浅谈大跨钢结构合拢与卸载研究

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1、太原理工大学硕士学位论文大跨钢结构合拢与卸载研究姓名：杜秀丽申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：张永胜20070501太原理工大学硕士研究生学位论文大跨钢结构合拢与卸载研究摘要近几十年来，大跨钢结构设计与施工研究引起各国钢结构专家的高度重视，成为研究的热点，各种计算理论、方法相继出现。部分研究成果已纳入规范之中，如英国标准规范和德国工业标准规范等。国内许多学者针对钢结构，包括钢结构桥梁与各种工业厂房、商业建筑和大型体育设施的设计、施工也提出了许多新设想、新理论，并在实际工程中做了大量的试验辅以论证

2、，取得了～些成果，解决了部分实际工程问题。本文主要以某大跨钢结构体育场工程为背景，根据体育场工程的实际情况以及施工过程中遇到的技术性难题和关键性问题，作了一定量的研究，其中主要研究大跨钢结构施工中的合拢技术与卸载技术等关键性问题；同时还有不同温度变化产生的温度应力与位移变化对合拢的影响，卸载过程中的分步卸载的方法研究。大跨钢结构跨度大，造型工艺复杂，结构安装需要经历较长的时间跨度，结构形成过程和使用过程会存在较大的温差。在使用过程中结构中会产生较大的温度变形和温度应力，温度变形和温度应力的大小和结构形成

3、时与使用时的温差直接相关。为控制安装过程的变形，减少结构使用过程中的极限温度变形和温度应力，在结构安装主桁架的过程中，一般采用分块安装法，即先将各分段结构在高空依次拼接为对称、均匀布置的独立板块，然后再将各独立板块连成一个整体，这些结构最终考虑的是钢结构的合拢问题。一般合拢事先必须要经过精确的计算，才能保证构件准确就位与对口，这就涉及到计算模型的简化、荷载与约束条件的合理取值等。同时采用不同的合拢分段会产生不同温度应力以及初始应力，从而影响合拢偏差。各合拢段安装时的温度差别较大，受温度变化的影响也较大，

4、不同的温度会产生不同的温度应力。考虑各种因素引起的温度变化，计算得到合拢断面处的杆件温度变形值，本文拟采用有限元分析的方法对结构进行合拢模拟，分析不同的温度分段以及由不同的温度分段产生的温度应力对合拢的奎堕望三奎堂婴主堑壅竺堂垡堡茎影响。通过对体育场有限元模型的合拢口不同状态的模拟计算，较准确地计算出合拢口的位移变化值与温度应力值，以确定合拢断面间的预留间隙等技术问题。在这种情况下，主要计算了最高温差与最低温差下合拢口单元温度应力的不同值，包括合拢口单元轴力，剪力，扭矩，弯矩和位移变化值。根据这些值，设

5、计了用于合拢限位的起连接作用的临时卡板。’支撑结构卸载从受力特点来说，是由施工状态转化为使用状态的过程；是将临时支撑的荷载逐渐降低至零荷载的过程；从而使主体结构逐渐开始承受荷载的过程。通过对悬壁梁(一点支撑、两点支撑)、简支梁的理论计算不同的卸载步会产生不同的结果，通过分荷载步的非线性计算，较为准确的模拟了结构施工中的卸载过程。并对简单桁架梁形式结构从简支梁结构形式变为悬臂梁结构形式进行了分步卸载，从而从理论上证明了分步卸载的可行性与实际价值。对结果进行分析，以荷载变化不大为原则，以确定卸载步数、每步的

6、卸载量，并采用EXCEL作荷载一卸载量的曲线，并由这一理论较详细的计算了整个体育场结构的卸载分步值。为大跨度钢结构的卸载提供理论依据，从而为工程提供更为简便有效的卸载方法。总结其规律，最终用于指导工程实践。关键词：大跨钢结构，有限元分析，施工过程，合拢，温度应力，卸载太原理工大学硕士研究生学位论文RESEARCHONCLOSUREANDUNLOADⅡ町GOFLONGSPANSTEELS耶RUCTUREABSTRACTInrecentdecades，theresearchofdesignandconstr

7、uctionoflongspansteelstructurehasattractedwideattentionbytheexpertsofsteelstructure，ithasbecomeahotspotofstudyingandmanycalculabletheoriesandmethodshaveemerged．Someoftheresearchresultshavebeenincludedinstandards．suchastheUnjtedKingdomstandardsandGermanyi

8、ndustrialstandards．Anumberofnewideasandnewtheoriesaboutdesignandconstructionofsteelbridges，industriaiplants，commercialbuildingsandsportsfacilitieshavebeenputforwardbymanyinlandscholars，andthenewideasandnewtheorieshavesuppo