【正文】 助設施安裝困難，對于大型復雜鋼結構建筑該問題更為突出。卸除時優(yōu)先卸除最不利支撐，根據(jù)每一步的卸除結果確定最不利支撐，逐點卸除各支撐直至全部支撐卸除完畢?？梢钥紤]8號支撐同時卸除，8號支撐卸除完畢后，在施工階段荷載組合作用下，剩余支撐的應力比。 5號支撐卸除完成后支撐應力圖5號支撐卸除完畢后。大跨梁下5處支撐卸除完畢，每階段的卸除都建立在合理的有限元分析基礎之上。卸除也是一個釋放支撐力的過程，是主體結構由施工狀態(tài)不斷向設計狀態(tài)轉變的過程。懸挑區(qū)域上部結構主要由7根斜鋼柱支撐，所以位于L00層斜鋼柱的柱底應力值的變化情況需要分析計算，現(xiàn)將斜鋼柱的柱腳進行編號。 CS10階段結構位移值通過分析結構體系應力及位移值，可以讓我們對結構在不同施工階段的受力情況有了初步的了解，通過分析結構體系的最大應力值及最大撓度值，讓我們對結構施工階段的承載能力、應變能力有了初步的判斷。因此，通過分析各施工階段結束后結構的受力及變形情況，可以對施工作業(yè)提供良好的技術支持。在模擬過程中，為了更真實、準確地反應出施工階段的受力特征，荷載組合的分項系數(shù)均取1。更可選用“設計”功能對不同結構類型的截面進行驗算分析。通過控制節(jié)點確定結構構件的相對位置；通過控制單元可以確定結構構件的力學及物理特性；通過控制邊界條件確定結構構件的節(jié)點約束。它的基本原理：按照擬定施工順序，確立結構的施工階段，把結構分成n個單元塊，按2…n個階段完成。首先依據(jù)設計狀態(tài)建立結構的整體模型，然后根據(jù)施工順序控制單元的“生”或“死”來對施工過程進行模擬，同時該方法可以非常方便地體現(xiàn)細微變化對結構的影響。隨著施工的不斷進行，再“激活”施工階段2的單元并計算對應的結構荷載。而對于結構施工階段結構應力的研究，要采取新的技術方法。在大跨梁、斜鋼柱及其它散件安裝過程中，合理調(diào)度起重設備進行施工作業(yè)。鋼柱的對接：將馬凳沿一條直線擺放，馬凳位置固定后先進行一次標高的測量，確保所有馬凳頂部的標高保持一致。第二道措施采用腳手架加固，連接點由四根1m腳手管搭制，再用八根6m腳手管與地面連接，形成一個穩(wěn)固的支撐系統(tǒng)。臨時支撐的拆除是一個結構內(nèi)力重分布，由施工階段向設計狀態(tài)轉化的過程。既可以減低高空拼接的難度，又可以保證安裝精度。第五，施工過程中對結構狀態(tài)（幾何形態(tài)、內(nèi)力等）進行實時監(jiān)測，并按照不同階段的控制目標進行對比。 北辰三角洲A1地塊懸挑區(qū)域圖，北辰三角洲A1地塊的商業(yè)區(qū)一層到四層設有“V”造型鋼柱，上部鋼結構靠“V”造型柱進行支撐，形成部分懸挑結構。其余支撐在主體結構全部完工并形成穩(wěn)定體系后，開始卸除。監(jiān)測點設置在構件變形量大的位置，如在懸挑梁、大跨梁的正面或側面。施工過程中結構的受力狀態(tài)與設計狀態(tài)存在著明顯的差異，造成各施工階段的應力、位移變化。 整體安裝法整體安裝法[44]是指依照結構的最終成型狀態(tài)，將結構在胎架或地面上整體拼裝完成后，再用起重設備運送至目標位置進行安裝的施工方法。首先需驗算吊裝單元及起重設備的起吊能力；根據(jù)施工現(xiàn)場條件建立有限元模型，并依據(jù)施工方案進行數(shù)值仿真分析，確定經(jīng)濟合理、安全性高且使結構最終狀態(tài)下內(nèi)力與變形最為合理的拼裝順序。缺點是施工現(xiàn)場的高空作業(yè)多，工程質(zhì)量不易保障，施工階段更要預先搭設拼裝支架，會耗用大量的建筑材料。