【正文】 調(diào)值即是調(diào)整構(gòu)件的加工長度，以補(bǔ)償施工過程中構(gòu)件的軸向應(yīng)力所產(chǎn)生的變形，竣工狀態(tài)時構(gòu)件的軸向應(yīng)力決定構(gòu)件的加工預(yù)調(diào)值大??；安裝預(yù)調(diào)值即是調(diào)整節(jié)點(diǎn)安裝坐標(biāo)，用來補(bǔ)償施工過程中節(jié)點(diǎn)所產(chǎn)生的位移值，竣工狀態(tài)是節(jié)點(diǎn)相對其安裝位置的位移值決定安裝預(yù)調(diào)值的大小。不同的結(jié)構(gòu)類別、不同的施工順序都會對構(gòu)件的安裝預(yù)調(diào)值的產(chǎn)生影響，對于豎直規(guī)則結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件在重力作用下會產(chǎn)生變形，對于大型復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)建筑，這類變形效果更加明顯。為了使結(jié)構(gòu)成型后的樓層高度和節(jié)點(diǎn)標(biāo)高滿足預(yù)期要求，柱子需要采取加工預(yù)調(diào)值，即其加工長度大于設(shè)計(jì)長度；節(jié)點(diǎn)的安裝坐標(biāo)需要采取施工預(yù)調(diào)值，即其安裝坐標(biāo)比設(shè)計(jì)坐標(biāo)高。 （a）設(shè)計(jì)位形 （b）安裝位形1 （c）安裝位形2 （d）成型位形 豎向規(guī)則結(jié)構(gòu)安裝變形預(yù)調(diào)示意圖對于傾斜結(jié)構(gòu)，則與豎向規(guī)則結(jié)構(gòu)不盡相同。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產(chǎn)生較大的軸向壓力，會造成較大的變形，變形值更會伴隨施工的進(jìn)行而增大。相反，傾斜方向外側(cè)柱軸向壓力相對較小，相應(yīng)的軸向變形比較小。（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)件相對規(guī)范整齊?，F(xiàn)依據(jù)MIDAS/Gen有限元分析結(jié)果，得到結(jié)構(gòu)在自重下作用的位移值。以此位移值為依據(jù)，實(shí)際施工操作時，按照已有設(shè)計(jì)標(biāo)高加上變形預(yù)調(diào)值，即可以得到施工時采用的結(jié)構(gòu)標(biāo)高。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。 L03層頂部分構(gòu)件布置圖如圖所示，選取A1地塊懸挑區(qū)域LO3層頂，21軸以南，Y軸AC軸結(jié)構(gòu)構(gòu)件。鋼柱：L03Z1，L03Z2，鋼梁：L03L1，L03L2，L03L3，L03L4，L03L5。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。（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。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)。 L03層頂部分構(gòu)件安裝坐標(biāo)計(jì)算名稱設(shè)計(jì)坐標(biāo)(mm)預(yù)調(diào)值(mm)安裝坐標(biāo)(mm)編號XYZΔXΔYΔZX1Y1Z1L03Z1216 890147 18635 500216 147 35 L03Z2234 090147 18635 500234 147 35 L03L1216 890153 56235 500216 153 35 L03L2225 490155 78635 500225 155 35 L03L3234 090155 78635 500234 155 35 L03L4242 290147 18635 500242 147 35 L03L5225 490147 18635 500225 147 35 預(yù)調(diào)值計(jì)算建立在有限元分析的基礎(chǔ)上，從空間X、Y、Z三個方向進(jìn)行預(yù)調(diào)。L03ZL03Z2的X、Y向預(yù)調(diào)值在5mm左右，預(yù)調(diào)值較?。欢鴮τ趹姨艚Y(jié)構(gòu)邊緣的鋼梁，L03LL03LL03LL03LL03L5的Z向預(yù)調(diào)值在15mm左右，預(yù)調(diào)值較大。鋼柱的預(yù)調(diào)通過控制柱頂標(biāo)高來實(shí)現(xiàn)，鋼梁的標(biāo)高通過控制相連鋼柱的牛腿標(biāo)高或控制梁頂標(biāo)高來實(shí)現(xiàn)。