【正文】 在鋼結(jié)構(gòu)安裝完成且焊接完畢后，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移為20mm~30mm，結(jié)構(gòu)位形與設(shè)計(jì)位形較為吻合，變形預(yù)調(diào)效果良好。將對(duì)A1地塊懸挑鋼結(jié)構(gòu)在臨時(shí)支撐拆除過(guò)程中、拆除后的位移變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)。如在臨時(shí)支撐卸除階段或大跨梁安裝階段，將測(cè)量頻率提升到每天測(cè)試一次，及時(shí)了解構(gòu)件的內(nèi)力變化情況。在施工中，現(xiàn)場(chǎng)總計(jì)共布置32支振弦式應(yīng)力傳感器，具體布置方案如下：各監(jiān)測(cè)點(diǎn)及臨時(shí)支撐位置如下圖所示：①根據(jù)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，在L00層商業(yè)結(jié)構(gòu)斜柱柱腳布置振弦式應(yīng)變傳感器。施工操作中，當(dāng)應(yīng)變計(jì)安裝完畢后時(shí)，應(yīng)變計(jì)的保護(hù)管會(huì)隨待測(cè)構(gòu)件的變形而變形，保護(hù)管中鋼弦的拉力隨之發(fā)生變化?？梢赃m應(yīng)在各種不同的環(huán)境下長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的應(yīng)變變化。 懸挑結(jié)構(gòu)施工監(jiān)測(cè)為了確保結(jié)構(gòu)在施工和使用過(guò)程中的安全性能，更為結(jié)構(gòu)的安全評(píng)估、壽命評(píng)估提供有效的依據(jù)，需要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工過(guò)程的監(jiān)測(cè)。然后，通過(guò)MIDAS/Gen計(jì)算選定節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力或應(yīng)變值。鋼柱的預(yù)調(diào)通過(guò)控制柱頂標(biāo)高來(lái)實(shí)現(xiàn)，鋼梁的標(biāo)高通過(guò)控制相連鋼柱的牛腿標(biāo)高或控制梁頂標(biāo)高來(lái)實(shí)現(xiàn)。以懸挑區(qū)域LO3層頂部分構(gòu)件變形預(yù)調(diào)為例進(jìn)行介紹。不同的結(jié)構(gòu)類別、不同的施工順序都會(huì)對(duì)構(gòu)件的安裝預(yù)調(diào)值的產(chǎn)生影響，對(duì)于豎直規(guī)則結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件在重力作用下會(huì)產(chǎn)生變形，對(duì)于大型復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)建筑，這類變形效果更加明顯。整個(gè)卸除過(guò)程得到了有限元軟件的驗(yàn)證，是可行的?？梢钥紤]118號(hào)支撐同時(shí)卸除，118號(hào)支撐卸除完畢后，在施工階段荷載組合作用下，剩余支撐的應(yīng)力比。繼續(xù)卸除7號(hào)支撐，7號(hào)支撐卸除完畢后，在施工階段荷載組合作用下，剩余支撐的應(yīng)力比。繼續(xù)卸除3號(hào)支撐，3號(hào)支撐卸除完畢后，在施工階段荷載組合作用下，剩余支撐的應(yīng)力比。因此，采用合理的有限元模擬分析，對(duì)臨時(shí)支撐卸除過(guò)程十分重要的。其中CS5~CS6階段、CS9S~CS10階段即為結(jié)構(gòu)臨時(shí)支撐拆卸階段，數(shù)值增長(zhǎng)率最大。具體位置及仿真位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)編號(hào)。LO8層安裝完畢、臨時(shí)支撐完全拆除后，在施工階段荷載組合作用下，位于懸挑邊緣的梁上起柱?，F(xiàn)將北辰三角洲A1地塊懸挑區(qū)域施工過(guò)程模擬分析為CS1~CS10，共十個(gè)階段：CS1階段：2節(jié)鋼柱對(duì)接安裝；CS2階段：其它節(jié)鋼柱對(duì)接安裝；CS3階段：L01層構(gòu)件安裝；CS4階段：L02層構(gòu)件安裝；CS5階段：L03層構(gòu)件安裝；CS6階段：L04層構(gòu)件安裝，1119號(hào)支撐卸除；CS7階段：L05層構(gòu)件安裝；CS8階段：L06層構(gòu)件安裝；CS9階段：L07層構(gòu)件安裝；CS10階段：L08層構(gòu)件安裝，卸除剩余13個(gè)支撐。