高层悬挂结构施工过程模拟分析及监测

珠海仁恒滨海中心a标段塔楼东侧悬挂钢结构为自承重悬挂体系,具有造型新颖奇特、结构传力方式特殊的特点。超高层建筑结构传力路径长,路径效应显著,在施工过程中存在结构体系转换。为保证施工过程的安全性,利用有限元软件对4种不同方案施工顺序进行了对比分析,研究不同施工顺序对结构内力变形的影响。将正常施工模拟结果与一次整体加载结果进行对比分析,分析结果表明考虑几何非线性的模拟施工方法与一次性整体加载所计算的结果有很大不同,前者更接近结构的实际状态。

珠海仁恒滨海中心a标段塔楼东侧悬挂钢结构为自承重悬挂体系，具有造型新颖奇特、结构传力方式特殊的特点。超高层建筑结构传力路径长，路径效应显著，在施工过程中存在结构体系转换。为保证施工过程的安全性，利用有限元软件对4种不同方案施工顺序进行了对比分析，研究不同施工顺序对结构内力变形的影响。将正常施工模拟结果与一次整体加载结果进行对比分析，分析结果表明考虑几何非线性的模拟施工方法与一次性整体加载所计算的结果有很大不同，前者更接近结构的实际状态。

天津诺德英蓝国际金融中心采用巨型柱-剪力墙核心筒-环形桁架-伸臂桁架结构体系.作为典型高层钢结构建筑,工程规模大,主体结构受力复杂,要求进行实时内力监测.介绍了内力监测系统工作原理和测点布置原则,运用数值模拟计算主体结构竖向位移,通过测点理论值和监测值对比分析,保证工程施工阶段安全性,为类似工程施工提供参考和借鉴.

天津诺德英蓝国际金融中心采用巨型柱-剪力墙核心筒-环形桁架-伸臂桁架结构体系.作为典型高层钢结构建筑,工程规模大,主体结构受力复杂,要求进行实时内力监测.介绍了内力监测系统工作原理和测点布置原则,运用数值模拟计算主体结构竖向位移,通过测点理论值和监测值对比分析,保证工程施工阶段安全性,为类似工程施工提供参考和借鉴.

采用有限元程序ansys,建立超高层钢框架-核心筒结构的上部结构与地基基础共同作用的整体三维模型,利用ansys程序中生死单元技术,模拟分析上部结构逐层施工的过程,研究施工过程中筏板基础的沉降、内力及基底反力的变化规律,并分析了上部结构刚度对筏板基础受力及沉降的影响。考虑上部结构共同作用时,筏板基础的弯矩和差异沉降都将减小,有利于筏板基础受力。

悬挑钢结构施工过程中的一个重要环节是体系转换施工,这很大程度上决定了施工安全性和构件安装精度。采用有限元软件midas对杭州西湖苹果旗舰店的施工全过程进行数值模拟,基于分析结果确定结构在各施工阶段下的应力与变形最大截面位置,并在施工过程中进行重点监测。结果表明:有限元模型能够较好地模拟该结构在各施工阶段下的受力状态,并且有助于评判现场监测数据的准确性和有效性。通过计算分析与现场监测,确保了结构在整个施工过程中的应力和变形始终处于容许范围之内。

某超高层为大悬臂转换钢桁架结构体系,悬挑钢结构施工支撑采用钢桁架胎架,胎架在悬挑部分安装焊接后拆除.为确保施工安全及结构质量,对整个施工过程在施工前进行有限元模拟分析,对结构受力变化规律进行分析,进行变形检测.

盐城电视塔——观光层悬挑结构 施工过程模拟分析研究 徐鹤松张军 江苏中南建筑产业集团有限责任公司 [摘要]盐城电视塔在标高114.45m高空四个方向设置悬挑13.40m观光层， 观光层通过空中环行走道连接。结构施工中利用标高114.45m钢结构+空中环行 走道+预应力临时拉索形成的结构体系作为上部结构施工操作平台；通过有限元 数值分析，提出施工过程控制的主要参数及其控制准则，根据力学模型对施工过 程进行模拟计算，评价施工过程中结构的受力性态以及安全性。 [关键词]悬挑结构施工分析 1工程概况 1.1建筑概况 盐城电视塔主塔地下2层，地上总高度195m；其中标高114.45m为观光厅， 标高145m上部为天线。主塔平面呈八角形，八角形边长为3438mm，主塔标准层 平面见图1.1。 图1.1主塔标准层平面图 1.2结构概况 主塔采用双钢板组合剪

混合结构超高层建筑由于结构形式复杂,施工周期普遍较长,所以在施工安装过程中施工方案的不同以及实际施工荷载的施加顺序对结构的内力和变形影响较大。结合科威特中央银行总部大楼(centralbankofkuwaitnewheadquartersbuilding,简称cbk)这一混合结构超高层建筑的施工安装工程实例,应用有限元分析软件按照实际的施工顺序对施工过程进行模拟分析,对比不同方案得出的分析结果,可以了解不同施工方案中结构构件的应力变形在施工全过程中的发展情况,进而通过比较选择较为合理的施工方案,以确保复杂超高层建筑结构在施工过程中的安全。

以某新建地铁盾构区间下穿既有地铁明挖区间结构施工为例,为研究盾构施工对既有区间的影响,建立三维有限元模型进行了模拟计算,模拟计算中考虑了施工中的开挖、施加掌子面及施作管片过程,计算结果表明盾构施工不会影响既有地铁区间结构的正常使用及运营。