鋼結(jié)構(gòu)施工變形預(yù)調(diào)的意義在于，在實(shí)際工程中根據(jù)結(jié)構(gòu)的技術(shù)參數(shù)和施工方法確定出構(gòu)件的加工預(yù)調(diào)值和安裝預(yù)調(diào)值，按照這一預(yù)調(diào)值進(jìn)行施工，以確保工程的順利實(shí)施。同時竣工時，結(jié)構(gòu)的位形滿足預(yù)期目標(biāo)；良好控制竣工時懸臂底部的撓度，即懸臂底部在結(jié)構(gòu)自重及其它相關(guān)荷載的作用下呈水平或稍微上翹的形態(tài)；施工階段建筑的各類輔助設(shè)備可以安裝就位并投入使用；施工完成后，各結(jié)構(gòu)樓面能夠保持水平狀態(tài)。 小結(jié)本章首先針對北辰三角洲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。對于施工中的重點(diǎn)難點(diǎn)，設(shè)置了一系列的構(gòu)造措施。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。其次，詳細(xì)介紹了單元生死法及逐步建模分析法的基本原理及特點(diǎn)。指出逐步建模分析法可以消除已安裝與未安裝結(jié)構(gòu)相互之間的影響，可以精確控制施工過程中構(gòu)件的位形，能夠較好的實(shí)現(xiàn)過程跟蹤分析。然后，通過MIDAS/Gen計(jì)算選定節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力或應(yīng)變值。指出臨時支撐卸除是施工階段的薄弱環(huán)節(jié)。將采用MIDAS/Gen對結(jié)構(gòu)臨時支撐的卸除環(huán)節(jié)進(jìn)行了進(jìn)一步的分析，再按照“優(yōu)先卸除最不利支撐”的原則依次進(jìn)行卸除。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。3 北辰三角洲A1地塊懸挑結(jié)構(gòu)施工監(jiān)測 引言施工過程中影響結(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、不同的施工方法對結(jié)構(gòu)的影響，施工階段的其它偶然因素的影響等。由于長沙北辰三角洲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。而施工監(jiān)測是復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)施工控制的重要保障措施，實(shí)時監(jiān)測結(jié)構(gòu)的狀態(tài)參數(shù)，保證結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。通過有限元理論值與監(jiān)測實(shí)測值的對比分析，確定有限元分析結(jié)構(gòu)的合理性，可以為結(jié)構(gòu)的安全順利施工提供有益的指導(dǎo)作用。 懸挑結(jié)構(gòu)施工監(jiān)測為了確保結(jié)構(gòu)在施工和使用過程中的安全性能，更為結(jié)構(gòu)的安全評估、壽命評估提供有效的依據(jù)，需要對結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工過程的監(jiān)測。A1地塊懸挑區(qū)造型奇異，并且存在較多的不連續(xù)豎向構(gòu)件及大跨梁，依靠邊跨巨型桁架和中間桁架使結(jié)構(gòu)形成穩(wěn)定體系，結(jié)構(gòu)整體受力復(fù)雜。根據(jù)現(xiàn)場施工安全性的需要，在懸挑區(qū)和大跨梁下設(shè)置臨時支撐，并且支撐卸除時必須對關(guān)鍵點(diǎn)構(gòu)件進(jìn)行應(yīng)力、位移監(jiān)測，確保結(jié)構(gòu)安全施工。 應(yīng)力監(jiān)測（1）應(yīng)力監(jiān)測儀器 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)測結(jié)構(gòu)桿件的應(yīng)力變化[53~56]。振弦應(yīng)變計(jì)采用BGK－4000振弦式應(yīng)變計(jì)。振弦式應(yīng)變計(jì)常安裝在建筑物的表面，測量鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)變。振弦式應(yīng)變計(jì)與待測鋼構(gòu)件的熱膨脹系數(shù)相同，所以很少需要溫度校正。