大型复杂钢结构施工力学探讨
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柬工案 技术
大型 复杂钢结构施工 力学探讨
陆思杰 , 刘松 涛 ( 浙江 内曼格机械 制造有 限公 司 , 浙江 桐 乡 3 1 4 5 1 1】
摘 要 :结构施 工学是时间的函数 ,结构施工的过程 中路径 以及 时间效应会 对所构建的结构的受力性 能起到较 大程度 的影 响。现 代建设 的大型 工程 项 目 通 常都要 求设计人员对工程项 目的结构施工过程做 出一定的分析 ,并且要 求施工人 员对结构 的变形发展有 一定的预 测以及控 制能力 , 以此 来保证施 工过程 中的安全性 以及所建结构 的实用性 。本文对 大型复杂 刚结构施工力 学进行 了一定探讨。
对于具有筒中筒高层钢 结构的建筑 ,其混凝土的部分需要经过 较 在结构施工或安装 的周期当中温度的变化会对结构 的安装造 成一定程 变形 ,这两者的构建 时间差所造 成的变形差会给后序工程造成较 大的 配应力 。而温度 的影 响主要来源于 日照 以及季节 的温 差。要消除温度 难度 。要保证工程能够顺利 完成 就要求对内外筒的施工方案 的设 计要 对构件安装时可 能出现的差错以及构件 内力 的变化就要 求根据不 同的 建立在 整体 的结构工程分析 基础 上。 温度状况对施工的过程进行一定的预测分析。
复杂钢结构在建造 中采 用分 步成型与一次成型的方式所 受到的内 要对预应力钢结 构的张拉进行合理的模拟可 以运用 计算机技术进 力具 有较大程度的差别 ,因此在 设计的过程中要着重考虑 ,并且人 们 行虚拟张拉过程 ,对于 张拉过程的力学分析是使得模 拟更加真实的关 通过 实践总结得到一次成型 的建 造方法并不十分适用 ,因此逐渐将 其 键 之 处 。
相同的结构能够通过不 同的施工方案来进行建设 ,其 中不 同的施
工方 案会影响到施工过程 中的安全性以及结构 的受力状态 ,要选择 最
5 构件焊接 残余应 力分析
由于在焊接过程 中构件的温度变化处于不均匀 的状 态 ,温度更高 有利 于施工的方案就要求对 结构进行施工过程 的模拟分析 ,尤其 是建 造完成之后结 构中被 锁定 的内力的大小 。 的部位就会 出现 受热膨胀 ,而 由于相邻钢材会对其产 生约束作用 ,焊
舍 弃 ,这 就 使 得 结 构 的建 造 需 要 按 照 事 先 预 定 的 施 工 方 案 对 结 构 施 工
全程进 行跟踪分析 ,要对施 工时结 构的内力发展 以及其位形 的可 能变 化情 况和建造完成后结构 的内力大小进行合理的预测 ,使得建筑 能够 在与其 他荷载进行组合 的情 况下满足对结构 的受 力要求 。
2 施工变形预调值的确定
件 内部就会出现较大的温度应力 , 部分 区域还会 因此而产生塑性变形 , 当焊接结束之后 ,冷 却后的构件 内部会 出现十分 复杂的残余应力 ,这
运用无支撑大跨度钢结 构的建造施工最需要解决 的问题 是随着施 种力是 自平衡 力系 ,它会使构件中的一些部位提前进入 塑性变形的 阶 工的进行 已经构建 的结构会 不断发生变形 ,这就会对新装构件 的安装 段 ,这会在很大程度 上降低构件具有的承载力 。不合 理的焊接技术可 位 形受到一定程度 的影 响。要使 得结构在建造完成后 能够达 到预 期的 能会导致较为严 重的残余应力的出现 ,这会 降低结 构具有的延性 ,在 目 标 就要求对结构构件 的安装位形进行预调 ,预测并确定构 件的安装 很大程度上影 响结 构的抗震能力 。要降低残余应 力的影响就要采用合 坐标 ,使得 最终结 构能够与 预期 相吻合 。 理的焊接技术 。 钢结构的变形预调值分 为加工预调值 以及安装预调值 ,其中加工 预 调值是构件 的加工长度 以及其预先设计长度 的差值 , 其大 小与 完工 后构件具有的轴 向应 力水 平相关联 ,而安装预调值 的大小 决定 于建筑
计 方案来确定 。而在某些大 跨度 空间结构中 ,结构预调值不仅与 安装 的发展 ,以保证施 工过程中具有一定的安全性 ,使得 所建结构具有更 高的可靠性 。 位形 以及加 工位形有关 , 还 与结 构的安装 方案有 关。
长 的时 间才能构建完成 ,然而建 筑的钢结构外框架却能很快 完成施 工
4 施 工时温度变化造成 的影 响
无论是在对结构进 行设 计的过程中还是对结构施 工或安装过程中 都要考虑温度的变化情况 , 温度对于结构的影 响实际上是十分重要的 。 度的变形 ,这种变形会 导致构件难 以安装或安装后 出现一定 程度的装
关键词 :复杂钢结构 ;内力;变其结 构状 态的物理量是随时在变化 的。
工程结 构所具有的几何形态 、刚度 以及边界条件是在建造过程 中 张拉预应力的预先设计不够 准确就可能导致结构无法张拉成 为预期的 几何形状 ,也可能导致结构 具有的预应力发布不均匀 ,使得结 构的刚 要对张拉结构 的形态进行 合理 的分析可 以采用找形分析 以及找态 分析 ,其 中找形分析 指的是按照结构 内部 的预应 力分布 情况对满足其 内部预应力 的边 界条 件的结构形状进行求解计算 , 而找 态分析是根据 结构的形状对满足该形状的预应力状态进 行求解 计算。
对施 工过程中的结构设计进行理论分析 预测是十分有必要 的,若施 工 度 以及承 载力都无法 达到设 计要求。 过程 中结构效应受到一定程度 的影 响就 很容易使结构丧失其稳定性 , 可 能大 致结 构发生 强度破坏 , 呈现较高 的安全风 险。
1 施工过程结构 内力分析 以及施工方案的选择
完成后节点的安装位置 的位 移。变形预调值的设置能够在一定程 度上 影响结构的形式 ,其大小 的计算思路需要针对不 同结构 的不 同施 工设
6 结 语
在设计大型 复杂 刚结构建筑的施工方案 时,要 求设计人员对结构 的成型过程做 到一定 的了解 ,并且能够根据结构 的不 同受力条件提 出 合理的施工方 案。施 工技术人员要研究施工 时的结构内力 以及其变形