鳳凰國際傳媒中心空間彎扭鋼結(jié)構(gòu)施工過程模擬

簡要介紹了在國家體育場設(shè)計中確定大跨度鋼結(jié)構(gòu)安裝方案的原則、臨時支撐塔架布置與主要安裝步驟,采用逐次“激活”單元技術(shù)對鋼結(jié)構(gòu)安裝過程進(jìn)行模擬計算。計算分析表明,施工順序?qū)?gòu)件的內(nèi)力與變形有顯著的影響。通過對構(gòu)件安裝順序的調(diào)整,可以達(dá)到結(jié)構(gòu)優(yōu)化、降低用鋼量、加快施工進(jìn)度的目的。對臨時支撐塔架反力與鋼結(jié)構(gòu)卸載變形量進(jìn)行了估算,并對安裝誤差產(chǎn)生的原因、肩部與頂面次結(jié)構(gòu)后裝引起結(jié)構(gòu)幾何構(gòu)型的變化情況進(jìn)行了詳細(xì)的分析,提出鋼結(jié)構(gòu)安裝的技術(shù)要點。

根據(jù)上海世博會中國館區(qū)國家館鋼結(jié)構(gòu)懸挑跨度大、懸挑區(qū)域高度大、國家館和地區(qū)館鋼結(jié)構(gòu)需同時施工而無法設(shè)置臨時支撐等特點,提出合理設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)分段及利用自身結(jié)構(gòu)體系承擔(dān)自重、施工荷載等施工方案,將結(jié)構(gòu)構(gòu)件、荷載工況劃分為7個施工階段。同時對整個施工過程進(jìn)行有限元模擬分析,通過計算分析調(diào)整鋼結(jié)構(gòu)施工順序并設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中的預(yù)變形,取得了較好的實施效果。

施工過程中的施工順序和時間效應(yīng)都會直接影響施工安裝階段及使用階段結(jié)構(gòu)的受力性能,傳統(tǒng)的一次性加載的數(shù)值模擬難以滿足當(dāng)前大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的需要,而且大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工周期較長,施工期間如果現(xiàn)場溫度變化比較大,鋼結(jié)構(gòu)也會產(chǎn)生一定的變形.因此必須通過對施工過程的模擬以保證施工階段結(jié)構(gòu)的安全性及竣工時結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移滿足實際需要.本文通過對某室內(nèi)水樂園進(jìn)行施工全過程模擬,確保了施工方案的安全性、可行性及科學(xué)性.通過模擬分析表明施工順序?qū)?gòu)件的變形及內(nèi)力有很大影響,因此大跨度復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)施工前必須進(jìn)行施工階段數(shù)值模擬,并且給出了相關(guān)的施工建議.

建立了大跨懸臂預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)施工過程跟蹤的數(shù)值分析模型,提出了在施工過程數(shù)值跟蹤中對新增桿件節(jié)點定位、索段伸縮等問題的處理方法,介紹了施工過程數(shù)值跟蹤的圖形化模擬途徑和技術(shù).經(jīng)與實際工程現(xiàn)場測試結(jié)果比較,證明該方法具有較好的計算精度和很強的實用性

懸挑鋼結(jié)構(gòu)施工過程中的一個重要環(huán)節(jié)是體系轉(zhuǎn)換施工,這很大程度上決定了施工安全性和構(gòu)件安裝精度。采用有限元軟件midas對杭州西湖蘋果旗艦店的施工全過程進(jìn)行數(shù)值模擬,基于分析結(jié)果確定結(jié)構(gòu)在各施工階段下的應(yīng)力與變形最大截面位置,并在施工過程中進(jìn)行重點監(jiān)測。結(jié)果表明:有限元模型能夠較好地模擬該結(jié)構(gòu)在各施工階段下的受力狀態(tài),并且有助于評判現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和有效性。通過計算分析與現(xiàn)場監(jiān)測,確保了結(jié)構(gòu)在整個施工過程中的應(yīng)力和變形始終處于容許范圍之內(nèi)。

以宜興大劇院鋼屋蓋工程為背景,對大跨度空間桁架鋼結(jié)構(gòu)施工過程進(jìn)行模擬。采用ansys軟件對鋼屋蓋進(jìn)行了建模分析,對鋼屋蓋位移進(jìn)行分析計算,同時提取鋼屋蓋下部鋼桁架的變形及應(yīng)力,找出位移及應(yīng)力較大部分,為布置監(jiān)測點提供依據(jù)。

以某新建地鐵盾構(gòu)區(qū)間下穿既有地鐵明挖區(qū)間結(jié)構(gòu)施工為例,為研究盾構(gòu)施工對既有區(qū)間的影響,建立三維有限元模型進(jìn)行了模擬計算,模擬計算中考慮了施工中的開挖、施加掌子面及施作管片過程,計算結(jié)果表明盾構(gòu)施工不會影響既有地鐵區(qū)間結(jié)構(gòu)的正常使用及運營。