本工程采用不銹鋼制造的振弦式應(yīng)變計(jì)，擁有精度和靈敏度高、防水性能強(qiáng)、耐腐蝕和穩(wěn)定性強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)?？梢赃m應(yīng)在各種不同的環(huán)境下長期監(jiān)測結(jié)構(gòu)構(gòu)件的應(yīng)變變化。BGK－4000型已自帶安裝塊，可直接作為鋼板應(yīng)力計(jì)使用。 振弦式應(yīng)變儀結(jié)構(gòu)示意圖BGK－4000振弦式應(yīng)變計(jì)常用于監(jiān)測構(gòu)件表面的應(yīng)變。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。，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(jié)構(gòu)上粘貼安裝塊，等到張拉之前將安裝桿裝上。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，以對應(yīng)變計(jì)進(jìn)行調(diào)整，控制其初始頻率在一個特定的范圍內(nèi)。 （2）應(yīng)力監(jiān)測原理儀器的鋼弦在出廠時存在著初始應(yīng)力，對應(yīng)著初始頻率。鋼弦的拉力變化可以體現(xiàn)保護(hù)管的應(yīng)變大小。施工操作中，當(dāng)應(yīng)變計(jì)安裝完畢后時，應(yīng)變計(jì)的保護(hù)管會隨待測構(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。即如果待測構(gòu)件因拉力增加而伸長，則應(yīng)變計(jì)的兩個安裝塊的間距會相應(yīng)變大，鋼弦的拉力會隨之增加，此時弦的自振頻率便會增大[57]。即可以通過測量儀器中鋼弦的頻率變化，進(jìn)而了解待測構(gòu)件的應(yīng)力變化。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)，不會受到線長、溫度等因素的影響。對于通常的項(xiàng)目，可用手持式便攜應(yīng)變采集系統(tǒng)，便可以測得振弦式應(yīng)變儀的頻率，不會受場地條件的限制，施工成本低。而對于大型工程，應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測要求高的項(xiàng)目，更可以采用先進(jìn)的全自動數(shù)據(jù)監(jiān)測采集系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)長期監(jiān)測、實(shí)時監(jiān)測，及時了解結(jié)構(gòu)體系的內(nèi)力變化。（3）應(yīng)力監(jiān)測點(diǎn)布置方案 應(yīng)力監(jiān)測的主要選取位置是柱頂、柱端、大跨梁、懸挑梁[58,59]，這些位置應(yīng)力最為集中，有一定的代表性，通過對這些位置的應(yīng)力監(jiān)測可以了解到結(jié)構(gòu)體系整體的變化，從而保證結(jié)構(gòu)體系在施工階段的安全性。根據(jù)長沙北辰三角洲A1項(xiàng)目現(xiàn)場情況及有限元初步分析結(jié)果，合理地確定受力較為其中的位置。在施工中，現(xiàn)場總計(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)測點(diǎn)及臨時支撐位置如下圖所示：①根據(jù)結(jié)構(gòu)的對稱性，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。每個檢測點(diǎn)對稱布置4支振弦式應(yīng)變傳感器，共布置6個測點(diǎn)，總共需要24支傳感器。監(jiān)測點(diǎn)手架 （a）平面布置圖 （b）仿真模型布置 L00層應(yīng)力監(jiān)測點(diǎn)（共計(jì)6個點(diǎn)）②根據(jù)結(jié)構(gòu)的特性，在L02層商業(yè)結(jié)構(gòu)斜柱頂端布置振弦式應(yīng)變傳感器。每個檢測點(diǎn)對稱布置4支振弦式應(yīng)變傳感器，共布置2個測點(diǎn)，總共需要8支傳感器。監(jiān)測點(diǎn)手架 （a）平面布置圖 （b）仿真模型布置 L02層應(yīng)力監(jiān)測點(diǎn)（共計(jì)2個點(diǎn)）（4）監(jiān)測時間安排，施工人員對A1區(qū)懸挑結(jié)構(gòu)的施工進(jìn)行過程監(jiān)測。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?