【正文】 全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)整個(gè)海洋平臺(tái)的運(yùn)行情況，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益[26]。上世紀(jì)80年代初，日本在建造Yokohama橋和Chichby橋時(shí)，以先進(jìn)的計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)為平臺(tái)，研發(fā)了一套自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。田黎敏、郝際平[22]等人以深圳世界大學(xué)生運(yùn)動(dòng)會(huì)主體育場(chǎng)工程為例，采用MIDAS根據(jù)實(shí)際施工情況對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行全過程模擬分析，確定了實(shí)際施工順并驗(yàn)證了施工方法的正確性。之后國內(nèi)的一些學(xué)者分別針對(duì)不同的結(jié)構(gòu)類型展開了研究，2007年，張慎偉、張其林等人針對(duì)北京奧運(yùn)會(huì)主場(chǎng)館的雙向張弦網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，分別進(jìn)行了施工過程的仿真分析計(jì)算和施工過程監(jiān)測(cè)[14]，結(jié)果顯示該分析軟件和技術(shù)方法可以有效的對(duì)大型復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真分析。更將我國復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)施工階段的研究引入了良性發(fā)展的快車道[7]。 （a）鳥巢 （b）水立方 （c）cctv主樓 （d）首都機(jī)場(chǎng)新航站樓 （e）上海世博會(huì)場(chǎng)館 （f） 大運(yùn)中心體育場(chǎng) 大型復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)建筑 在領(lǐng)略到現(xiàn)代文明帶給我們的驚艷的建筑外觀和諸多的結(jié)構(gòu)形式后，我們也應(yīng)認(rèn)識(shí)到，大型復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)造型優(yōu)美、設(shè)計(jì)新穎背后隱藏著的施工復(fù)雜性。 Construction monitoring目 錄摘 要 IIAbstract III1 緒論 1 引言 1 復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)施工仿真研究現(xiàn)狀 3 復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)施工監(jiān)測(cè)研究現(xiàn)狀 4 復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)施工方法 6 高空散裝法 6 分條安裝法 7 高空滑移法 8 整體安裝法 8 折疊展開安裝法 9 本文的主要研究?jī)?nèi)容 102 北辰三角洲A1地塊懸挑結(jié)構(gòu)施工仿真 12 工程概況 12 工程施工方案中的關(guān)鍵技術(shù) 13 臨時(shí)支撐的布置及構(gòu)造措施 14 懸挑區(qū)域斜鋼柱的安裝 15 懸挑區(qū)剩余構(gòu)件安裝 17 有限元模型建立 17 施工過程仿真分析方法 17 有限元模型建立要點(diǎn) 21 不同施工階段的有限元模型 22 施工過程仿真結(jié)果及分析 24 24 支撐卸除順序分析 28 施工變形預(yù)調(diào) 34 小結(jié) 393 北辰三角洲A1地塊懸挑結(jié)構(gòu)施工監(jiān)測(cè) 40 引言 40 懸挑結(jié)構(gòu)施工監(jiān)測(cè) 40 應(yīng)力監(jiān)測(cè) 40 位移監(jiān)測(cè) 44 理論值與實(shí)際值對(duì)比分析 44 小結(jié) 474 結(jié)論與展望 49 結(jié)論 49 展望 50參考文獻(xiàn) 51在學(xué)研究成果 55致 謝 561 緒論 引言伴隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們開始追求建筑使用功能的多樣化以及建筑造型的新穎奇特。采用振弦式應(yīng)變儀在懸挑區(qū)斜鋼柱的柱頂和柱底布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并對(duì)該部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)比分析施工過程中有限元模擬值和實(shí)際監(jiān)測(cè)值，結(jié)果顯示：隨著施工的不斷進(jìn)行，有限元模擬理論值普遍大于實(shí)際監(jiān)測(cè)值，偏差在15%之內(nèi)，符合程度較好。