針對某科學(xué)中心主樓展廳區(qū)的超大型空間鋼結(jié)構(gòu),采用有限元軟件對展廳區(qū)大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的施工進(jìn)行了全程動態(tài)模擬分析,預(yù)測了施工中可能出現(xiàn)的最大應(yīng)力及變形,建議了施工過程的關(guān)鍵階段,以期為保證實際施工過程的安全奠定了一定的基礎(chǔ)。

論述了在大跨度復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)項目中,運用計算機(jī)仿真進(jìn)行施工方案的可行性評估和方案的優(yōu)化,保證了施工質(zhì)量、安全和方案的科學(xué)性。

復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)施工過程的計算機(jī)仿真技術(shù) 作者：鮑廣鑒，曾強，陳柏全，baoguang-jian，zengqiang，chenbo-quan 作者單位：鮑廣鑒,baoguang-jian(深圳建升和鋼結(jié)構(gòu)建筑安裝工程有限公司,廣東,深圳,518057)， 曾強,陳柏全,zengqiang,chenbo-quan(重慶大學(xué),重慶,400045) 刊名： 施工技術(shù) 英文刊名：constructiontechnology 年，卷(期)：2005,34(10) 被引用次數(shù)：5次 參考文獻(xiàn)(3條) 1.陳國棟;郭彥林;梁志廣州新白云機(jī)場航站樓結(jié)構(gòu)分析關(guān)鍵問題[期刊論文]-建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報2002(05) 2.鮑廣鑒;李國榮;黃建川沈陽博覽中心鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)[期刊論文]-施工技術(shù)2001(03) 3.鮑廣鑒;郭彥林;李國榮廣州新白云國際機(jī)場航站樓鋼

大跨度復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)由于跨度大、力的傳遞路徑復(fù)雜且施工工序?qū)Y(jié)構(gòu)受力變化影響較大，因而對施工過程中結(jié)構(gòu)的應(yīng)力變化進(jìn)行監(jiān)控對結(jié)構(gòu)的安全性非常重要。本文主要對廣東省科學(xué)中心的主體鋼結(jié)構(gòu)部分施工過程中的應(yīng)力變化進(jìn)行全程監(jiān)控，并利用有限元軟件對其進(jìn)行了模擬分析。實測的應(yīng)變和有限元計算結(jié)果的比較表明，現(xiàn)場實測的換算應(yīng)力稍大于有限元仿真分析的各個工況下的應(yīng)力計算結(jié)果，實測和有限元計算的應(yīng)力均小于鋼材的屈服應(yīng)力，在不同工況下，結(jié)構(gòu)是可靠的，現(xiàn)場監(jiān)控達(dá)到了對施工過程的有效控制，從而保證了工程施工質(zhì)量。

施工過程監(jiān)測對復(fù)雜大跨空間結(jié)構(gòu)的安裝與施工具有重要意義。根據(jù)施工方法的不同,施工監(jiān)測應(yīng)選用針對性的監(jiān)測指標(biāo)。該文對大跨空間鋼結(jié)構(gòu)施工過程常用的監(jiān)測指標(biāo)與相應(yīng)的監(jiān)測手段或設(shè)備,以及新型監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)地分析研究。結(jié)合北京新機(jī)場航站樓核心區(qū)鋼結(jié)構(gòu)屋蓋施工過程,綜合選取關(guān)鍵桿件應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測、基于三維激光掃描的位移與變形監(jiān)測以及重點區(qū)域無人機(jī)監(jiān)測等手段,對結(jié)構(gòu)施工過程的受力特征、變形與部分施工質(zhì)量問題進(jìn)行詳細(xì)監(jiān)測和檢查。該綜合監(jiān)測技術(shù)為復(fù)雜大跨空間鋼結(jié)構(gòu)的施工提供了全面可靠的解決方案。

摘要：介紹濟(jì)南奧體中心主體育場鋼結(jié)構(gòu)的制作工藝與施工過程，鋼結(jié)構(gòu)施工過程有 限元數(shù)值模擬分析方法及計算結(jié)果，有效地指導(dǎo)鋼結(jié)構(gòu)的施工過程。 關(guān)鍵詞：加工制作施工數(shù)值分析 一、工程概況 濟(jì)南奧體中心主體育場位于濟(jì)南市東部新城區(qū)龍洞地區(qū)經(jīng)十東路，總體建筑面積 154323m2，可容納6萬座席。體育場屋蓋形狀類似濟(jì)南市樹“柳葉”造型，整體橢圓平面 長軸約360m，短軸約310m。體育場上部鋼結(jié)構(gòu)屋蓋采取東、西兩片獨立的折板型空間 懸挑桁架罩棚結(jié)構(gòu)，單片罩棚最寬約70m，南北縱向最長約330m。罩棚中間高、兩邊低， 高差14m，最高點離地面約52m。主桁架最大懸挑長度約53m，懸臂根部最大高度7m； 最小懸挑長度28m，懸臂根部高度5m；懸臂端部高度1.5m。結(jié)構(gòu)整體建筑效果如圖1 所示。 體育場鋼結(jié)構(gòu)屋蓋東、西罩棚每側(cè)徑向主桁架均為

