【正文】 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。 理論值與實(shí)際值對(duì)比分析將斜鋼柱的監(jiān)測(cè)點(diǎn)作如下編號(hào)。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果，結(jié)構(gòu)在CS9~CS10的臨時(shí)支撐卸除階段，與仿真結(jié)果較吻合。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)。本工程撓度變形監(jiān)測(cè)采用國(guó)家二等水準(zhǔn)測(cè)量的技術(shù)要求進(jìn)行。A1地塊懸挑鋼結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中、施工完成后采用高精度全站儀三維坐標(biāo)測(cè)量的方法進(jìn)行。 位移監(jiān)測(cè)為了確保北辰三角洲A1地塊懸挑結(jié)構(gòu)施工安全。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。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。 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)照片施工現(xiàn)場(chǎng)的鋼結(jié)構(gòu)變形會(huì)受到溫度變化的影響，會(huì)進(jìn)一步影響到監(jiān)測(cè)應(yīng)力的準(zhǔn)確性。監(jiān)測(cè)頻率為每二天一次，同時(shí)也要隨著不同施工階段應(yīng)力變化情況而調(diào)整。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。每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)對(duì)稱(chēng)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。每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)對(duì)稱(chēng)布置4支振弦式應(yīng)變傳感器，共布置6個(gè)測(cè)點(diǎn)，總共需要24支傳感器。根據(jù)長(zhǎng)沙北辰三角洲A1項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)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。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。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。即如果待測(cè)構(gòu)件因拉力增加而伸長(zhǎng)，則應(yīng)變計(jì)的兩個(gè)安裝塊的間距會(huì)相應(yīng)變大，鋼弦的拉力會(huì)隨之增加，此時(shí)弦的自振頻率便會(huì)增大[57]。鋼弦的拉力變化可以體現(xiàn)保護(hù)管的應(yīng)變大小。最后再通過(guò)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)。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。BGK－4000型已自帶安裝塊，可直接作為鋼板應(yīng)力計(jì)使用。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)。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。 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]。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。通過(guò)有限元理論值與監(jiān)測(cè)實(shí)測(cè)值的對(duì)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。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。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。指出臨時(shí)支撐卸除是施工階段的薄弱環(huán)節(jié)。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(guò)程中構(gòu)件的位形，能夠較好的實(shí)現(xiàn)過(guò)程跟蹤分析。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。 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(wèn)題，制定了合理的施工方法。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。L03ZL03Z2的X、Y向預(yù)調(diào)值在5mm左右，預(yù)調(diào)值較小；而對(duì)于懸挑結(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。將構(gòu)件的設(shè)計(jì)坐標(biāo)通過(guò)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)。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。 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。以此位移值為依據(jù)，實(shí)際施工操作時(shí)，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(shí)采用的結(jié)構(gòu)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 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。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。為了使結(jié)構(gòu)成型后的樓層高度和節(jié)點(diǎn)標(biāo)高滿(mǎn)足預(yù)期要求，柱子需要采取加工預(yù)調(diào)值，即其加工長(zhǎng)度大于設(shè)計(jì)長(zhǎng)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。鋼結(jié)構(gòu)施工變形預(yù)調(diào)值[49~52]可以分為加工預(yù)調(diào)值和安裝預(yù)調(diào)值：加工預(yù)調(diào)值即是調(diào)整構(gòu)件的加工長(zhǎng)度，以補(bǔ)償施工過(guò)程中構(gòu)件的軸向應(yīng)力所產(chǎn)生的變形，竣工狀態(tài)時(shí)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(lái)補(bǔ)償施工過(guò)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(duì)其安裝位置的位移值決定安裝預(yù)調(diào)值的大小。甚至可能由于施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)變形過(guò)大，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)件無(wú)法安裝或建筑的輔助設(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。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(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 施工變形預(yù)調(diào)在施工的進(jìn)行中，已安裝構(gòu)件會(huì)在重力等荷載作用下會(huì)產(chǎn)生連續(xù)性的變形，將會(huì)影響到后安裝構(gòu)件的位置及結(jié)構(gòu)形狀。然后繼續(xù)安裝上層結(jié)構(gòu)構(gòu)件，待L08層安裝完成之后，繼續(xù)卸除余下所有支撐，先依次逐步卸除7號(hào)支撐，然后再卸除2號(hào)支撐，接著同時(shí)卸除8號(hào)支撐，再同時(shí)卸除118號(hào)支撐，最后同時(shí)卸除1116號(hào)支撐。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]1116號(hào)支撐同時(shí)卸除。 118號(hào)支撐卸除完成后支撐應(yīng)力圖118號(hào)支撐卸除完畢后。剩余支撐的應(yīng)力比均較小?？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。 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。 7號(hào)支撐卸除完成后支撐應(yīng)力圖7號(hào)支撐卸除完畢后。 6號(hào)支撐卸除完成后支撐應(yīng)力圖6號(hào)支撐卸除完畢后。 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。 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。 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。根據(jù)每步計(jì)算結(jié)果，先卸除最不利支撐，卸除順序如下： L08層安裝完成后支撐應(yīng)力圖L08層安裝完畢后。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。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。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。若不合理卸除臨時(shí)支撐，會(huì)造成主體結(jié)構(gòu)破壞甚至倒塌，后果很?chē)?yán)重。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。 支撐卸除順序分析臨時(shí)支撐卸除過(guò)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?？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)。 部分節(jié)點(diǎn)應(yīng)力比施工階段A3A4A5CS5CS6CS7CS8CS9CS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；應(yīng)力值在CS5~CS6階段、CS9~CS10階段最大增幅達(dá)50%，表明結(jié)構(gòu)在上述階段內(nèi)力重分布明顯、結(jié)構(gòu)位移變化大。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)。 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。 （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。北辰三角洲A1地塊懸挑區(qū)域有限元模型中共設(shè)置有21個(gè)仿真位移監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，均分布在各層的懸挑邊緣，位移變化明顯。 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。通過(guò)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。 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(lèi)似。按照施工順序查詢(xún)不同階段結(jié)構(gòu)的單元應(yīng)力圖，通過(guò)對(duì)比可確定CS10階段結(jié)構(gòu)的應(yīng)力最大，應(yīng)力極值出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)懸挑區(qū)域。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。 （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。懸挑區(qū)域鋼結(jié)構(gòu)安裝完畢。③施工階段的劃分：在采用有限元軟件MIDAS/Gen對(duì)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行仿真分析時(shí)，要對(duì)施工階段進(jìn)行劃分，總體上依照每個(gè)結(jié)構(gòu)層安裝完成后，即設(shè)定一個(gè)工程施工階段。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。②荷載的選?。涸诒背饺侵轆1地塊懸挑區(qū)域的鋼結(jié)構(gòu)施工過(guò)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。可以依照不同的自然結(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。北辰三角洲A1地塊懸挑區(qū)域結(jié)構(gòu)的仿真分析采用的是基于MIDAS/Gen的逐步建模分析法。更可選用“設(shè)計(jì)”功能對(duì)不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型的截面進(jìn)行驗(yàn)算分析。④在不同的施工階段，通過(guò)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。有限元分析軟件MIDAS/Gen中進(jìn)行的施工階段分析的一般步驟如下:①建立模型。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。將采用基于MIDAS/Gen的逐步建模分析法。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)。（a）設(shè)計(jì)狀態(tài) （b）施工階段1 （c）施工階