大跨度钢结构施工过程的结构分析方法研究刍议

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1、描述：伴随着大跨度钢结构运用范畴的不断拓展，在施工过程当中大跨度钢结构的运用也陆陆续续地显现出以下这些问题：在拆撑时永久构件与临时构件的相互作用与安全性问题；在吊装大规模的构件的时候的强度、刚度以及稳定性...摘要：伴随着大跨度钢结构运用范畴的不断拓展，在施工过程当中大跨度钢结构的运用也陆陆续续地显现出以下这些问题：在拆撑时永久构件与临时构件的相互作用与安全性问题；在吊装大规模的构件的时候的强度、刚度以及稳定性等问题。为此，本文将重点针对大跨度钢结构施工的力学原理及其施工手段进行阐释与分析，并进一步研究与剖析大跨度钢结构施工力学分析方法。大跨度钢结构是

2、在上世纪五十年代开始出现的，并且它的结构形式在紧接着的几十年的发展过程中有着多样化的发展趋势。在当前时期，依靠着其特有的优越性大跨度钢结构已转变成当前我国运用范畴最为广泛的建筑种别。身为现代化大跨度繁杂钢结构的设计人员，其务必要特别重视结构的成型过程、施工程序、最终设计状态、施工方法以及结构的设计状态等。一、大跨度钢结构施工的力学原理对于大跨度钢结构施工过程来说，施工分析与施工计算与设计要求的位移间的一致程度、内力目标以及结构施工的最终要求息息相关。除此之外，在挑选结构施工方案的过程中，务必要牢牢依照结构设计状态要求去进行选择，并做好验算并控制施工质量

3、水平的工作，从而有效保证结构施工安全。由于大跨度钢结构施工过程可以向慢速时变过程转化，因此在结构施工力学数值分析上，时间冻结法的运用成效是最好的。大跨度钢结构施工力学的数值方法涵盖了时变单元法、拓扑变化法以及一般单元法三种。其中时变单元法大致说的是在不使离散网格发生变化的情况下对单元的大小进行更改从而使得求解区域出现变化，然而该法存在着数值积分稳定性不佳这一不足之处；一般单元法主要是为了使求解区域发生改变采用增减单元的方式以达到目的，然而它也有着运算矩阵奇怪、网格不断二次剖分等不足；而拓扑变化法指的是主要采用数值手段在拓扑学原理的基础之上改变时间区域内

4、的时间区域，然而该法的运用有着很大的限制性，也就是说时变次数不可太多，要不然就不能有效保证求算效率的提升。除此之外，拓扑变化法与时变单元法都规定得二次编写程序。针对描述运动物体来讲，拉格朗日列式的运用比较广泛些，其为大跨度钢结构施工力学分析当中的一个重要特性。在增量的非线性分析上，拉格朗日描述的运用成效相当显著，这主要是因为拉格朗日描述可以将物体各个点在加载全程中的变形状况清晰、精准地体现出来。依靠拉格朗日列式配合虚功原理，可以获取出切线刚度矩阵，此矩阵综合思量了几何非线性后的结构单元：在此方程式当中，表示的是非线性刚度矩阵；表示的是弹性刚度矩阵；表示

5、的是几何刚度矩阵。从总刚集成单元刚度矩阵与坐标转换可推导出下面这个函数式：[K（U）]{U}={F}在该方程式当中，{U}表示的是结构位移向量，{F}表示的是结构荷载列向量；[K（U）]图像识别算法表示的是整体刚度矩阵，也就是位移向量函数，上面提及的函数式为非线性方程组。大跨度钢结构的施工过程也是结构构件变化的过程，若增加构件数量，则结构的刚度矩阵势必会发生变化。假设结构刚度的当前状态为N，前一状态为N-1，则：上述方程式中，[K]N表示因构件增加而改变了的刚度矩阵；{U}N表示的是因构件增加而改变了的节点位移列阵；UA表示的是新增节点的位移列阵；[K

6、]A新增单元的刚度矩阵对总刚度的影响程度；{F}N表示的是因构件增加而改变了的节点力矩阵；FA表示的是新增节点的节点力列阵。由此可得知如下函数式：上面所说的求解手段都选取了增量迭代法，也就是把增加构件前的结构状态当成起始太，把增加构件的状态当成终态，以把构件增加对于内力与结构变形的影响贯穿于全程。由于上面所说的大型钢结构施工力学求解手段都有着一定的限制性，那么就需要持续改善上述求解手段。在当前阶段，模拟大跨度钢结构施工过程的数值分析方法主要运用的是有限元分析法，也就是依靠高级分析技术采用拟静力理论分别针对大跨度钢结构施工过程中的有关步骤进行计算，并凭借

7、着图片的形式串联好各个环节的计算结果，从而实现施工全程的图形模拟的目标。因有限元数值分析方法不能将大跨度钢结构施工的时变过程全方位地、精确地体现出来，因此有必要快速构建一整套建筑工程施工专用的软件系统，也就是三维与动态地模拟大跨度钢结构单项工程的施工过程，从而有效保证最终施工成型形态的精确性与施工过程信息反馈的及时性。二、施工力学分析方法变边界问题是大跨度钢结构总体吊装施工过程当中经常看到的问题，在这个章节中笔者把变边界问题作为实例，从而进一步说明并解释大跨度钢结构施工力学分析方法。对于变边界问题来说，它的强制约束法与位移法相似，也就是说两者都需要在原

8、先的结构上面添一定数量的附加约束条件。然而，位移法和强制约束法之间都有一些差异性，也就是说在原