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大型钢结构目前在我国公用建筑中得到了广泛地应用,北京奥运会和上海世博会场馆的建设将进一步推动大型钢结构的发展。由于结构跨度越来越大、结构高度也越来越高,结构的施工难度和控制难度也愈来愈高。施工力学作为一种对施工过程仿真分析的手段,可以预先对结构全过程进行准确的模拟分析,保证结构施工安全、顺利的进行,同时可以优选施工方案,在保证结构施工安全的前提下,达到高效、经济的目的。
首先,对现有大型钢结构的形式进行了总结和分析,有针对性的对不同的结构形式提出了对应的施工方法,并通过一些成功的大型钢结构施工方法的实例,对上述方法进行了说明。最后对评价施工方法优劣的标准进行了讨论。
系统研究了钢结构施工力学的九个关键问题:(1)大型构件的吊装及吊装过程中结构及构件的稳定性计算,(2)滑轮力学问题及计算,(3)设置临时支撑的最佳布置及对结构安全的影响,(4)拆撑过程中的安全问题及计算,(5)预应力张拉全过程跟踪模拟计算及方法,(6)柔性结构的成型问题及计算,(7)超大型结构的整体提升方法及设计计算,(8)高层钢结构施工过程分析,(9)预变形分析方法。并对各个问题提出了针对性的解决办法。
提出了针对大型钢结构的全过程跟踪计算方法,该方法可以考虑施工过程的不同变化情况,如构件的增减、边界的变化、荷载的变化等,并可方便建立在ANSYS、MSC.MARC等大型有限元平台上,使用简单、方便、适用性强、计算效率高。
全面分析了国家大剧院钢屋盖施工过程中所遇到的施工力学问题。分析结果表明由四个刚性区域环向同步安装的方案,在保证了结构安全施工的前提下,可最大限度的使结构施工完毕状态接近设计状态。