結(jié)合武漢火車站大跨度空間雙曲網(wǎng)殼結(jié)構(gòu),模擬了考慮幾何非線性效應(yīng)和時變效應(yīng)影響的施工內(nèi)力分析過程,并研究了施工階段大跨度空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的施工荷載、材料特性和邊界條件等因素對其施工過程內(nèi)力的影響。通過對武漢火車站鋼結(jié)構(gòu)分階段施工和分區(qū)域卸載的全過程進(jìn)行模擬計算,并與整體卸載進(jìn)行比較和施工的全過程監(jiān)測,驗證了武漢火車站鋼結(jié)構(gòu)工程分區(qū)域卸載施工方案的可行性和優(yōu)越性。

上海船廠2e2-4地塊項目為大懸挑鋼結(jié)構(gòu),施工順序?qū)Y(jié)構(gòu)受力影響大,施工難度較大。采用sap2000軟件對該結(jié)構(gòu)施工過程進(jìn)行模擬;結(jié)合現(xiàn)場條件,制定了合理的支撐柱卸載方案;對懸挑端幕墻安裝時機(jī)、懸挑端混凝土樓板澆筑時機(jī)、屋面鋼板鋪裝時機(jī)等關(guān)鍵工序進(jìn)行分析,優(yōu)化施工順序。分析結(jié)果表明:采用多點、多次逐步釋放臨時支撐柱的卸載方案可行;懸挑端幕墻作為附加荷載宜在結(jié)構(gòu)卸載后安裝,以減小卸載難度;懸挑端混凝土樓板及屋面鋼板宜在結(jié)構(gòu)卸載前澆筑及安裝,兩者均能有效增加懸挑端豎向剛度。

深圳灣體育中心屬于超大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)體系,鋼結(jié)構(gòu)屋蓋由單層網(wǎng)殼、雙層網(wǎng)架(綜合館和游泳館)及豎向支撐系統(tǒng)構(gòu)成。由于屋面單層斜交網(wǎng)殼中的構(gòu)件均為彎扭構(gòu)件,故呈現(xiàn)不規(guī)則的彎曲、扭轉(zhuǎn)?；诮Y(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,對結(jié)構(gòu)進(jìn)行了施工全過程模擬分析,重點介紹了結(jié)構(gòu)施工中的節(jié)點做法和模擬中的連接處理,并將整個結(jié)構(gòu)合理分區(qū),利用有限單元法模擬整個屋蓋體系的建造過程,總結(jié)了施工中的重點、難點問題,為此類大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計和施工提供了參考。

隨著現(xiàn)代設(shè)計軟件的不斷進(jìn)步,設(shè)計師們設(shè)計出各種各樣的空間結(jié)構(gòu)造型優(yōu)美的建筑產(chǎn)品,而這些不同空間結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品中大部分都是鋼結(jié)構(gòu),眾所周知,空間結(jié)構(gòu)施工中尺寸控制是比較關(guān)鍵的也是比較復(fù)雜的,就筆者在實際參加的工程實例中加以論述,從而為今后類似的空間鋼結(jié)構(gòu)施工提供借鑒和改進(jìn)。

2011年1月8日，中國建筑第三工程局有限公司南方公司、鋼結(jié)構(gòu)公司承建的深圳灣體育中心（“春繭”）項目“單層空間變曲面彎扭斜交網(wǎng)殼鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的研究與應(yīng)用》科技成果通過專家鑒定，整體施工技術(shù)處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。

大跨空間鋼結(jié)構(gòu)施工控制技術(shù)研究

在建筑工程中，對大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的施工要求也越來越高。本文對大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工的科學(xué)控制進(jìn)行了相關(guān)分析，探討了大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)中施工控制的重要性。

以新長沙火車站主站房屋蓋鋼結(jié)構(gòu)為研究對象,介紹了空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的施工方案,通過對空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工全過程的數(shù)值模擬分析,研究了結(jié)構(gòu)在施工過程中構(gòu)件內(nèi)力和節(jié)點位移的變化規(guī)律,為工程施工提供參考。

以新長沙火車站主站房屋蓋鋼結(jié)構(gòu)為研究對象,介紹了空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的施工方案,通過對空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工全過程的數(shù)值模擬分析,研究了結(jié)構(gòu)在施工過程中構(gòu)件內(nèi)力和節(jié)點位移的變化規(guī)律,為工程施工提供參考。