，F(xiàn)場實(shí)際施工時，重點(diǎn)監(jiān)測結(jié)構(gòu)應(yīng)力較大的施工階段，即從其結(jié)構(gòu)的L03層頂鋼結(jié)構(gòu)安裝完成時開始，直到L08層鋼結(jié)構(gòu)安裝就位并焊接完成，臨時支撐全部卸除。監(jiān)測頻率為每二天一次，同時也要隨著不同施工階段應(yīng)力變化情況而調(diào)整。如在臨時支撐卸除階段或大跨梁安裝階段，將測量頻率提升到每天測試一次，及時了解構(gòu)件的內(nèi)力變化情況。 現(xiàn)場監(jiān)測照片施工現(xiàn)場的鋼結(jié)構(gòu)變形會受到溫度變化的影響，會進(jìn)一步影響到監(jiān)測應(yīng)力的準(zhǔn)確性。在測量中，應(yīng)重點(diǎn)考慮溫差、日照對結(jié)構(gòu)變形的影響。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)測變形值中剝離出。因而為了保持監(jiān)測應(yīng)力測量的結(jié)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(yīng)盡量選擇溫度變化小的時候進(jìn)行測量時。參照一些復(fù)雜大型結(jié)構(gòu)溫度影響的測試表明，每日的清晨及傍晚氣溫變化較小。所以，盡量安排在早晨8:00以前或下午6:00以后進(jìn)行測量，以更準(zhǔn)確的獲取結(jié)構(gòu)的應(yīng)力變化。 位移監(jiān)測為了確保北辰三角洲A1地塊懸挑結(jié)構(gòu)施工安全。將對A1地塊懸挑鋼結(jié)構(gòu)在臨時支撐拆除過程中、拆除后的位移變形進(jìn)行監(jiān)測。A1地塊懸挑鋼結(jié)構(gòu)施工過程中、施工完成后采用高精度全站儀三維坐標(biāo)測量的方法進(jìn)行。每次監(jiān)測結(jié)束后，分析監(jiān)測數(shù)據(jù)、監(jiān)測結(jié)果和已有成果，得出的變形規(guī)律及發(fā)展變化趨勢等信息。本工程撓度變形監(jiān)測采用國家二等水準(zhǔn)測量的技術(shù)要求進(jìn)行。在工程的懸挑部位，共計(jì)布置21個點(diǎn)以對構(gòu)件撓度進(jìn)行監(jiān)測，其監(jiān)測點(diǎn)位置的選取與有限元仿真監(jiān)測點(diǎn)一致。為了便于長期保存和聯(lián)測的穩(wěn)定位置，在A1地塊內(nèi)選擇4處沉降變形小的點(diǎn)作為測量基準(zhǔn)點(diǎn)，監(jiān)測基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)在主體結(jié)構(gòu)變形影響范圍以外，靠近觀測目標(biāo)。隨施工進(jìn)度確定頻次，擬一周監(jiān)測一次，當(dāng)變形趨勢明顯異?；蚪咏畲笤试S變量時增加變形監(jiān)測的頻次，每三天監(jiān)測一次。依據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果，結(jié)構(gòu)在CS9~CS10的臨時支撐卸除階段，與仿真結(jié)果較吻合。在鋼結(jié)構(gòu)安裝完成且焊接完畢后，監(jiān)測點(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。 理論值與實(shí)際值對比分析將斜鋼柱的監(jiān)測點(diǎn)作如下編號。 （a） L00層斜鋼柱柱腳編號 （b）L01層斜鋼柱柱頂編號按照不同的施工階段，采用振弦式應(yīng)變儀對8處應(yīng)力監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行施工監(jiān)測，所得實(shí)測值與有限元理論模擬值如下表所示。節(jié)點(diǎn)編號CS5CS6CS7CS8CS9CS10A1A2A3A4A5A6B1B2節(jié)點(diǎn)編號CS5CS6CS7CS8CS9CS10A1A2A3A4A5A6B1B2節(jié)點(diǎn)編號CS5CS6CS7CS8CS9CS10A1A2A3A4A5A6B1B2將所得實(shí)測值與有限元理論模擬值進(jìn)行對比分析。 （a） A1節(jié)點(diǎn)應(yīng)力對比圖 （b） A2節(jié)點(diǎn)應(yīng)力對比圖 （c）A3節(jié)點(diǎn)應(yīng)力對比圖 （d）A4節(jié)點(diǎn)應(yīng)力對比圖 （e）A5節(jié)點(diǎn)應(yīng)力對比圖 （f）A6節(jié)點(diǎn)應(yīng)力對比圖 （g）B1節(jié)點(diǎn)應(yīng)力對比圖