在工程實踐中，勞動者及工程師們依靠他們的智慧，因地制宜地創(chuàng)造出眾多的施工方法，不同的施工技術方法都其對應的工程適用領域和技術特點。我國內(nèi)地，主要在長江沿線的幾座重要大橋，如南京長江大橋、江陰長江大橋上面安裝了不同的傳感器，通過監(jiān)測大橋運行過程中的各種情況的反應，以保證其使用過程中的安全性[24，25]。為了了解施工過程中結構實際受力狀態(tài)及變化情況、為了施工全過程結構的安全性得到保證，施工監(jiān)測的研究和應用進入了一個高速發(fā)展期。劉為俊、任志剛[21]等人以黃石體育館工程為背景，詳細介紹了有限元模型的建立要點，并基于MIDAS/Gen軟件，采用狀態(tài)變量疊加法對其鋼屋蓋的施工全過程進行了仿真分析。2004年，張宏勝則是對具體的鋼結構工程進行有限元仿真分析[13]，通過分析施工階段中構件及結構體系的力學性能，達到控制結構的安裝誤差、優(yōu)化施工過程的目的。通過計算機仿真分析及實時監(jiān)測，更能夠及時了解施工過程中結構的薄弱環(huán)節(jié)，提高工程施工階段操作的安全性；保障施工方法的經(jīng)濟合理；節(jié)約我國的人力資源、物力資源，做到了資源的合理配置；保障了我國重點、難點項目施工項目的建設；保障了人民的生命財產(chǎn)安全。大量結構形式新穎、規(guī)模龐大的鋼結構建筑不斷涌現(xiàn)在我們眼前，例如“鳥巢”國家體育館、“水立方”國家游泳館、“CCTV”主樓、首都機場T3航站樓、上海世博會場館以及深圳世界大學生運動會的“大運中心體育場”。 Deformation of the preset。根據(jù)北辰三角洲A1地塊商業(yè)區(qū)的有限元分析結果，結合懸挑區(qū)域的結構特點，制定出合理的工程監(jiān)測方案。在論文作者同意的情況下，研究生院可以轉授權第三方使用查閱該論文。 簽名： 日期：關于學位論文使用授權的說明本人完全了解內(nèi)蒙古科技大學有關保留、使用學位論文（紙質(zhì)版和電子版）的規(guī)定，即：本人唯一指定研究生院有權保留送交學位論文在學校相關部門存檔，允許論文在校內(nèi)被查閱和借閱，可以采用影印、縮印或其他復制手段保存論文。通過有限元分析結果確定了結構安裝的變形預調(diào)方法，將結構在自重荷載作用下的變形確定為變形預調(diào)值，在實際施工操作中，按照“設計標高+變形預調(diào)值”得到結構的“施工標高”，進而進行施工作業(yè)。 Support uninstall。隨著北京奧運會、上海世博會以及深圳世界大學生運動會等諸多重要國際賽事活動的相繼舉辦，我國進入了一個嶄新的大型鋼結構建設時期。在這種情況下，通過采用科學的手段保障復雜鋼結構的施工建造[3~6]：建立有限元模型對結構進行仿真分析；制定合理的施工監(jiān)測方案；定量分析結構構件受力變化。國內(nèi)的研究開展于1996年，李耀良基于虛擬施工平臺，以鋼結構施工為對象構建了虛擬建造理論體系[12]，并在上海正大商業(yè)廣場項目及廣州體育館等項目的鋼結構施工中得到運用，順利解決了諸如構件節(jié)點多、安裝空間狹窄等問題，為該研究領域作了非常有成效的探索。趙長軍、范重等人以蘇州火車站鋼結構施工過程為實例[19，20]，基于SAP2000對屋蓋結構分期施工和桁架分片滑移施工進行了仿真分析，而且進一步分析了結構的分步卸載施工。除此之外，在施工過程中更存在著許多未知的因素，都會造成結構在施工期間的安全性能降低，嚴重的情況會導致復雜鋼結構在施工中發(fā)生塌陷、失穩(wěn)破壞等事件。香港首先在新建成的汲水門等橋上安裝了 “結構健康監(jiān)測系統(tǒng)”，通過監(jiān)測外來荷載(如車輛荷載、風荷載等)對橋梁受力的影響以確保橋梁在運營階段的安全性能。 