（保密的論文在解密后應(yīng)遵循此規(guī)定）簽名： 導(dǎo)師簽名： 日期： 學(xué)習(xí)好幫手. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手. . . .. .摘 要近年來，隨著建筑業(yè)的不斷發(fā)展，大型復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)在國內(nèi)得到了廣泛的運(yùn)用。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中做了明確的說明并表示了謝意。根據(jù)應(yīng)力計(jì)算結(jié)果，得到應(yīng)力比最大的臨時(shí)支撐，按照“優(yōu)先卸除最不利支撐”的原則對(duì)臨時(shí)支撐依次進(jìn)行卸除。 Simulation analysis。與此同時(shí)，復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及施工研究的進(jìn)展情況已然也變?yōu)橐粋€(gè)國家建筑業(yè)技術(shù)水平的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)[1]。我國的大型復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)正興起一波新的發(fā)展熱潮。他們建立了一套較為完整的施工模擬方法，在當(dāng)時(shí)產(chǎn)生了較大的影響，并為施工人員帶來了極大便利。通過研究不同施工順序?qū)Y(jié)構(gòu)的影響，指出施工順序的不同將對(duì)竣工后的內(nèi)力與變形有顯著的影響。與此同時(shí)，這些因素它們又是相互聯(lián)系的，也會(huì)增大結(jié)構(gòu)施工階段應(yīng)力分析的難度。通過借鑒國外的先進(jìn)技術(shù)，自上世紀(jì)90年代初開始，國內(nèi)的一些重要的橋梁上也布置了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以監(jiān)測(cè)施工及施工階段的安全性能。繼而通過技術(shù)方法對(duì)施工階段是重要環(huán)節(jié)或重要構(gòu)件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，掌握其動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，進(jìn)而掌握影響施工安全、控制工程質(zhì)量的關(guān)鍵要素在施工過程中的變化規(guī)律，并以此規(guī)律為依據(jù)對(duì)下一階段的施工方案進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，以保證工程施工順利完成、竣工形態(tài)滿足設(shè)計(jì)要求。相比全支架法，懸挑法可以節(jié)約施工成本，但也要求懸挑部分結(jié)構(gòu)的剛度須滿足一定要求。其主要特點(diǎn): ①大部分拼裝、焊接工作都需要地面進(jìn)行，高空作業(yè)量很少，更加利于控制工程的質(zhì)量；②僅需要少量的拼裝支架，節(jié)約工程成本；③根據(jù)場(chǎng)地已有起重設(shè)備的起重能力決定分條或分塊單元重量，做到了靈活多變，并可有效降低成本。在北京奧林匹克籃球館的施工中就采用該方法，設(shè)置了特定的滑移軌道對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行安裝?，F(xiàn)場(chǎng)施工人員可以在靠近地面的高度對(duì)構(gòu)件進(jìn)行安裝，然后通過起重設(shè)備提升等方法將處于折疊狀態(tài)的網(wǎng)殼沿其豎向自由度提升到設(shè)計(jì)標(biāo)高，最后補(bǔ)齊尚未安裝的那部分桿件，使結(jié)構(gòu)形成一個(gè)靜定體系并最終成型。（2）施工過程監(jiān)測(cè)對(duì)結(jié)構(gòu)的商業(yè)區(qū)懸挑區(qū)的施工過程采取監(jiān)測(cè)：懸挑區(qū)域總計(jì)布置32支BGK4000振弦式應(yīng)變儀，其中商業(yè)區(qū)L00層結(jié)構(gòu)柱腳設(shè)置6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)稱布置4支應(yīng)變儀；L01 層商業(yè)區(qū)結(jié)構(gòu)斜柱頂端設(shè)置2個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)稱布置4支應(yīng)變儀，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測(cè)。商業(yè)懸挑區(qū)域共采用18個(gè)臨時(shí)支撐，其中3個(gè)支撐位于L04層，2個(gè)支撐位于L05層，剩余13個(gè)支撐均位于L03層頂以下。其中商業(yè)部分區(qū)段為6層，局部9層。