【正文】 助設(shè)施安裝困難，對(duì)于大型復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)建筑該問(wèn)題更為突出。卸除時(shí)優(yōu)先卸除最不利支撐，根據(jù)每一步的卸除結(jié)果確定最不利支撐，逐點(diǎn)卸除各支撐直至全部支撐卸除完畢?？梢钥紤]8號(hào)支撐同時(shí)卸除，8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。 5號(hào)支撐卸除完成后支撐應(yīng)力圖5號(hào)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(chǔ)之上。卸除也是一個(gè)釋放支撐力的過(guò)程，是主體結(jié)構(gòu)由施工狀態(tài)不斷向設(shè)計(jì)狀態(tài)轉(zhuǎn)變的過(guò)程。懸挑區(qū)域上部結(jié)構(gòu)主要由7根斜鋼柱支撐，所以位于L00層斜鋼柱的柱底應(yīng)力值的變化情況需要分析計(jì)算，現(xiàn)將斜鋼柱的柱腳進(jìn)行編號(hào)。 CS10階段結(jié)構(gòu)位移值通過(guò)分析結(jié)構(gòu)體系應(yīng)力及位移值，可以讓我們對(duì)結(jié)構(gòu)在不同施工階段的受力情況有了初步的了解，通過(guò)分析結(jié)構(gòu)體系的最大應(yīng)力值及最大撓度值，讓我們對(duì)結(jié)構(gòu)施工階段的承載能力、應(yīng)變能力有了初步的判斷。因此，通過(guò)分析各施工階段結(jié)束后結(jié)構(gòu)的受力及變形情況，可以對(duì)施工作業(yè)提供良好的技術(shù)支持。在模擬過(guò)程中，為了更真實(shí)、準(zhǔn)確地反應(yīng)出施工階段的受力特征，荷載組合的分項(xiàng)系數(shù)均取1。更可選用“設(shè)計(jì)”功能對(duì)不同結(jié)構(gòu)類型的截面進(jìn)行驗(yàn)算分析。通過(guò)控制節(jié)點(diǎn)確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的相對(duì)位置；通過(guò)控制單元可以確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的力學(xué)及物理特性；通過(guò)控制邊界條件確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)約束。它的基本原理：按照擬定施工順序，確立結(jié)構(gòu)的施工階段，把結(jié)構(gòu)分成n個(gè)單元塊，按2…n個(gè)階段完成。首先依據(jù)設(shè)計(jì)狀態(tài)建立結(jié)構(gòu)的整體模型，然后根據(jù)施工順序控制單元的“生”或“死”來(lái)對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行模擬，同時(shí)該方法可以非常方便地體現(xiàn)細(xì)微變化對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。隨著施工的不斷進(jìn)行，再“激活”施工階段2的單元并計(jì)算對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)荷載。而對(duì)于結(jié)構(gòu)施工階段結(jié)構(gòu)應(yīng)力的研究，要采取新的技術(shù)方法。在大跨梁、斜鋼柱及其它散件安裝過(guò)程中，合理調(diào)度起重設(shè)備進(jìn)行施工作業(yè)。鋼柱的對(duì)接：將馬凳沿一條直線擺放，馬凳位置固定后先進(jìn)行一次標(biāo)高的測(cè)量，確保所有馬凳頂部的標(biāo)高保持一致。第二道措施采用腳手架加固，連接點(diǎn)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(gè)穩(wěn)固的支撐系統(tǒng)。臨時(shí)支撐的拆除是一個(gè)結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布，由施工階段向設(shè)計(jì)狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過(guò)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(guò)程中對(duì)結(jié)構(gòu)狀態(tài)（幾何形態(tài)、內(nèi)力等）進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并按照不同階段的控制目標(biāo)進(jìn)行對(duì)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(shè)有“V”造型鋼柱，上部鋼結(jié)構(gòu)靠“V”造型柱進(jìn)行支撐，形成部分懸挑結(jié)構(gòu)。