钢结构桁架支撑设计应用技术模拟分析

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1、钢结构桁架支撑设计应用技术模拟分析SimulationAnalysisofDesignandApplicationTechnologyforTrussSuppo~ofSteelStructure耿欣宗中建三局建设工程股份有限公司西北分公司西安710065摘要：以新疆国际会展中心项目为例，针对大跨度钢结构桁架支撑设计这一施工难点，采用有限元分析软件进行施工模拟设计计算，确保了钢结构桁架吊装安全施工的顺利进行。关键词：钢桁架支撑架计算模型底座荷载内力变形稳定性中图分类号：TU755．2／文献标识码B【文章编

2、号】1004—1001(2012)02—0141—031工程概况新疆国际会展中心项目位于新疆乌鲁木齐市水磨沟区红光山片区河南东路北侧，其地上建筑面积95845m，地下室17472m，地上5层，地下1层，建筑高度50．40m。其中展览中心部分为框架一大跨张弦桁架结构，会议中心为图2支撑架底座设计框架一剪力墙结构(图1)。48mmX5．3mm／8．5mm槽~N(1Oa#)Q235，详情见图3。图1新疆会展整体效果鸟瞰2支撑架的设计本工程桁架分段吊装所需的临时支撑架高度为22．Om，采用热轧H型Q235钢制作

3、成格构形式，其中每个标准节间平面尺寸为1．5mx1．5m，步长1．5m。2．1支撑架底座的设计图3支撑架上部节点设计底座采用厚20mm的2．5mx2．5m钢板作垫板。底座安放前应将基础夯实，并放出底座定位线。底座放好后2．3支撑架设计在四周打入钢桩，牢固后进行上部支撑架的安装(图2)。支撑架竖杆采用热轧H型钢175mmx175mmx2．2支撑架上部节点的设计7．5mmx11mm，横杆及斜杆均采用角钢80mmx6mm；操支撑架上部桁架固定胎架采用工字钢和槽钢设计，钢作平台梁采用热轧H型钢450mmx300

4、mmx16mmx材规格：250tTlm×l18mm×10mm／13mm工字钢(25b)：20mm；支撑架侧部设置缆风绳，在计算模型中，揽风绳的200mmx100mmx7mm／11．4mm工字钢(20a#)；100mmx作用未予体现(图4～图6)。3荷载工况及边界条件作者简介：耿欣宗(1985一)，男，本科，助工。作者地址：新疆乌鲁木齐市新市区河北东路1256号天合大厦4楼(830001)。3．1荷载工况收稿日期：2011-11-10(1)恒荷载：支撑架及上部结构的自重作为恒荷载由建筑施-r第34卷第2期

5、l141安装后未进行张拉时，支撑架承受的竖向力及水平力均为最大。以下仅选取该施工片段，带入部分上部结构，对处于不同位置即不同受力条件下的各支撑架进行验算；对结构变形及内力分析仅选取处于最不利工况即处在中跨部位的支撑架进行考虑，此处的支撑架所受的竖向力及水平力均为最大(图8)。图4支撑架三维轴测图5支撑架正立面H450X300x16x20×图8支撑架整体SAP计算模型H45【}x300X16×20H450X3∞×16×20H450×300×16x20菪4．2结构变形x6Ijj0×6蚤如图9所示，支撑架最大

6、竖向位移为7．10mm，．)(、J，向姗{】S∞}1500水平位移为0．76mm和9．83mm，其刚度满足吊装要求。图6支撑架操作平台局部截面尺寸程序自动考虑；另外，每榀桁架铸钢件质量为30t，作为点荷载直接施加在桁架两端的节点上。每个铸钢球节点质量为250kg，每榀钢索总重为15t，P325×8钢支杆每米的质量为62．54kg，均折算成点荷载施加于桁架下弦节点。各等效点荷载的施加见图7。图91．0倍恒载作用下结构变形示意4．3结构内力如图10所示，在恒载作用下，支撑架竖杆最大轴力为303．3kN。．图

7、7各等效点荷载的施加由于在本工程支撑架的分析验算过程中，我们将上部结构与支撑架整体考虑，故上部结构对支撑架的水平推力作为整个系统的内力由程序自动计算。(2)其它荷载：施工活荷载相对于恒荷载很小，予以图1O在荷载作用下支撑架轴力示意忽略；作用于桁架及支撑架的风荷载按《建筑结构荷载规4．4结构应力比范》表7．3．1桁架及圆管截面的体型系数计算，支撑架体形在杆件验算过程中，我们按照1．2倍恒载进行考虑，以系数小于0．1，故风荷载数值亦极小，予以忽略。预留安全余量(图11)。如图12所示，支撑架杆件应力比普3．

8、2边界条件遍在0．6以下，最大不超过0．87，强度满足要求。(1)支撑架底部与地面进行锚接，计算模型按照铰接进行考虑。(2)支撑架顶部与上部结构按照铰性连接进行考虑。4验算分析4．1计算模型本工程的施工采用4对共8套支撑架循环交替，拉索图11支撑架杆件应力比示意142I2o12．2B诹l血g一z+40x15640人=—61．9l按照b类截面，由人ox、／59·2，查表得0．812。(4)计算稳定性时，竖向力N取850kN，取11022033