復雜鋼結構施工方法復雜鋼結構的結構形式復雜多變也決定了其施工方法的多樣。高空散裝法的優(yōu)點是可以用簡單的起重運輸設備對構件進行垂直運輸，如果單個構件的質(zhì)量輕，不使用起重設備亦可完成拼裝，該施工方法適用范圍廣泛、受場地限制少。在分條安裝法施工過程中，影響結構體系及施工系統(tǒng)受力性能的關鍵環(huán)節(jié)包括:①劃分桁架或網(wǎng)架單元；②需要對網(wǎng)架或桁架的撓度進行調(diào)整，這要求施工人員在施工中采取預起拱措施，用來保證施工完成后結構標高滿足預期要求；③嚴格控制網(wǎng)架尺寸。在滑移法施工過程中，影響施工過程中結構受力的關鍵環(huán)節(jié)包括：①頂錐點數(shù)量和布置位置的確定；②滑移軌道數(shù)量及位置的確定；③滑移過程中會存在著軌道卡住構件的情況，這就要求在施工中要緩慢平穩(wěn)地滑移，且每隔一段時間監(jiān)測待裝構件與滑軌的相對位置，以保障滑移過程的同步協(xié)調(diào)性；④結構梯形邊界條件的變化。 （a）地面安裝，準備提升（b）提升過程（c）提升就位 折疊展開施工法施工示意圖 本文的主要研究內(nèi)容復雜空間鋼結構的施工的過程中通常會伴隨著受力特性和結構形態(tài)的變化，各個施工階段的邊界及荷載條件也會發(fā)生轉變。此外，在A1地塊懸挑區(qū)域施工階段對構件撓度進行監(jiān)測，工程共擬定4個監(jiān)測基準點，共計布置21個撓度監(jiān)測點。大跨梁下支撐點在L04安裝完后即可拆除。采用多跨鋼結構，平面呈小鳥形狀，輪廓尺寸約為240m170m。第四，在施工過程分析成果的基礎上，初步確定施工控制的階段控制目標，作為施工控制可操作性的依據(jù)。施工階段對較重鋼柱、鋼梁采取分段運輸至施工現(xiàn)場，再在施工現(xiàn)場進行拼接后整體吊裝。 臨時支撐的布置及構造措施臨時支撐在大跨度、大桁架結構施工中有諸多優(yōu)點，但臨時支撐會改變結構體系的受力狀態(tài)，會增加支承體系及其臨近區(qū)域的應力。第一道措施采用攬風繩加固，從頂部向下拉在鋼支撐約1/3處，且調(diào)整攬風繩角度不大于60186。 （a）馬凳 （b）馬凳沿直線擺放 （c）焊接三角形鐵板 （d）馬凳拼接鋼柱 馬凳拼接鋼柱流程圖，現(xiàn)場制作馬凳，馬凳由槽鋼制作，為方便鋼柱拼裝及焊接等操作，馬凳高度大約為900mm。 斜柱安裝圖 懸挑區(qū)剩余構件安裝整個懸挑區(qū)域的安裝，應根據(jù)現(xiàn)場場地情況、構件重量、安裝位置等各方面因素綜合考慮，總體為由內(nèi)往外逐步安裝。因此，結構施工階段的受力特點與設計狀態(tài)是存在著很大的區(qū)別。當施工到了階段1，率先“激活”施工階段1的單元，并計算該施工階段1對應的結構荷載。根據(jù)生死單元法的基本原理和基本流程可以知道，采用生死單元法對不同施工方法進行過程模擬分析是十分便利的。逐階段建模法是最為常規(guī)的施工過程分析方法，應用也最為廣泛。影響MIDAS/Gen模型的有限元分析主要有三個要點：節(jié)點、單元和邊界條件。⑤根據(jù)結構在施工階段的受力特點，選擇合適的荷載組合，并對結構進行分析。懸挑區(qū)域的施工時正值秋季，期間晝夜溫度變化不大，溫度應力對結構的作用不大，可不考慮；參閱相關論文[21]，風荷載對網(wǎng)格鋼框架結構作用力也很小，長沙北辰A1地塊在鋼結構完工后再安裝玻璃幕墻，在鋼結構施工中僅有鋼柱豎向截面、鋼梁截面受風荷載作用，故對施工階段進行分析時，風荷載的作用也可忽略不計；施工階段要考慮已裝構件的重量，即考慮其自重；因現(xiàn)場施工中，大部分采用汽車吊或者履帶吊進行跨外吊裝，施工機械對結構影響不大，施工中考慮施工荷載，即可以按照結構自重的15%進行取值。