大跨度空间钢结构施工模拟及监测技术

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1、第２０卷第２期安徽建筑工业学院学报（自然科学版）Ｖｏｌ．２０Ｎｏ．２２０１２年４月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｈｕｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ＆ＩｎｄｕｓｔｒｙＡｐｒ．２０１２大跨度空间钢结构施工模拟及监测技术陈百会，张伟林（安徽建筑工业学院土木工程学院，合肥２３００２２）摘要：大跨度空间钢结构施工过程中的路径和时间效应对其内力发展和变形变化影响较大，应加以考虑和控制。本文以某异形曲面空间网格管桁架结构为工程背景，对实际施工过程进行应力变形监测，并采用有限元软件ＡＮＳＹＳ，对主体钢结构进行施工全过程有限元模拟，通过对比分析实际监测值与模拟值

2、，揭示施工过程中结构的应力与应变变化规律，判断施工过程中结构的安全与稳定性，为以后此类建筑的深入研究提供参考。关键词：结构工程；大跨度空间钢结构；异形曲面空间网架；施工监测；有限元仿真中图分类号：ＴＵ３９１文献标识码：Ａ文章编号：１００６－４５４０（２０１２）０２－００１－０５ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＬａｒｇｅ－ｓｐａｎＳｐａｃｅＳｔｅｅｌＳｔｒｕｃｔｕｒｅＣＨＥＮＢａｉ－ｈｕｉ，ＺＨＡＮＧＷｅｉ－ｌｉｎ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＡｎｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ

3、ｏｆＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ｈｅｆｅｉ２３００２２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔｓｈｏｕｌｄｂｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｔｈａｔｔｈｅ"ｐａｔｈ"ａｎｄ"ｔｉｍｅ"ｍａｋｅａｇｒｅａｔｉｍｐａｃｔｏｎｉｔｓｉｎｔｅｒｎａｌｆｏｒｃｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｃｈａｎｇｅｓｉｎｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｌａｒｇｅ－ｓｐａｎｓｐａｃｅｓｔｅｅｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｉｎｔｈｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｏｆａｃｅｒｔａｉｎｓｐｅｃｉａｌ－ｓｈａｐｅｄ，ｐｒｏｆｉｌｅｄａｎｄｓｐ

4、ａｔｉａｌｍｅｓｈＰｉｐｅＴｒｕｓｓＳｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｓｔｒｅｓｓｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅａｃｔｕａｌｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｉｓｍｏｎｉｔｏｒｅｄ．ＴｈｅｗｈｏｌｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｍａｉｎｓｔｅｅｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｗｉｔｈｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｂｙａｐｐｌｙｉｎｇｔｈｅＦＥｓｏｆｔｗａｒｅ，ＡＮＳＹＳ．Ｂｙｃｏｍｐａｒｉｎｇａｃｔｕａｌｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｖａｌｕｅｗｉｔｈｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｖａｌｕｅ，ｒｅｖｅａｌｉｎｇｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｓｔｒｅｓｓａｎｄｓｔｒａｉ

5、ｎｉｎｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｊｕｄｇｉｎｇｔｈｅｓａｆｅｔｙａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ，ｐｒｏｖｉｄｉｎｇａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｉｎ－ｄｅｐｔｈｓｔｕｄｙｏｆｓｕｃｈｂｕｉｄｉｎｇｓｉｎｆｕｔｕｒｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｌａｒｇｅ－ｓｐａｎｓｐａｃｅｓｔｅｅｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｓｐｅｃｉａｌ－ｓｈａｐｅｄａｎｄｐｒｏｆｉｌｅｄｓｐａｃｅｔｒｕｓｓ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ；ｆ

6、ｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ类建筑通常体量庞大、形态多样、结构体系新奇１引言［１］和节点构造复杂，施工过程中结构物倒塌的随着大型复杂结构交通枢纽的日益增多，事故时有发生，因此对大跨度空间钢结构建筑大跨度空间钢结构得到广泛应用。但是由于这进行施工全过程监测和仿真计算是十分必要收稿日期：２０１１－１２－１２作者简介：陈百会（１９８５－），男，硕士研究生，研究方向：结构工程。２安徽建筑工业学院学报（自然科学版）第２０卷的。在国外，Ｎｉｅｌｓｅｎ较早对有关施工过程的计［２］算方法进行研究。Ｄａｎｉｊｅｌ等针对建设项目施工现场可能发生的突发事件建立

7、了一套信息监［３］测系统。Ｊａｍｅｓ等利用仿真、建模和软件等模块开发了一套可以用来模拟施工过程的虚拟互［４］动教学系统。国内众多学者也对施工力学做了大量研究。曹志远采用数值解法来解决施工力学问题，提出了施工力学分析及其时变力学图１会展中心登录大厅效果图基础的研究方向，为施工分析提供了理论指［５］导。沈祖炎在对索穹顶结构施工模拟分析时，提出了基于非线性有限元的方法，提高了计［６］算精度。王光远建议将施工力学所研究的时变结构力学分为慢速、快速和超慢速时变结构［７］力学。近年来，国内在钢结构施工过程监测的实际应用方面成果显著，如２００８年奥运会的主场馆“鸟巢”

8、的施工监测、合肥新桥国际机场图２结构透视图航站楼钢结构施工监测、黄石体育馆空间网