大跨度空间桁架高空滑移与吊装施工技术研究

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1、大跨度空间桁架高空滑移与吊装施工技术研究课题名称：大跨度空间桁架高空滑移与吊装施工技术研究课题承担单位（盖章）：中国建筑第七工程局有限公司课题起止时间：2012年01月至2012年12月课题验收时间：2013年1月1目录1绪论11.1选题背景11.2大跨度空间结构的特点及分类21.3大跨度空间钢结构施工方法21.3.1高空散装法31.3.2分条分块吊装法31.3.3整体吊装法41.3.4整体提升法41.3.5整体顶升法51.3.6“折叠展开式”整体提升（顶升）法51.3.7Pantadome法61.3.8索穹顶无支架提升索杆累积安装法71.

2、4大跨度空间钢结构施工研究现状及存在的问题71.5本文研究的目的102大跨度空间桁架高空滑移与吊装施工工艺122.1引言122.2滑移法分类122.3吊装工程施工技术与滑移法施工的方案制定172.3.1吊装工程172.3.2滑移单元的划分和地面拼装单元的划分192.3.3胎架系统的布置原则202.3.4动力系统233大跨度空间钢结构滑移法施工全过程力学行为研究253.1引言253.2大跨度空间钢结构施工力学分析理论263.3工程概况303.4结构模型建立313.4.1ANSYS软件简介3113.4.2ANSYS的三大模块在滑移法中的应用32

3、3.4.3荷载及荷载导入的方法353.5滑移法施工全过程力学行为结果分析373.5.1施工监测值与模拟计算值在滑移施工的对比分析373.5.2两组胎架滑移法的力学行为分析393.6小结424大跨度空间钢结构滑移法施工若干问题的研究434.1引言434.2滑移分片的划分对结构成型的影响分析434.3滑移不同步对结构成型影响分析454.4大跨度空间钢结构滑移法施工线性与非线性对比464.5将线性分析结果同非线性分析结果做对比484.6小结495结论与展望505.1结论505.2进一步的工作5111绪论1.1选题背景国际著名的结构学大师林同炎先生

4、在《结构的概念与体系》一书中曾指出，判别一种结构体系优劣的标准有以下几个方面：①材料强度是否得到充分地发挥；②基础反力是否得到妥善处理；③施工安装是否安全经济；④跨度是否足够大，结构空间与建筑使用空间是否基本一致；⑤建筑结构体系的艺术价值。时至今日，随着建筑技术高度发展，这些原则仍具有相当普遍的实用性。大跨度建筑在其发展初期，主要是以拱式结构和框架式结构为代表的二维平面结构，由于平面构件只能起到层层传递荷载的作用，并不能为主要承重构件分担荷载，所以平面结构只适用于造型简单、跨度较小的建筑。伴随着材料和建造技术的进步，以钢材为主要材料的空间结

5、构体系获得了较快的发展。近些年来，在奥运建筑和世博建筑的引领下，我国大跨度空间结构体系的形式也从简单的网架、网壳结构发展到空间桁架结构、预应力网格结构、膜结构、张弦结构、开合结构、索穹顶结构等新型结构体系。大跨度空间结构体系极好的适应了林同炎先生提出的结构体系标准，具有巨大的发展潜力。54现代建筑体量越来越大，形式越来越新颖，构造越来越复杂，这也对大跨度空间钢结构的施工技术提出了更高的要求。由于在施工过程中影响因素众多，各因素自身离散性很强且相互关联，在从单一构件逐渐集成为一个完整结构体系的过程中，内力表现出分布复杂性和结构最终成型可变性，

6、因此有必要对大跨度空间钢结构的施工工艺进行更多探索并进行全过程的力学行为研究。1.2大跨度空间结构的特点及分类大跨度空间结构是一种通过空间几何解析，且在荷载作用下表现为三维受力特性的结构。常用的大跨度空间结构形式包括桁架结构、网架结构、网壳结构。从几何拓扑学的角度分析，桁架是格构化的梁，网架是格构化的板，网壳是格构化的壳体。大跨度空间钢结构按整体刚度差异可分为刚性空间钢结构、柔性空间钢结构、混合空间钢结构。其中，刚性空间钢结构分为：①空间网格结构（又细分为平板型网架、曲面网壳、网格梁）；②拱型结构；③表皮应力结构。柔性空间钢结构分为：①悬索

7、结构；②全张力结构（索穹顶结构）；③薄膜结构。混合空间钢结构为以上两种结构的杂交结构体系。文献[1]提出了空间结构按其基本单元组成进行分类的方法，并根据国内外已建的空间结构工程，归纳出了33种具体的空间结构形式，见图1.1。这一分类方法与结构分析的计算方法、计算机程序有机结合起来，启发人们不断创新、开发出新的空间结构形式[2,4]。1.3大跨度空间钢结构施工方法54大跨度空间钢结构施工方案的选择应充分考虑结构成形过程的力学性能和结构的构造特点，在满足质量、安全、进度和经济效果的前提下，根据现有施工技术条件和设备资源配备情况综合决定。目前大跨

8、度空间钢结构常用的施工方法有：高空散装法、分条分块吊装法、整体吊装法及整体顶升法、滑移法。近二十年，经过大量的技术创新和工程实践，形成了如“折叠展开式”整体提升法、Pantado