為了更加真實(shí)地模擬施工階段結(jié)構(gòu)體系的受力及變形情況，除了準(zhǔn)確合理地設(shè)定結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)、單元和邊界條件，更要重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)方面:①結(jié)構(gòu)組的劃分：根據(jù)不同類型定義出不同的結(jié)構(gòu)組。根據(jù)建筑、結(jié)構(gòu)圖，選擇結(jié)構(gòu)的材料、截面，再布置節(jié)點(diǎn)、單元。再針對(duì)每個(gè)施工階段建立獨(dú)立的有限元模型，然后施加每個(gè)階段對(duì)應(yīng)的荷載及邊界條件對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行求解，由施工階段1直到施工階段n，即工程達(dá)到竣工狀態(tài)?！八馈眴卧摹捌啤弊饔貌灰卓刂?，處理不好會(huì)導(dǎo)致單元“激活”時(shí)的剛度矩陣發(fā)生錯(cuò)誤，使結(jié)構(gòu)處于一種“畸變”的形態(tài)，這將與現(xiàn)實(shí)情況存在較大的差距，最終往往求解失敗。此時(shí)“死單元”的質(zhì)量、荷載及其他相關(guān)特性都將接近于零，雖然它仍出現(xiàn)在單元列表上，但它在力學(xué)性質(zhì)上是處于一種“死”狀態(tài)，這種“死單元”對(duì)結(jié)構(gòu)整體剛度的影響非常的小。生死單元法[46，47]通過(guò)控制結(jié)構(gòu)單元的“生”和“死”來(lái)模擬實(shí)際施工階段構(gòu)件的狀態(tài)變化，通常用“活單元”和“死單元”來(lái)表示。在每個(gè)不同的施工階段，都會(huì)伴隨著結(jié)構(gòu)形式的變化。②鋼柱的吊裝鋼柱拼接完成后，先仔細(xì)統(tǒng)計(jì)各鋼柱質(zhì)量以確定選用何種類型的機(jī)械，使用履帶吊進(jìn)行跨外吊裝。綜合考慮機(jī)械、人員配置以及各方面因素，決定將斜柱分段運(yùn)送，并在現(xiàn)場(chǎng)拼裝完畢后，再利用起重機(jī)進(jìn)行吊裝。為確保施工安全，梁上起柱處大跨梁下方需設(shè)置臨時(shí)支撐，圖中圓圈位置即表示梁下支撐位置。在施工中使用支撐，可以有效地提高結(jié)構(gòu)體系在成型之前的受力性能；降低大跨梁、大懸挑結(jié)構(gòu)的撓度，便于施工階段的安裝。第八，從結(jié)構(gòu)已完成的狀態(tài)開始，重新推演結(jié)構(gòu)變形過(guò)程，確定下一階段的控制目標(biāo)，采取合適的技術(shù)進(jìn)行施工控制，如此循環(huán)直至施工結(jié)束?，F(xiàn)將北辰三角洲A1地塊懸挑區(qū)域施工控制技術(shù)路線敘述如下：首先，依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和相關(guān)規(guī)范確定施工控制的總體控制目標(biāo)。2 北辰三角洲A1地塊懸挑結(jié)構(gòu)施工仿真本章節(jié)是以長(zhǎng)沙北辰三角洲A1地塊項(xiàng)目懸挑區(qū)鋼結(jié)構(gòu)施工為例，采用MIDAS/Gen軟件對(duì)其鋼結(jié)構(gòu)施工全過(guò)程進(jìn)行仿真分析，為工程施工方案的制定以及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)提供可靠依據(jù)。仿真分析階段要仔細(xì)考慮結(jié)構(gòu)自重及施工荷載的影響。本文針對(duì)這部分A1地塊項(xiàng)目懸挑區(qū)域，進(jìn)行施工全過(guò)程仿真分析與施工監(jiān)測(cè)，有如下的研究?jī)?nèi)容:（1）復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)的安裝方法分析復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)的施工方法很多，對(duì)于不同形式、類別的結(jié)構(gòu)，所選用的安裝方法也是不同的。，深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院游泳館的屋蓋鋼結(jié)構(gòu)施工就是先在地面上將桿件焊接成屋蓋梁，再采用整體吊裝法將其吊裝到設(shè)計(jì)位置處進(jìn)行連接安裝。高空滑移法的操作大部分是在高空中移動(dòng)安裝構(gòu)件，且諸多設(shè)備布置于建筑結(jié)構(gòu)的四周，施工階段受建筑物結(jié)構(gòu)內(nèi)部作業(yè)的影響非常小。