其余支撐在主體結(jié)構(gòu)全部完工并形成穩(wěn)定體系后，開始卸除。監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置在構(gòu)件變形量大的位置，如在懸挑梁、大跨梁的正面或側(cè)面。施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)與設(shè)計(jì)狀態(tài)存在著明顯的差異，造成各施工階段的應(yīng)力、位移變化。 整體安裝法整體安裝法[44]是指依照結(jié)構(gòu)的最終成型狀態(tài)，將結(jié)構(gòu)在胎架或地面上整體拼裝完成后，再用起重設(shè)備運(yùn)送至目標(biāo)位置進(jìn)行安裝的施工方法。首先需驗(yàn)算吊裝單元及起重設(shè)備的起吊能力；根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)條件建立有限元模型，并依據(jù)施工方案進(jìn)行數(shù)值仿真分析，確定經(jīng)濟(jì)合理、安全性高且使結(jié)構(gòu)最終狀態(tài)下內(nèi)力與變形最為合理的拼裝順序。缺點(diǎn)是施工現(xiàn)場(chǎng)的高空作業(yè)多，工程質(zhì)量不易保障，施工階段更要預(yù)先搭設(shè)拼裝支架，會(huì)耗用大量的建筑材料。在工程實(shí)踐中，勞動(dòng)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(shù)方法都其對(duì)應(yīng)的工程適用領(lǐng)域和技術(shù)特點(diǎn)。我國(guó)內(nèi)地，主要在長(zhǎng)江沿線的幾座重要大橋，如南京長(zhǎng)江大橋、江陰長(zhǎng)江大橋上面安裝了不同的傳感器，通過(guò)監(jiān)測(cè)大橋運(yùn)行過(guò)程中的各種情況的反應(yīng)，以保證其使用過(guò)程中的安全性[24，25]。為了了解施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)實(shí)際受力狀態(tài)及變化情況、為了施工全過(guò)程結(jié)構(gòu)的安全性得到保證，施工監(jiān)測(cè)的研究和應(yīng)用進(jìn)入了一個(gè)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(xì)介紹了有限元模型的建立要點(diǎn)，并基于MIDAS/Gen軟件，采用狀態(tài)變量疊加法對(duì)其鋼屋蓋的施工全過(guò)程進(jìn)行了仿真分析。2004年，張宏勝則是對(duì)具體的鋼結(jié)構(gòu)工程進(jìn)行有限元仿真分析[13]，通過(guò)分析施工階段中構(gòu)件及結(jié)構(gòu)體系的力學(xué)性能，達(dá)到控制結(jié)構(gòu)的安裝誤差、優(yōu)化施工過(guò)程的目的。通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真分析及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，更能夠及時(shí)了解施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)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(jì)合理；節(jié)約我國(guó)的人力資源、物力資源，做到了資源的合理配置；保障了我國(guó)重點(diǎn)、難點(diǎn)項(xiàng)目施工項(xiàng)目的建設(shè)；保障了人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。大量結(jié)構(gòu)形式新穎、規(guī)模龐大的鋼結(jié)構(gòu)建筑不斷涌現(xiàn)在我們眼前，例如“鳥巢”國(guó)家體育館、“水立方”國(guó)家游泳館、“CCTV”主樓、首都機(jī)場(chǎng)T3航站樓、上海世博會(huì)場(chǎng)館以及深圳世界大學(xué)生運(yùn)動(dòng)會(huì)的“大運(yùn)中心體育場(chǎng)”。 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(jié)果，結(jié)合懸挑區(qū)域的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，制定出合理的工程監(jiān)測(cè)方案。在論文作者同意的情況下，研究生院可以轉(zhuǎn)授權(quán)第三方使用查閱該論文。 簽名： 日期：關(guān)于學(xué)位論文使用授權(quán)的說(shuō)明本人完全了解內(nèi)蒙古科技大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)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(quán)保留送交學(xué)位論文在學(xué)校相關(guān)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(fù)制手段保存論文。