針對懸挑區(qū)域受力的特殊性，結構的臨時支撐需要卸除，應力復雜；整體上部結構構件較多，在每階段安裝完成后，都會對下部構件的受力及變形產(chǎn)生較大的影響。LO8層結構安裝結束后，在施工階段荷載組合作用下，位于結構的懸挑邊緣區(qū)域。 （a）L03層 112號仿真監(jiān)測點位移 （b）L02層 1316仿真號監(jiān)測點位移 （c）L01層 1720號仿真監(jiān)測點位移 （d）L00層 21號仿真監(jiān)測點位移、結構位移值在CS5~CS6階段、CS9~CS10階段斜率最大，即位移值在上述階段增長較快，臨時支撐的卸除期間位移變化較快大。臨時支撐與主體結構的連接關系，也在此卸除過程中由約束狀態(tài)逐漸變?yōu)槊撾x狀態(tài)，即主體結構則由支撐狀態(tài)逐漸轉為單獨承載狀態(tài)，而臨時支撐由承載狀態(tài)逐漸轉為無載狀態(tài)。 L04層安裝完成后支撐應力圖采取優(yōu)先卸除最不利支撐的方法，所以優(yōu)先卸除13號支撐；13號支撐卸除完畢后，計算剩余支撐應力比，繼續(xù)卸除12號支撐；12號支撐卸除完畢后，繼續(xù)卸除10號支撐；10號支撐卸除完畢后，繼續(xù)卸除11號支撐；11號支撐卸除完畢后，再卸除9號支撐。繼續(xù)卸除5號支撐，5號支撐卸除完畢后，在施工階段荷載組合作用下，剩余支撐的應力比。剩余支撐的應力比均較小。卸除完畢后，結構達到最終狀態(tài)。否則，若構件在加工階段不進行任何的預處理并直接依照設計位置進行安裝，施工結束后結構的位形可能會與設計要求存在較大的差距，不滿足建筑美觀性、適用性的要求。相反，傾斜方向外側柱軸向壓力相對較小，相應的軸向變形比較小。（a）X向變形預調(diào)值（mm）（b）Y向變形預調(diào)值（mm）（c）Z向變形預調(diào)值（mm） LO3層頂部分構件有限元變形預調(diào)值構件鋼柱：L03Z1，L03Z2，鋼梁：L03L1，L03L2，L03L3，L03L4。對于施工中的重點難點，設置了一系列的構造措施。3 北辰三角洲A1地塊懸挑結構施工監(jiān)測 引言施工過程中影響結構體系達到設計理想狀態(tài)的因素很多，如有限元模型中的節(jié)點、單元、連接方式、材料類型與實際的差異，理想化的模擬仿真施工環(huán)境和現(xiàn)實環(huán)境之間的差異，參差不齊的施工水平、不同的施工方法對結構的影響，施工階段的其它偶然因素的影響等。振弦應變計采用BGK－4000振弦式應變計。北辰三角洲A1地塊的施工過程中，可以先確定安裝桿的長度后，再清理干凈粘貼表面，然后在鋼結構上粘貼安裝塊，等到張拉之前將安裝桿裝上。對于通常的項目，可用手持式便攜應變采集系統(tǒng)，便可以測得振弦式應變儀的頻率，不會受場地條件的限制，施工成本低。監(jiān)測點手架 （a）平面布置圖 （b）仿真模型布置 L02層應力監(jiān)測點（共計2個點）（4）監(jiān)測時間安排，施工人員對A1區(qū)懸挑結構的施工進行過程監(jiān)測。因而為了保持監(jiān)測應力測量的結果的一致性，并將溫差、日照對施工控制的影響降低到最小限度，應盡量選擇溫度變化小的時候進行測量時。在工程的懸挑部位，共計布置21個點以對構件撓度進行監(jiān)測，其監(jiān)測點位置的選取與有限元仿真監(jiān)測點一致。 （a） A1節(jié)點應力對比圖 （b） A2節(jié)點應力對比圖 （c）A3節(jié)點應力對比圖 （d）A4節(jié)點應力對比圖 （e）A5節(jié)點應力對比圖 （f）A6節(jié)點應力對比圖 （g）B1節(jié)點應力對比圖