因此，在結(jié)構(gòu)施工之前，需要依據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)地條件制定多種施工安裝方案，并對(duì)臨時(shí)支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度、穩(wěn)定及變形驗(yàn)算，使其均能滿足規(guī)范要求。 高空散裝法高空散裝法[38，39] 指的是將建筑結(jié)構(gòu)的散拼構(gòu)件運(yùn)送至設(shè)計(jì)位置，并總拼成一個(gè)整體的施工方法。在大型復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，業(yè)界都還缺少系統(tǒng)的理論體系研究和較大規(guī)模的應(yīng)用實(shí)例，目前已應(yīng)用的技術(shù)絕大多數(shù)都是直接監(jiān)測(cè)工程中特定構(gòu)件的靜態(tài)工作狀態(tài)。采用此項(xiàng)技術(shù)，可以大幅度提升工程施工進(jìn)度，并提高工程施工過(guò)程的安全性和構(gòu)件安裝精度，為施工監(jiān)測(cè)技術(shù)提供了良好的借鑒[23]。國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者的研究范圍中，針對(duì)懸挑區(qū)的結(jié)構(gòu)仿真分析及施工監(jiān)測(cè)的研究尚不多見(jiàn)。他們的這些有益的探索，表明了有限元仿真分析在不同結(jié)構(gòu)類型的復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)工程施工中的普遍應(yīng)用性。伴隨著計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用、有限元分析理論的不斷完善，施工模擬仿真分析應(yīng)運(yùn)而生。據(jù)資料記載，全球近120起具有代表性的鋼結(jié)構(gòu)事故，共有59起事故發(fā)生在制作或安裝階段，%[2]。采用大型空間鋼結(jié)構(gòu)體系，可以實(shí)現(xiàn)大跨度乃至超大跨度建筑。在工程的施工階段采用有限元仿真分析和施工監(jiān)測(cè)的方法，為類似懸挑鋼結(jié)構(gòu)工程施工仿真分析提供了借鑒。施工階段分析理論尚不完善，結(jié)構(gòu)在施工階段的安全性不易保障，通過(guò)施工過(guò)程仿真分析與施工監(jiān)測(cè)研究復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)的施工問(wèn)題，有著重要的理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。. . . .. .分類號(hào)： TU745 密 級(jí)： 公開 UDC： 學(xué)校代碼： 10127 碩士學(xué)位論文論文題目： 復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)施工監(jiān)測(cè)及過(guò)程仿真分析英文題目：Construction Monitoring and SimulationAnalysis of Complex Steel Structure 學(xué)位類別： 碩士研究生姓名： 馬小晶 學(xué)號(hào): 201102444學(xué)科(領(lǐng)域)名稱： 建筑與土木工程指導(dǎo)教師： 薛剛 職稱： 教授 協(xié)助指導(dǎo)教師： 職稱：2013年6月6日獨(dú)　創(chuàng)　性　說(shuō)　明本人鄭重聲明：所呈交的論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得研究成果。長(zhǎng)沙北辰三角洲A1地塊商業(yè)區(qū)為帶懸挑區(qū)域的空間鋼框架結(jié)構(gòu)。關(guān)鍵詞：復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)；仿真分析；支撐卸除；變形預(yù)調(diào)；施工監(jiān)測(cè)AbstractIn recent years, with the continuous development of construction industry, large plex steel structure has been widely used in China. At the same time, the low security is also followed during the construction process, resulting that the loads between design stage and construction stage are such different. And what’s more, the construction stage analysis theory is not perfect。