第三，運(yùn)用現(xiàn)代結(jié)構(gòu)分析手段，對(duì)結(jié)構(gòu)體系的施工全過程進(jìn)行分析，全面了解結(jié)構(gòu)施工過程中幾何（線形）、應(yīng)力、穩(wěn)定性和安全性的演化規(guī)律。此部分區(qū)域的鋼柱、鋼梁撓度控制要求高。通過設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)整個(gè)安裝過程進(jìn)行跟蹤測(cè)量（包括位移及內(nèi)力）；針對(duì)臨時(shí)支撐卸除過程，根據(jù)計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果，按照“先卸受力最大的支撐點(diǎn)”的原則進(jìn)行，合理選擇卸除時(shí)機(jī)，并對(duì)整個(gè)卸除過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)；采用變形預(yù)調(diào)的方法控制鋼梁撓度。（2）斜柱支撐加固方法為了提高施工過程中的安全性，對(duì)臨時(shí)支撐采用三重加固措施。長(zhǎng)度大于6米的鋼柱下墊3處馬凳，長(zhǎng)度小于6米的鋼柱下墊2處馬凳。每安裝完一根鋼柱，立即校正焊接，以避免產(chǎn)生變形。直至施工徹底完成之前，結(jié)構(gòu)在每個(gè)施工階段都是作為一個(gè)臨時(shí)體系而存在。首先依照結(jié)構(gòu)的竣工形態(tài)構(gòu)建有限元分析模型，接著 “殺死”全部單元使結(jié)構(gòu)回歸到施工的最初狀態(tài)。這種應(yīng)變稱之為“漂移”作用，它會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)下一階段的有限元模型產(chǎn)生影響。逐步建模技術(shù)中未裝構(gòu)件的單元將不計(jì)入結(jié)構(gòu)模型中，就不會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的整體剛度矩陣產(chǎn)生影響，已安裝與未安裝結(jié)構(gòu)相互之間的影響可以徹底消除了，更可以精確控制施工過程中構(gòu)件的安裝位形。將采用基于MIDAS/Gen的逐步建模分析法。④在不同的施工階段，通過對(duì)單元、荷載及邊界條件的激活或鈍化，編制出不同的結(jié)構(gòu)組。②荷載的選取：在北辰三角洲A1地塊懸挑區(qū)域的鋼結(jié)構(gòu)施工過程中，模擬分析中考慮對(duì)結(jié)構(gòu)有影響的荷載有溫度效應(yīng)、風(fēng)荷載、構(gòu)件自重和施工荷載。 （a）CS1階段：2節(jié)鋼柱對(duì)接安裝 （b）CS2階段：其它節(jié)鋼柱對(duì)接安裝 （c）CS3階段：L01層安裝 （d）CS4階段：L02層安裝 （e）CS5階段：L03層安裝 （f）CS6階段：L04層安裝 （g）CS7階段：L05層安裝 （h） CS8階段：L06層安裝； （i）CS9階段：L07層安裝 （j）CS10階段：L08層安裝 北辰三角洲A1地塊不同施工階段的有限元模型，北辰三角洲A1地塊懸挑結(jié)構(gòu)的鋼結(jié)構(gòu)安裝劃分為以上十個(gè)階段，并依次建立了各個(gè)階段的模型。通過對(duì)比分析不同施工階段，結(jié)構(gòu)體系在荷載組合作用下的位移等值線，可知在CS10階段，結(jié)構(gòu)單元的撓度值最大。 有限元位移仿真測(cè)點(diǎn)不同施工階段位移值監(jiān)測(cè)點(diǎn)號(hào)CS5CS6CS7CS8CS9CS10123456789710111213141516171819202121個(gè)仿真監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)不同施工階段的位移變化。 支撐卸除順序分析臨時(shí)支撐卸除過程伴隨著結(jié)構(gòu)體系的內(nèi)力重分布，可把臨時(shí)支撐假想為結(jié)構(gòu)的彈性約束，其彈性約束程度可以隨著臨時(shí)支撐的卸除而不斷地變化。如若優(yōu)先卸除其它支撐，13號(hào)支撐應(yīng)力比將進(jìn)一步增大，受力更為不利，會(huì)存在較大的隱患。 4號(hào)支撐卸除完成后支撐應(yīng)力圖4號(hào)支撐卸除完畢后。 2號(hào)支撐卸除完成后支撐應(yīng)力圖2號(hào)支撐卸除完畢后?？梢钥紤]1116號(hào)支撐同時(shí)卸除。因此，需要依據(jù)結(jié)構(gòu)的各個(gè)施工階段，預(yù)測(cè)調(diào)整結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安裝位形，對(duì)構(gòu)件的加工尺寸進(jìn)行調(diào)整并確定出構(gòu)件的安裝坐標(biāo)，以保障結(jié)構(gòu)體系在竣工時(shí)的位形滿足設(shè)計(jì)要求。其結(jié)構(gòu)傾斜方向內(nèi)側(cè)柱在自重及附加彎矩作用下會(huì)產(chǎn)生較大的軸向壓力，會(huì)造成較大的變形，變形值更會(huì)伴隨施工的進(jìn)行而增大。