撑的使用,结构在施工阶段的受力状态与最终的设计受力状态存在很大差异。临时支撑的卸载是结构由施工状态向设计状态转变的关键,卸载工序十分复杂。结合具体工程的结构特点和现场条件,介绍了针对临时支撑的分区、对称、同步、分级卸载技术。采用软件分析卸载过程中结构系统的应力状况和位移控制值,运用千斤顶作为主要卸载工具,选择合理的卸载顺序,精心组织现场施工,对临时支撑成功地进行了卸载。在卸载阶段对主体结构进行了健康监测,监测结果表明卸载后钢屋盖的应力和变形均符合设计要求。另外,也介绍了卸载过程中的安全技术措施和应急预案。