对某体育中心钢结构屋盖单榀结构拼装、吊装及结构整体安装方案,用ansys对施工过程进行模拟,对两种结构拉索张拉方案的模拟结果进行比较,优选出最终的方案。该方案的特点是采用分步、分级张拉;考虑到加快施工进度,保证结构安全,千斤顶由中间往两边移动,对称张拉,使之符合设计状态;合理的吊装及张拉方案为整个结构按计划完成施工提供了可靠保证。

简要介绍了在国家体育场设计中确定大跨度钢结构安装方案的原则、临时支撑塔架布置与主要安装步骤,采用逐次“激活”单元技术对钢结构安装过程进行模拟计算。计算分析表明,施工顺序对构件的内力与变形有显著的影响。通过对构件安装顺序的调整,可以达到结构优化、降低用钢量、加快施工进度的目的。对临时支撑塔架反力与钢结构卸载变形量进行了估算,并对安装误差产生的原因、肩部与顶面次结构后装引起结构几何构型的变化情况进行了详细的分析,提出钢结构安装的技术要点。

根据上海世博会中国馆区国家馆钢结构悬挑跨度大、悬挑区域高度大、国家馆和地区馆钢结构需同时施工而无法设置临时支撑等特点,提出合理设置钢结构分段及利用自身结构体系承担自重、施工荷载等施工方案,将结构构件、荷载工况划分为7个施工阶段。同时对整个施工过程进行有限元模拟分析,通过计算分析调整钢结构施工顺序并设置钢结构安装过程中的预变形,取得了较好的实施效果。

施工过程中的施工顺序和时间效应都会直接影响施工安装阶段及使用阶段结构的受力性能,传统的一次性加载的数值模拟难以满足当前大跨度空间钢结构的需要,而且大跨度空间钢结构施工周期较长,施工期间如果现场温度变化比较大,钢结构也会产生一定的变形.因此必须通过对施工过程的模拟以保证施工阶段结构的安全性及竣工时结构的内力和位移满足实际需要.本文通过对某室内水乐园进行施工全过程模拟,确保了施工方案的安全性、可行性及科学性.通过模拟分析表明施工顺序对构件的变形及内力有很大影响,因此大跨度复杂钢结构施工前必须进行施工阶段数值模拟,并且给出了相关的施工建议.

深圳湾体育中心属于超大跨度空间钢结构体系,钢结构屋盖由单层网壳、双层网架(综合馆和游泳馆)及竖向支撑系统构成。由于屋面单层斜交网壳中的构件均为弯扭构件,故呈现不规则的弯曲、扭转。基于结构的复杂性,对结构进行了施工全过程模拟分析,重点介绍了结构施工中的节点做法和模拟中的连接处理,并将整个结构合理分区,利用有限单元法模拟整个屋盖体系的建造过程,总结了施工中的重点、难点问题,为此类大跨度空间钢结构的合理设计和施工提供了参考。

应用数值分析软件对一三层板柱混凝土结构的施工全过程进行了模拟分析,并将模拟结果与1∶1的实际试验[1]结果相对比,验证了数值分析的可靠性。以此为基础进行的进一步研究发现,模拟值与试验值的变化趋势是一致的,其绝对值也比较接近,但模拟值要小于实际值;此外,模拟分析也证实,在施工期间,施工荷载不断在支撑和楼板之间发生重分配,随着楼板混凝土强度的增加,楼板分担的荷载越来越大,支撑分担的荷载越来越小。

从悬挂结构的发展概况,提出悬挂比及平均悬挑长度的概念,把悬挂建筑结构理想化为水塔型结构,分析了其受力及抗震分析的一般原则,然后分析悬挂大梁及吊杆的预应力性质,结果表明对悬挂钢筋砼建筑物,预应力是建造中的关键技术,预应力不仅使悬挂砼结构经济,而且改善了传统结构的受力性能。

从悬挂结构的发展概况,提出悬挂比及平均悬挑长度的概念,把悬挂建筑结构理想化为水塔型结构,分析了其受力及抗震分析的一般原则,然后分析悬挂大梁及吊杆的预应力性质,结果表明对悬挂钢筋砼建筑物,预应力是建造中的关键技术,预应力不仅使悬挂砼结构经济,而且改善了传统结构的受力性能。

介绍了燕山立交在施工过程中通过仪器埋设,取得了现场监测数据,并经过先进软件对数据进行了模拟分析,得到了施工过程中所需要的施工参数,达到了改善施工方案的目的。

上海船厂2e2-4地块项目为大悬挑钢结构,施工顺序对结构受力影响大,施工难度较大。采用sap2000软件对该结构施工过程进行模拟;结合现场条件,制定了合理的支撑柱卸载方案;对悬挑端幕墙安装时机、悬挑端混凝土楼板浇筑时机、屋面钢板铺装时机等关键工序进行分析,优化施工顺序。分析结果表明:采用多点、多次逐步释放临时支撑柱的卸载方案可行;悬挑端幕墙作为附加荷载宜在结构卸载后安装,以减小卸载难度;悬挑端混凝土楼板及屋面钢板宜在结构卸载前浇筑及安装,两者均能有效增加悬挑端竖向刚度。

介绍悬挂式脚手架设计，施工以及经济效益情况。

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