再采用有限元軟件MIDAS/Gen，分別從X向、Y向、Z向?qū)?gòu)件的變形預(yù)調(diào)值進(jìn)行分析。 小結(jié)本章首先針對(duì)北辰三角洲A1地塊懸挑區(qū)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工難度大的問題，制定了合理的施工方法。最后，根據(jù)有限元分析結(jié)果確定了結(jié)構(gòu)安裝的變形預(yù)調(diào)方法，將結(jié)構(gòu)在自重荷載作用下的變形確定為變形預(yù)調(diào)值，按照“設(shè)計(jì)標(biāo)高+變形預(yù)調(diào)值”得到結(jié)構(gòu)的“施工標(biāo)高”，保證結(jié)構(gòu)體系施工完成后的位形符合設(shè)計(jì)要求。 應(yīng)力監(jiān)測(cè)（1）應(yīng)力監(jiān)測(cè)儀器 根據(jù)結(jié)構(gòu)的組成在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、受力特殊的位置布置振弦式應(yīng)力傳感器監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)桿件的應(yīng)力變化[53~56]。通常采用粘貼或焊接安裝塊的方式在鋼結(jié)構(gòu)的表面進(jìn)行安裝。振弦式應(yīng)變計(jì)以頻率作為輸出信息，靈敏度高和穩(wěn)定性強(qiáng)，不會(huì)受到線長(zhǎng)、溫度等因素的影響。每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)對(duì)稱布置4支振弦式應(yīng)變傳感器，共布置2個(gè)測(cè)點(diǎn)，總共需要8支傳感器。而在實(shí)際操作中，很難將溫差、日照變化所引起的結(jié)構(gòu)變形從實(shí)測(cè)變形值中剝離出。本工程撓度變形監(jiān)測(cè)采用國家二等水準(zhǔn)測(cè)量的技術(shù)要求進(jìn)行。節(jié)點(diǎn)編號(hào)CS5CS6CS7CS8CS9CS10A1A2A3A4A5A6B1B2節(jié)點(diǎn)編號(hào)CS5CS6CS7CS8CS9CS10A1A2A3A4A5A6B1B2節(jié)點(diǎn)編號(hào)CS5CS6CS7CS8CS9CS10A1A2A3A4A5A6B1B2將所得實(shí)測(cè)值與有限元理論模擬值進(jìn)行對(duì)比分析。為了便于長(zhǎng)期保存和聯(lián)測(cè)的穩(wěn)定位置，在A1地塊內(nèi)選擇4處沉降變形小的點(diǎn)作為測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)在主體結(jié)構(gòu)變形影響范圍以外，靠近觀測(cè)目標(biāo)。參照一些復(fù)雜大型結(jié)構(gòu)溫度影響的測(cè)試表明，每日的清晨及傍晚氣溫變化較小。因CS1CS3階段，已安裝的結(jié)構(gòu)構(gòu)件較少，結(jié)構(gòu)體系整體的內(nèi)力值較小。而對(duì)于大型工程，應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)要求高的項(xiàng)目，更可以采用先進(jìn)的全自動(dòng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)采集系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)了解結(jié)構(gòu)體系的內(nèi)力變化。最后再通過調(diào)節(jié)兩端安裝塊的錐尖螺釘控制鋼弦的松緊，以對(duì)應(yīng)變計(jì)進(jìn)行調(diào)整，控制其初始頻率在一個(gè)特定的范圍內(nèi)。振弦式應(yīng)變計(jì)常安裝在建筑物的表面，測(cè)量鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)變。由于長(zhǎng)沙北辰三角洲A1地塊結(jié)構(gòu)的施工情況復(fù)雜，直接采用有限元仿真分析結(jié)果指導(dǎo)工程施工是不合理的。大幅度提高了工程的施工效率，保障了結(jié)構(gòu)的施工安全。將構(gòu)件的設(shè)計(jì)坐標(biāo)通過變形預(yù)調(diào)值進(jìn)行調(diào)整，可以得到構(gòu)件的安裝坐標(biāo)。（a）設(shè)計(jì)位形 （b）安裝位形1 （c）安裝位形2 （d）成型位形 傾斜結(jié)構(gòu)安裝變形預(yù)調(diào)示意圖長(zhǎng)沙北辰三角洲A1懸挑區(qū)域鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目中，結(jié)構(gòu)下部有7根斜鋼柱，而結(jié)構(gòu)的上部構(gòu)件相對(duì)規(guī)范整齊。甚至可能由于施工過程中結(jié)構(gòu)變形過大，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)件無法安裝或建筑的輔