通過(guò)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，在實(shí)際施工操作中，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”，進(jìn)而進(jìn)行施工作業(yè)。 Support uninstall。隨著北京奧運(yùn)會(huì)、上海世博會(huì)以及深圳世界大學(xué)生運(yùn)動(dòng)會(huì)等諸多重要國(guó)際賽事活動(dòng)的相繼舉辦，我國(guó)進(jìn)入了一個(gè)嶄新的大型鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)時(shí)期。在這種情況下，通過(guò)采用科學(xué)的手段保障復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)的施工建造[3~6]：建立有限元模型對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真分析；制定合理的施工監(jiān)測(cè)方案；定量分析結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力變化。國(guó)內(nèi)的研究開展于1996年，李耀良基于虛擬施工平臺(tái)，以鋼結(jié)構(gòu)施工為對(duì)象構(gòu)建了虛擬建造理論體系[12]，并在上海正大商業(yè)廣場(chǎng)項(xiàng)目及廣州體育館等項(xiàng)目的鋼結(jié)構(gòu)施工中得到運(yùn)用，順利解決了諸如構(gòu)件節(jié)點(diǎn)多、安裝空間狹窄等問(wèn)題，為該研究領(lǐng)域作了非常有成效的探索。趙長(zhǎng)軍、范重等人以蘇州火車站鋼結(jié)構(gòu)施工過(guò)程為實(shí)例[19，20]，基于SAP2000對(duì)屋蓋結(jié)構(gòu)分期施工和桁架分片滑移施工進(jìn)行了仿真分析，而且進(jìn)一步分析了結(jié)構(gòu)的分步卸載施工。除此之外，在施工過(guò)程中更存在著許多未知的因素，都會(huì)造成結(jié)構(gòu)在施工期間的安全性能降低，嚴(yán)重的情況會(huì)導(dǎo)致復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”，通過(guò)監(jiān)測(cè)外來(lái)荷載(如車輛荷載、風(fēng)荷載等)對(duì)橋梁受力的影響以確保橋梁在運(yùn)營(yíng)階段的安全性能。 復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)施工方法復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜多變也決定了其施工方法的多樣。高空散裝法的優(yōu)點(diǎn)是可以用簡(jiǎn)單的起重運(yùn)輸設(shè)備對(duì)構(gòu)件進(jìn)行垂直運(yùn)輸，如果單個(gè)構(gòu)件的質(zhì)量輕，不使用起重設(shè)備亦可完成拼裝，該施工方法適用范圍廣泛、受場(chǎng)地限制少。在分條安裝法施工過(guò)程中，影響結(jié)構(gòu)體系及施工系統(tǒng)受力性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)包括:①劃分桁架或網(wǎng)架單元；②需要對(duì)網(wǎng)架或桁架的撓度進(jìn)行調(diào)整，這要求施工人員在施工中采取預(yù)起拱措施，用來(lái)保證施工完成后結(jié)構(gòu)標(biāo)高滿足預(yù)期要求；③嚴(yán)格控制網(wǎng)架尺寸。在滑移法施工過(guò)程中，影響施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)受力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)包括：①頂錐點(diǎn)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(guò)程中會(huì)存在著軌道卡住構(gòu)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(shí)間監(jiān)測(cè)待裝構(gòu)件與滑軌的相對(duì)位置，以保障滑移過(guò)程的同步協(xié)調(diào)性；④結(jié)構(gòu)梯形邊界條件的變化。 （a）地面安裝，準(zhǔn)備提升（b）提升過(guò)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?jī)?nèi)容復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)的施工的過(guò)程中通常會(huì)伴隨著受力特性和結(jié)構(gòu)形態(tài)的變化，各個(gè)施工階段的邊界及荷載條件也會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變。