施工仿真在安徽广电中心钢结构工程中的应用.pdf

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1、第33卷第11期建筑施工BUILDINGC0NSTRUCT10NVo1．33No．11施工仿真在安徽广电中心钢结构工程中的应用ConstructionSimulationAppliedtoSteelStructureWorkofAnhuiRadioandTelevisionCenter口贾宝荣(上海市机械施工有限公司200072)【摘要】建筑工程中因大跨度空间结构体系复杂、施工周期长，建造过程对结构受力和变形产生的影响较大。由此，利用有限元软件Madis／Gen对安徽广电中心钢结构大跨屋盖进行全过程施工仿真分析，预测建造过程中结构的应力和位移，并使施工完成后的结构受力和变形趋于

2、设计状态，从而为合理施工提供参考。【关键词】安徽广电中心大跨空间结构施工模拟应力和位移【中图分类~]TU17，文献标识码B【文章编号】1004—1001(2011)11—1038-021工程概况2施工方案安徽省广播电影电视局新中心位于合肥市政务文化新本工程钢结构安装采用“构件分段跨外拼装、大型起重区天鹅湖南侧，北至~lh'7路、西至笔架山路、南临龙图路、东机械跨外分区域流水作业、小型起重机械南北补缺”的施工至星光西路。项目分二期建设，一期工程地上主楼46层，高技术路线。钢构吊装为分段施工，屋盖1单片桁架最重约226m，总长约700m，建筑面积约274610m；地下2层，35t，

3、组合桁架最重75t，屋盖2单片桁架最重为9t，组合建筑面积约74820m。桁架最重为42t，屋盖3单片桁架最重为17t，屋盖l～3整个屋盖钢结构分为3个独立屋盖，即舞台区屋盖(屋分开依次施工，其中箭头表示分段吊装顺序。盖1)、观众厅及入口大厅屋盖(屋盖2)、2000m演播厅屋盖(屋盖3)。3个屋盖之间通过混凝土框架分开，其中屋盖13施工模拟数值方法及模型采用空间交叉桁架体系，下弦标高35．7m，上弦最高处标高3．1数值方法43．5m，桁架最大高度为6m，上弦沿南北向单向找坡5％，为目前施工数值模拟方法大都采用单元“生死”法，其基本四边支承结构，跨度为46．8m×60m；屋盖2采

4、用空间交叉思想为：基于有限元单元法的非线性分析理论，在结构分析桁架体系，下弦标高25．9m，上弦最高处标高30．2m，桁架过程中通过修改单元的刚度矩阵、质量矩阵和荷载列阵等参最大高度为4．3m，上弦沿南北向单向找坡3茗，为四边支承数，来达到单元意义上的“活”与“死”，以模拟分析中构件的与跨中支承的混合支承结构，跨中支承的最大跨度为增加和删除。46．8illX45m；屋盖3采用沿短向布置的平面桁架结构。下利用单元“生死”技术可以一次性建立起一个完整结构弦标高20．5m，上弦最高处为24．8m，桁架最大高度为的有限元分析模型，然后把所有单元“杀死”，再按照施工步4．3m，上弦沿南北

5、向单向找坡3茗，为四边支承结构，跨度为骤逐步“激活”，从而模拟整个结构施工过程中内力和变形发37．2m×54m。展的情况。主要分析方法有正装迭代法、倒拆迭代法和阶段为确保钢屋盖整体施工的顺利实施，及施工完成后的结性综合迭代法，本文采用正装迭代法进行施工过程模拟分构状态满足设计的要求，本工程通过Madis／Gen对钢屋盖整析。个施工过程进行了模拟分析，并预测建造过程中结构的应力3．2分析模型和位移，为合理施工提供了技术支持。我们根据设计图纸建立了整体分析模型(图1)。屋盖钢桁架及混凝土框架采用梁单元，剪力墙采用墙单元模拟，屋【作者简介】贾宝荣(1981-)，男，工学博士，工程师。

6、联系地盖支座形式根据实际情况采用相应的刚性连接模拟。施工模址：上海市洛川中路701号(200072)。拟时按照相应的施工步骤将结构构件、支座约束、荷载工况【收稿日期】2011-10—2711，2O11贾宝荣：施工仿真在安徽广电中心钢结构工程中的应用第11期划分为不同的施工阶段。临时撑杆的卸载顺序对整个结构的应力和变形影响较小。根据施工方案，我们将整个施工过程分为27个施工阶段，其中第1～16施工阶段为结构内部桁架吊装，第l7～26施工阶段为悬挑桁架吊装，第27施工阶段为悬挑桁架临时支撑卸载。限于篇幅，文中仅给出了施工完成后的应力和变形结果(图3)，施工完成后结构应力最大值为41

7、MPa，位移为16mm，与设计状态相比，应力相差10MPa，位移相差1mm，满足设计要求。图i钢屋盖有限元模型4施工模拟分析4．1屋盖1施工模拟分析为了确定和优化施工吊装方案，我们首先对屋盖1施工(a)应力(b)变形的2种不同方案进行了比较。方案1为屋盖分块吊装时不在图3屋盖2施工完成后结构应力于口变形情况跨中加临时支撑，方案2为屋盖吊装时在跨中设置临时支撑。施工模拟计算结果表明：采用方案1，结构吊装完成后，4．3屋盖3施工模拟分析构件最大应力为75MPa，位移为21mm，均大于设计状态，屋