這類建筑造型新穎奇特、規(guī)模龐大，成為地域性的標(biāo)志建筑，會(huì)給國(guó)家及社會(huì)帶來(lái)很高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。從中可知結(jié)構(gòu)在施工階段到使用階段直到老化階段的全過(guò)程中，工程施工階段因結(jié)構(gòu)具有不完整性、施工荷載的復(fù)雜性、物理特性的時(shí)變性、偶然突發(fā)事件多等一系列特點(diǎn)，使得結(jié)構(gòu)在這個(gè)階段的具有很高的風(fēng)險(xiǎn)率。它是復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)施工領(lǐng)域最為前沿的研究熱點(diǎn)，也是鋼結(jié)構(gòu)施工體系將來(lái)要著重發(fā)展的方向。國(guó)內(nèi)的學(xué)者結(jié)合大型工程項(xiàng)目，對(duì)選取合理的技術(shù)方法對(duì)結(jié)構(gòu)的施工階段進(jìn)行仿真分析進(jìn)行研究。本文將以此開展研究，分析此類工程的應(yīng)力及變形特點(diǎn)，可以為工程實(shí)踐提供良好的借鑒。上世紀(jì)80年代末，美國(guó)在數(shù)座橋梁上布置監(jiān)測(cè)設(shè)備，通過(guò)環(huán)境荷載、局部應(yīng)力狀態(tài)的監(jiān)測(cè)結(jié)果，并與設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行比對(duì)分析，可以實(shí)時(shí)監(jiān)視工程的施工質(zhì)量和評(píng)定橋梁使用年限內(nèi)安全狀態(tài)。高世峰等[28]在浙江美術(shù)館的施工過(guò)程中，采用振弦式應(yīng)變計(jì)對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行了應(yīng)力監(jiān)測(cè)，并通過(guò)傳感設(shè)備獲取施工階段的應(yīng)力應(yīng)變特性；浙江大學(xué)的羅堯治教授等[29]采用了先進(jìn)的光纖光柵技術(shù)實(shí)施應(yīng)用于施工過(guò)程的監(jiān)測(cè)；夏峰林、高博青等[30]采用振弦式傳感器進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測(cè)，在杭州大劇院鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中得到了運(yùn)用；同濟(jì)大學(xué)的張慎偉、張其林等人[14]采用EM型傳感器對(duì)中國(guó)航海博物館施工階段中鋼索應(yīng)力進(jìn)行了監(jiān)測(cè)；東南大學(xué)[31]在南京國(guó)際展覽中心鋼屋蓋的鋼拱架（單重達(dá)120T）吊裝過(guò)程，采用DH5932動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；彭明祥和張棍等人[32~34]對(duì)CCTV主樓的合攏施工階段進(jìn)行了應(yīng)力和應(yīng)變等多項(xiàng)監(jiān)測(cè)，確保了其施工的安全性；在廣州國(guó)際會(huì)議展覽中心 [35]施工中通過(guò)利用各類先進(jìn)測(cè)量?jī)x器對(duì)張弦桁架的施工進(jìn)行了變形監(jiān)測(cè)；在北京奧運(yùn)會(huì)主體育場(chǎng)館“鳥巢”的施工過(guò)程中，曾志斌和張玉玲等人 [36，37]采用應(yīng)力應(yīng)變和溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)結(jié)構(gòu)的卸載階段進(jìn)行了全過(guò)程監(jiān)測(cè)，既體現(xiàn)“科技奧運(yùn)”的主旨，也保證了整個(gè)奧運(yùn)會(huì)階段的監(jiān)測(cè)任務(wù)的圓滿完成，在業(yè)界產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。該方法又可以分為全支架法和懸挑法。再對(duì)各種施工方案進(jìn)行數(shù)值模擬分析，以確定安全可行、快速便捷、經(jīng)濟(jì)環(huán)保且使結(jié)構(gòu)最終的內(nèi)力與變形狀態(tài)最為合理的方案?；葡虏康氖┕て脚_(tái)可同時(shí)進(jìn)行其它結(jié)構(gòu)的施工，從而實(shí)現(xiàn)空間范圍內(nèi)的平行施工，可以大幅度節(jié)約工期。 