此外，在A1地塊懸挑區(qū)域施工階段對(duì)構(gòu)件撓度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，工程共擬定4個(gè)監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)，共計(jì)布置21個(gè)撓度監(jiān)測(cè)點(diǎn)。大跨梁下支撐點(diǎn)在L04安裝完后即可拆除。采用多跨鋼結(jié)構(gòu)，平面呈小鳥形狀，輪廓尺寸約為240m170m。第四，在施工過(guò)程分析成果的基礎(chǔ)上，初步確定施工控制的階段控制目標(biāo)，作為施工控制可操作性的依據(jù)。施工階段對(duì)較重鋼柱、鋼梁采取分段運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，再在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼接后整體吊裝。 臨時(shí)支撐的布置及構(gòu)造措施臨時(shí)支撐在大跨度、大桁架結(jié)構(gòu)施工中有諸多優(yōu)點(diǎn)，但臨時(shí)支撐會(huì)改變結(jié)構(gòu)體系的受力狀態(tài)，會(huì)增加支承體系及其臨近區(qū)域的應(yīng)力。第一道措施采用攬風(fēng)繩加固，從頂部向下拉在鋼支撐約1/3處，且調(diào)整攬風(fēng)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(chǎng)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(gòu)件安裝整個(gè)懸挑區(qū)域的安裝，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地情況、構(gòu)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(jié)構(gòu)施工階段的受力特點(diǎn)與設(shè)計(jì)狀態(tài)是存在著很大的區(qū)別。當(dāng)施工到了階段1，率先“激活”施工階段1的單元，并計(jì)算該施工階段1對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)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(duì)不同施工方法進(jìn)行過(guò)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(guò)程分析方法，應(yīng)用也最為廣泛。影響MIDAS/Gen模型的有限元分析主要有三個(gè)要點(diǎn)：節(jié)點(diǎn)、單元和邊界條件。⑤根據(jù)結(jié)構(gòu)在施工階段的受力特點(diǎn)，選擇合適的荷載組合，并對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。懸挑區(qū)域的施工時(shí)正值秋季，期間晝夜溫度變化不大，溫度應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)的作用不大，可不考慮；參閱相關(guān)論文[21]，風(fēng)荷載對(duì)網(wǎng)格鋼框架結(jié)構(gòu)作用力也很小，長(zhǎng)沙北辰A1地塊在鋼結(jié)構(gòu)完工后再安裝玻璃幕墻，在鋼結(jié)構(gòu)施工中僅有鋼柱豎向截面、鋼梁截面受風(fēng)荷載作用，故對(duì)施工階段進(jìn)行分析時(shí)，風(fēng)荷載的作用也可忽略不計(jì)；施工階段要考慮已裝構(gòu)件的重量，即考慮其自重；因現(xiàn)場(chǎng)施工中，大部分采用汽車吊或者履帶吊進(jìn)行跨外吊裝，施工機(jī)械對(duì)結(jié)構(gòu)影響不大，施工中考慮施工荷載，即可以按照結(jié)構(gòu)自重的15%進(jìn)行取值。針對(duì)懸挑區(qū)域受力的特殊性，結(jié)構(gòu)的臨時(shí)支撐需要卸除，應(yīng)力復(fù)雜；整體上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件較多，在每階段安裝完成后，都會(huì)對(duì)下部構(gòu)件的受力及變形產(chǎn)生較大的影響。LO8層結(jié)構(gòu)安裝結(jié)束后，在施工階段荷載組合作用下，位于結(jié)構(gòu)的懸挑邊緣區(qū)域。 （a）L03層 112號(hào)仿真監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移 （b）L02層 1316仿真號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移 （c）L01層 1720號(hào)仿真監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移 （d）L00層 21號(hào)仿真監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移、結(jié)構(gòu)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(zhǎng)較快，臨時(shí)支撐的卸除期間位移變化較快大。臨時(shí)支撐與主體結(jié)構(gòu)的連接關(guān)系，也在此卸除過(guò)程中由約束狀態(tài)逐漸變?yōu)槊撾x狀態(tài)，即主體結(jié)構(gòu)則由支撐狀態(tài)逐漸轉(zhuǎn)為單獨(dú)承載狀態(tài)，而臨時(shí)支撐由承載狀態(tài)逐漸轉(zhuǎn)為無(wú)載狀態(tài)。 L04層安裝完成后支撐應(yīng)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(hào)支撐；13號(hào)支撐卸除完畢后，計(jì)算剩余支撐應(yīng)力比，繼續(xù)卸除12號(hào)支撐；12號(hào)支撐卸除完畢后，繼續(xù)卸除10號(hào)支撐；10號(hào)支撐卸除完畢后，繼續(xù)卸除11號(hào)支撐；11號(hào)支撐卸除完畢后，再卸除9號(hào)支撐。繼續(xù)卸除5號(hào)支撐，5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。剩余支撐的應(yīng)力比均較小。卸除完畢后，結(jié)構(gòu)達(dá)到最終狀態(tài)。否則，若構(gòu)件在加工階段不進(jìn)行任何的預(yù)處理并直接依照設(shè)計(jì)位置進(jìn)行安裝，施工結(jié)束后結(jié)構(gòu)的位形可能會(huì)與設(shè)計(jì)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(cè)柱軸向壓力相對(duì)較小，相應(yīng)的軸向變形比較小。（a）X向變形預(yù)調(diào)值（mm）（b）Y向變形預(yù)調(diào)值（mm）（c）Z向變形預(yù)調(diào)值（mm） LO3層頂部分構(gòu)件有限元變形預(yù)調(diào)值構(gòu)件鋼柱：L03Z1，L03Z2，鋼梁：L03L1，L03L2，L03L3，L03L4。對(duì)于施工中的重點(diǎn)難點(diǎn)，設(shè)置了一系列的構(gòu)造措施。3 北辰三角洲A1地塊懸挑結(jié)構(gòu)施工監(jiān)測(cè) 引言施工過(guò)程中影響結(jié)構(gòu)體系達(dá)到設(shè)計(jì)理想狀態(tài)的因素很多，如有限元模型中的節(jié)點(diǎn)、單元、連接方式、材料類型與實(shí)際的差異，理想化的模擬仿真施工環(huán)境和現(xiàn)實(shí)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(duì)結(jié)構(gòu)的影響，施工階段的其它偶然因素的影響等。振弦應(yīng)變計(jì)采用BGK－4000振弦式應(yīng)變計(jì)。北辰三角洲A1地塊的施工過(guò)程中，可以先確定安裝桿的長(zhǎng)度后，再清理干凈粘貼表面，然后在鋼結(jié)構(gòu)上粘貼安裝塊，等到張拉之前將安裝桿裝上。對(duì)于通常的項(xiàng)目，可用手持式便攜應(yīng)變采集系統(tǒng)，便可以測(cè)得振弦式應(yīng)變儀的頻率，不會(huì)受場(chǎng)地條件的限制，施工成本低。監(jiān)測(cè)點(diǎn)手架 （a）平面布置圖 （b）仿真模型布置 L02層應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)（共計(jì)2個(gè)點(diǎn)）（4）監(jiān)測(cè)時(shí)間安排，施工人員對(duì)A1區(qū)懸挑結(jié)構(gòu)的施工進(jìn)行過(guò)程監(jiān)測(cè)。因而為了保持監(jiān)測(cè)應(yīng)力測(cè)量的結(jié)果的一致性，并將溫差、日照對(duì)施工控制的影響降低到最小限度，應(yīng)盡量選擇溫度變化小的時(shí)候進(jìn)行測(cè)量時(shí)。在工程的懸挑部位，共計(jì)布置21個(gè)點(diǎn)以對(duì)構(gòu)件撓度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置的選取與有限元仿真監(jiān)測(cè)點(diǎn)一致。 （a） A1節(jié)點(diǎn)應(yīng)力對(duì)比圖 （b） A2節(jié)點(diǎn)應(yīng)力對(duì)比圖 （c）A3節(jié)點(diǎn)應(yīng)力對(duì)比圖 （d）A4節(jié)點(diǎn)應(yīng)力對(duì)比圖 （e）A5節(jié)點(diǎn)應(yīng)力對(duì)比圖 （f）A6節(jié)點(diǎn)應(yīng)力對(duì)比圖 （g）B1節(jié)點(diǎn)應(yīng)力對(duì)比圖