钢结构施工变形预调值及分析方法

一般情况下钢结构的设计位形只是施工的目标位形,不能作为确定构件加工和安装位形的直接依据。为保证施工的顺利进行以及竣工时结构的位形满足设计要求,施工过程中需对结构设置变形预调值。介绍了钢结构施工变形预调值的概念,构造了钢结构施工变形预调值计算的一般迭代法、正装迭代法、倒拆迭代法和分阶段综合迭代法。其中,一般迭代法可用来计算采用满堂脚手架法施工的钢结构变形预调值。正装迭代法可用来计算各种施工方法下钢结构的变形预调值,但当结构复杂杆件比较多时,分析过程中常出现算法不收敛的问题。倒拆迭代法收敛性高,但计算工作量较大。分阶段综合迭代法可以用来计算闭环复杂结构的变形预调值,克服迭代不收敛问题,其计算工作量较小。

沈阳恒隆市府广场塔楼施工中侧向变形预调值计算分析

沈阳恒隆市府广场塔楼建筑高度350.60m,由于建筑美学的特殊需要,塔楼南侧为斜柱,倾斜3.82°,受塔楼南边斜柱的影响,施工过程将无可避免向北面偏移。通过对比传统、施工阶段分析方法,对结构进行详细分析。利用SAP 2000静力非线性分析方法进行施工过程模拟,并导入有限元软件进行弹性分析,得到了施工全过程中结构层的偏移值,并通过施工预调整作出结构安全性评估。

500 m口径球面射电望远镜索网结构形态和受力分析

500 m口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,FAST)是国家重大科技基础设施项目。口径500 m、半径300.4 m的球冠形索网是FAST反射面的主体支承结构。通过促动器的主动控制,索网可以在标准球面和不同抛物面之间转换,即索网为可主动变位的结构。针对FAST索网结构设计中由主动变位引起的形态分析和轻量化需求等问题开展研究,提出了目标位形应变补偿法,统一了球面基准态和抛物面态的形态分析方法,解决了多目标位形索网结构的形态分析问题;提出预应力优化方法,将球面基准态最大索力降低了29%;研究了索网球面基准态和抛物面态的受力性能,并与实测结果进行对比,索力吻合较好,50%以上钢索索力相对误差在5%以内。

国家速滑馆索网结构形态分析关键问题研究

系统梳理了2022年北京冬奥会国家速滑馆索网结构形态分析中的关键问题,包括位形优化、固定边界下的形态分析和考虑弹性边界的形态控制。位形优化部分,介绍了决定索网位形关键参数的选取策略。首先基于理论双曲抛物面方程建立索网位形的数学描述;然后证明了正交正放双曲抛物面索网每个网格的四个角点共面,该特性使屋面模块可以按照平面设计和加工,显著降低加工和安装难度,从工程实施角度提出了索网位形控制的需求。之后根据几何约束条件,提炼出决定索网位形的关键参数,并通过参数分析,综合考虑JGJ 257—2012《索结构技术规程》建议范围、环桁架受力、预应力水平、刚度与用索量等因素,分别选取承重索垂度和稳定索拱度为8.25 m和7 m,进而确定索网的目标位形。形态分析环节实现了固定边界条件下的索网形态控制。考虑边界形状、拓扑关系、预应力和屋顶重量分布等因素的共同影响,通过形态分析,使索网初始态位形相对理论抛物面最大偏差距离不超过5 mm,基本吻合双曲抛物面,同时索网水平投影为严格的正交正放网格,保证每个网格的四个角点共面。通过调节预应力水平,可以控制预应力在索包络力中所占比重和几何刚度在结构总刚度中所占比重,达到结构综合指标最优。考虑弹性边界的形态控制是索网形态分析的最终目标。首先分析了支承结构弹性变形对索网形态的影响,发现直接应用固定边界形态分析得到的索网初应变时,索网初始态位形最大偏差为502 mm,承重索和稳定索内力分别下降了11.1%和7.3%。然后通过环桁架预变形和修正索网初应变,使主受力体系初始态中的索网形态与固定边界结果一致,实现了弹性边界下的索网形态控制,同时还使环桁架和斜拉索到达预定形态。

天津津塔施工过程结构分析及预变形技术

重力荷载下,75层的天津津塔超高层建筑竖向构件会出现较明显的压缩变形以及相互之间的差异压缩变形。通过施工过程结构分析及预变形技术,确定出构件加工预调值和施工安装预调值,使得建造完成后的结构实际位形能符合预期目标位形。为提高精度,分析时计入了地基不均匀沉降、混凝土收缩徐变对施工模拟和预变形值的影响。