深圳信息學(xué)院游泳館屋蓋梁實(shí)際施工圖 折疊展開安裝法折疊展開安裝法[45]廣泛應(yīng)用于網(wǎng)殼等大跨度鋼結(jié)構(gòu)的施工，其基本方法是將網(wǎng)殼體系中的某些特定桿件拆掉，使結(jié)構(gòu)由原先的靜定體系變成一個(gè)可變體系。通過(guò)查閱有關(guān)復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的書籍，結(jié)合實(shí)際工程，對(duì)常用的和不常用安裝方法進(jìn)行概括和總結(jié)，并對(duì)各個(gè)方案的特點(diǎn)和適用范圍進(jìn)行歸納。每一個(gè)施工步驟結(jié)束后，用有限元軟件分析計(jì)算結(jié)構(gòu)的位移、支撐點(diǎn)應(yīng)力比。 工程概況北辰三角洲位于湖南省長(zhǎng)沙市開福區(qū)，西臨湘江，北依瀏陽(yáng)河，東靠芙蓉北路，南抵319國(guó)道城區(qū)段?？傮w控制目標(biāo)是保證建筑功能正常發(fā)揮。 工程施工方案中的關(guān)鍵技術(shù)懸挑區(qū)域的鋼柱最重達(dá)44t，超重鋼柱運(yùn)輸?shù)跹b困難。但臨時(shí)支撐的拆除是一個(gè)結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布的過(guò)程，施工中應(yīng)采取必要的方法、手段以保證臨時(shí)支撐卸除階段結(jié)構(gòu)整體的安全性。其中3個(gè)支撐點(diǎn)位于L04層（1116號(hào)點(diǎn)），2個(gè)支撐點(diǎn)位于L05層（118號(hào)點(diǎn)），剩余13個(gè)支撐點(diǎn)均位于L03層頂以下。①鋼柱的拼裝由于現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地限制，現(xiàn)場(chǎng)使用馬凳作為臨時(shí)拼裝平臺(tái)。由于鋼柱的成型狀態(tài)有一定的傾斜角度，因此鋼柱的吊點(diǎn)也區(qū)別于普通鋼柱。在結(jié)構(gòu)體系竣工之前，結(jié)構(gòu)會(huì)暫時(shí)處于該施工階段下的短暫平衡。其中，“死單元”是指在當(dāng)前階段尚未安裝或?qū)χ黧w結(jié)構(gòu)受力無(wú)影響的構(gòu)件，“活單元”是指已經(jīng)在當(dāng)前階段安裝完畢的構(gòu)件。一個(gè)單元被“激活”的含義，也并非是在模型中直接增添新的單元，而是重新激活單元列表上存在的但在前面階段被“殺死”的單元，即解除其單元“生死”系數(shù)K以達(dá)到恢復(fù)其剛度、質(zhì)量特性的目的。（2）逐步建模分析法逐步建模分析法[48]基本思想為，先制定施工方法及順序，接著依照不同的施工階段計(jì)算結(jié)構(gòu)單元的剛度矩陣并施加相應(yīng)階段的荷載。這樣的方法可以有效地模擬仿真施工全過(guò)程，可以良好地控制結(jié)構(gòu)的竣工形態(tài)。②將結(jié)構(gòu)模型中的各個(gè)構(gòu)件利用特定的邊界條件進(jìn)行約束?？梢砸勒詹煌淖匀唤Y(jié)構(gòu)層劃分出不同的結(jié)構(gòu)組；可以依照不同的材料劃分；可以依照不同的截面尺寸或構(gòu)件長(zhǎng)度進(jìn)行劃分；可以對(duì)受力及變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行劃分。懸挑區(qū)域鋼結(jié)構(gòu)安裝完畢。 CS10階段結(jié)構(gòu)應(yīng)力值對(duì)于施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形，與分析結(jié)構(gòu)體系的最大應(yīng)力值的方法類似。 （a）L00層頂位移仿真監(jiān)測(cè)點(diǎn) （b）L01層頂位移仿真監(jiān)測(cè)點(diǎn)（c）L02層頂位移仿真監(jiān)測(cè)點(diǎn) （d）L03層頂位移仿真監(jiān)測(cè)點(diǎn)在有限元軟件MIDAS/Gen中可依照不同的施工階段，計(jì)算得到指點(diǎn)節(jié)點(diǎn)的位移值?？芍Y(jié)構(gòu)體系在臨時(shí)支撐的卸除期間應(yīng)力變化較快、位移值較大，該階段需要重點(diǎn)監(jiān)測(cè)。L04層安裝完后，根據(jù)要求，大跨梁下1113號(hào)（）支撐可以逐步拆除，應(yīng)優(yōu)先卸除應(yīng)力比最大的支撐。 3號(hào)支撐卸除完成后支撐應(yīng)力圖3號(hào)支撐卸除完畢后。 7號(hào)支撐卸除完成后支撐應(yīng)力圖7號(hào)