空间钢结构

随着中国钢产量消费的不断增加，其中以钢网架及网壳为代表的空间网格得以迅速发展，现每年竣工网架结构工程在1000万平方米以上。

从2008年看到奥运那美轮美奂的会馆鸟巢，我对钢结构中的网架结构就充满了好奇，在武汉看到了世界城、楚河汉秀、名流会所、雨润广场、轻轨车站、长江大学、武汉火车站等空间钢结构工程，对空间钢结构的好奇促使我来到了名流会所的建造者——湖北弘毅建筑装饰有限公司，在相关技术人员的指导下，我对空间钢结构有了初步的认识。

空间钢结构指结构构件三向受力大跨度、形式复杂，采用特殊结构解决传统的梁、柱构件受力的问题。

主要分为网架结构、悬索结构、壳体结构、管桁架结构、膜结构等类型。

空间结构能适应不同跨度、不同支承条件的各种建筑要求。形状上也能适应正方形、矩形、多边形、圆形、扇形、三角形以及由此组合而成的各种形状的建筑平面，同时，又有建筑造型轻巧、美观、便于建筑处理；主要用于车站、飞机场、体育馆等大型公共建筑。

针对空间钢结构的复杂性、多样性，优化各种结构的连接方式，并对节点进行模拟分析，且根据模拟数据进行加工。弘毅钢构公司采用国内先进的XSTEEL软件进行整体建模，在钢构件加工前，对结构进行建模深化，使之直观易懂，让作业人员充分了解结构细节，这样操作起来就更加清楚明了了。

《空间钢结构APDL参数化计算与分析》内容简介：ANSYS作为最为通用和有效的大型商业化有限元软件，在空间钢结构领域得到了广泛的应用，成为我国空间钢结构领域科学研究和工程应用的主要工具之一。《空间钢结构APDL参数化计算与分析》通过8章内容系统介绍ANSYS中参数化分析语言APDL及其在空间钢结构领域的应用。工程实例涉及空间结构领域最为活跃的两类结构——网壳结构与网架结构、近几年应用比较广泛的新型空间结构——弦支穹顶结构及其工程设计比较关注的温度场分析等内容。另外《空间钢结构APDL参数化计算与分析》结合近年来ANSYS的工程应用经验，总结ANSYS的应用技巧。在内容上安排由浅入深，兼顾到初学者、一般使用者以及科研和工程高级分析人员的实际需要。

《空间钢结构APDL参数化计算与分析》适合土木、力学、建筑等相关专业的高年级本科生、研究生和工程技术人员学习使用，并且可作为高校或其他相关CAE培训机构的参考教材。另外《空间钢结构APDL参数化计算与分析》特别适合希望利用ANSYS的APDL语言进行二次开发的读者。

大跨度马鞍型空间钢结构支撑卸载工法适用范围

《大跨度马鞍型空间钢结构支撑卸载工法》适用于双向结构跨度均不大于333米的大跨马鞍型钢结构工程的支撑卸载施工，其他结构体系的空间大跨度结构卸载施工可参考执行。

大跨度马鞍型空间钢结构支撑卸载工法工艺原理

《大跨度马鞍型空间钢结构支撑卸载工法》的工艺原理叙述如下：

通过卸载仿真对比计算分析，确定分圈同步、分阶段整体同步的卸载步骤和由外向内的卸载顺序；采取控制支撑点接触面摩擦系数措施以减小水平力作用；以计算机控制支撑反力、位移的集群液压千斤顶同步卸载系统为核心。实现卸载指令、卸载操作的自动化和集成化，辅以结构应力、变形等监测工作以确保卸载安全顺利进行。

大跨度马鞍型空间钢结构支撑卸载工法施工工艺

• 工艺流程

《大跨度马鞍型空间钢结构支撑卸载工法》的支撑卸载工艺流程如图1。

卸载时，为保证指令传递、信息反馈迅速、准确无误，应建立以总指挥为核心、以作业层为指令对象的组织机构，其指令及信息传递流程如图2。

• 操作要点

《大跨度马鞍型空间钢结构支撑卸载工法》的操作要点如下：

一、卸载仿真计算、卸载方案及操作手册编制

1.卸载前，应根据工程特点通过仿真分析对卸载步骤和顺序进行优化比选，最后确定卸载步骤和顺序以及卸载过程中的变形、应力控制点作为卸载位移和顶升力控制的依据。

2.根据分析结果编制卸载专项方案和卸载操作程序手册，并据此对施工队进行全面的技术交底及培训工作，确保卸载工作的顺利进行。

二、卸载系统安装调试

1.卸载设备地面单机调试。

2.卸载设备高空分区调试。

3.卸载系统全面调试：卸载前，应对卸载系统进行空载联调和负载联调试验，检验液压千斤顶卸载系统的可靠性。实现对卸载操作人员的演练，检验卸载方案和卸载组织管理的可行性、总结卸载组织管理过程中的不足之处，确保卸载过程的零风险。

三、卸载点水平位移消除

大开口马鞍型钢结构体系卸载时其卸载点的水平位移是相对较大的，该水平位移作用于液压千斤顶则表现较大的侧向力，其数值均超过液压千斤顶的抗侧向力的能力。因此，必须采取措施最大限度地消除卸载点水平位移。

为消除卸载点水平位移，一般采取以下措施：

1.卸载时每个卸点应采取支撑垫块（片）与液压千斤顶交替作用的方式进行卸载。

2.通过加钢斜楔子措施，使液压千斤顶与结构本体接触面由斜面接触改为平面接触，并在钢斜楔子与液压千斤顶之间垫不锈钢钢板并抹润滑油，最大限度地减小接触面的摩擦力，如图3所示。

3.选择带可旋转鞍座的液压千斤顶，使卸载设备本身具有较强的抗侧向力的能力，可旋转鞍座如图4所示。

四、卸载实施程序

卸载前，先将每一步的卸载量和计算顶升力要求输入系统，然后按照确定的卸载步骤操作，每一卸载步进行卸载结构和支撑系统的全面监测和信息处理，以确定所完成卸载步是否正常、是否进行下一步卸载。如所完成卸载步正常则按照既定程序进行下一步卸载，如所完成卸载步异常则进行卸载方案优化并按照优化卸载方案进行下一步卸载。

卸载指令传递到卸载操作中心后，每一卸载步的指令传递程序如下：

1.当卸载系统为全自动控制系统时，首先由中央控制器向区域控制器发出欲执行的卸载指令信号，然后所有区域控制器检查所辖区域泵站和千斤顶工作正常后发出确认信号，最后中央控制器向泵站和千斤顶发出卸载指令、进行卸载操作。

2.当卸载系统为非全自动控制系统时，首先由中央控制器向区域控制器发出欲执行的卸载指令信号，然后所有区域控制器检查所辖区域泵站和千斤顶工作正常后发出确认信号并油泵操作员按照卸载指令信号扳动换向阀，最后中央控制器向泵站和千斤顶发出卸载指令，进行卸载操作。

五、卸载过程监测

卸载过程中应设置支撑系统应力及变形监测系统、结构本体应力应变监测、结构本体温度监测系统和结构卸载变形监测系统等全方位、全过程的实时监控系统，以实现卸载过程的信息化施工。

六、卸载应急预案

对于卸载过程中各种突发事件，宜按表1确定对应处理措施进行处理。

参考资料：

构件应力水平是决定结构安全的最重要因素之一。在我国，大量早期空间钢结构已服役数十年，现代大跨空间钢结构被广泛应用于工业厂房和大型体育场馆等标志性社会公共建筑,监测在役空间钢结构构件的实际应力（而非相对变化量）用于结构安全评估已成为一项迫切而重要的科学与工程任务。然而，目前常用的应力/应变监测方法（如电阻式、振弦式、光纤式应变仪或振动频率法）都无法或难以实现在役空间钢结构的应力监测。本项目拟基于铁磁材料的磁弹效应，应用智能磁电层合材料作为信号检测元件，通过理论分析、数值模拟、实验研究和现场测试等方法，研究在役空间钢结构构件（钢索、钢棒、钢管、型钢、钢板等）在拉、压、弯、剪、扭及其组合受力下的应力监测方法与装置，探索旁路式多磁极磁路设计、最佳励磁工作区间选择、温度补偿及磁隙影响控制等关键问题的有效解决方案，实现对在役空间钢结构构件应力的实时在线无损监测，为空间钢结构的安全评估提供科学依据。