【摘要】在大跨度鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大的情況下，人們也明顯的在實際施工過程中發(fā)現(xiàn)了以下幾個方面的問題：大型構(gòu)件進(jìn)行吊裝過程中的強度、穩(wěn)定性、剛度有所隱患；永久構(gòu)件以及臨時構(gòu)件在進(jìn)行拆撐交替過程中的安全問題。這方面的安全隱患存在，對于大跨度結(jié)構(gòu)的工程來說，造成了較大的安全威脅。本篇文章主要針對大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工過程中的結(jié)構(gòu)分析方式進(jìn)行了全面詳細(xì)的探討，以期為我國的大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】大跨度結(jié)構(gòu)；施工力學(xué)原理；結(jié)構(gòu)分析方法

大跨度鋼結(jié)構(gòu)是鋼結(jié)構(gòu)體系逐漸發(fā)展過程中所形成的一種施工形式，這類型結(jié)構(gòu)施工形式本身能夠充分的滿足某些大型建筑的需求。就目前來說，大跨度鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)憑借著自身所具有的獨特優(yōu)勢，成為了我國應(yīng)用范圍較大的建筑結(jié)構(gòu)類型。而在大跨度鋼結(jié)構(gòu)復(fù)雜設(shè)計的過程中，相應(yīng)的設(shè)計人員本身應(yīng)當(dāng)要著重對于設(shè)計狀態(tài)、結(jié)構(gòu)狀態(tài)、結(jié)構(gòu)施工等多個方面加以重視。下文主要針對大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工過程中的結(jié)構(gòu)分析方式進(jìn)行了全面詳細(xì)的探討。

一、大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工的力學(xué)原理

針對大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工所涉及到的過程來說，施工計算、施工分析和結(jié)構(gòu)施工與最終的結(jié)構(gòu)目的實現(xiàn)，和其中的內(nèi)力目標(biāo)以及位移間一直程度有著直接聯(lián)系。除此之外，結(jié)構(gòu)施工方案在進(jìn)行選擇的過程中，務(wù)必要將結(jié)構(gòu)本身的設(shè)計狀態(tài)來作為一個核心依據(jù)，同時，還應(yīng)當(dāng)要針對施工質(zhì)量進(jìn)行詳細(xì)的控制、驗算，以此來保證結(jié)構(gòu)施工所具有的安全性。由于大跨度鋼結(jié)構(gòu)本身在進(jìn)行施工的過程中，可以轉(zhuǎn)變成為慢速時變的結(jié)構(gòu)形式，那么時間凍結(jié)法在這其中所具有的分析效果也就極為明顯。

1、施工力學(xué)原理

1.拉格郎日列式

在針對大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工期間的力學(xué)進(jìn)行分析過程中，拉格朗日列式通常情況下都被用在物體本身的運動狀態(tài)描述工作上。拉格朗日列式實際上在進(jìn)行描述的過程中，都是直接將需要進(jìn)行位移的度量直接作為大型構(gòu)件固定變形前后所出現(xiàn)的運動唔知點，如此以來，也就將拉格朗日坐標(biāo)稱之為了物質(zhì)性代表坐標(biāo)。

2.ANSYS

在針對部分大型的有限元軟件加以利用的過程中，其邊界條件的對于大型構(gòu)件所帶來的預(yù)應(yīng)力改變的動態(tài)施加、增刪都能夠較為簡便的處理。但是對于大型構(gòu)件本身的預(yù)應(yīng)力動態(tài)施加、增刪方面的問題，就目前來說，最為有效的解決方式為：通過ANSYS中所存在的死活單元功能來對于計算機(jī)本身的功能加以配合，通過該措施，能夠開發(fā)出具有針對性的大型鋼結(jié)構(gòu)施工過程的力學(xué)分析方式。ANSYS本身主要是利用若干個擁有激活、殺死功能的單元庫構(gòu)成，其軟件本身從本質(zhì)上來說，屬于有限元大型軟件。

2、施工力學(xué)分析方法

2.1大型構(gòu)件增加情況

對構(gòu)件增加情況予以有效歸納是對大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工過程施工力學(xué)分析的必要步驟和首要步驟。針對構(gòu)件增加情況，有學(xué)者做了如下歸納。

備注：水平直線——原始設(shè)計位置；粗虛線——施工過程的變形位置；點劃線——新增構(gòu)件；細(xì)虛線——已有構(gòu)件。

（1）若已有構(gòu)件未與新增構(gòu)件相連接，則可把節(jié)點設(shè)計坐標(biāo)看作新節(jié)點坐標(biāo)。（2）根據(jù)已有構(gòu)件設(shè)計長度│KL│和JK延長線方向確定新的節(jié)點坐標(biāo)O，見圖1a。（3）若JK代表新增構(gòu)件，但其沒有任何新增節(jié)點，則構(gòu)件長度等同于J、K 節(jié)點間變形后的間距，見圖1b。（4）JO1/JO2為新增構(gòu)件，皆根據(jù)情況2 確定，其中O1/O2代表同一節(jié)點，若JO1/JO2不相互重合，則可根據(jù)算術(shù)平均原則和O1/O2節(jié)點確定新增節(jié)點坐標(biāo)O，見圖1c。根據(jù)上述四大構(gòu)件新增情況，可以確定任一新增構(gòu)件的幾何位置和新增節(jié)點的空間坐標(biāo)。一般而言，新增節(jié)點坐標(biāo)O皆可由如下函數(shù)式表示出來：

式中——i方向的新增節(jié)點O的坐標(biāo)值；

——i方向的已有節(jié)點j的坐標(biāo)值；

——i方向的已有構(gòu)件ij的余弦值；

——第s根新增構(gòu)件的長度；

N——已有構(gòu)件與新增構(gòu)件間連接線的節(jié)點數(shù)目；

M——連接線經(jīng)過第j個已有節(jié)點的新增構(gòu)件數(shù)目。

2.2施工力學(xué)計算方法

通過對新增構(gòu)件的情況1、2進(jìn)行了新增構(gòu)件長度和建模長度完全相同的確定之后，又明顯的發(fā)現(xiàn)，新增構(gòu)件情況卻對于新增構(gòu)件本身的長度差異進(jìn)行了確定。通過這方面，能夠明顯的看出，大跨度鋼結(jié)構(gòu)本身在進(jìn)行施工過程中以及鋼結(jié)構(gòu)安裝期間，都必須要對以上的情況加以重視。此外，由于這類計算方式本身還存在著一定的局限性，那么就必須要針對大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工期間所呈現(xiàn)出的力學(xué)計算措施進(jìn)行全面深入的分析、研究，本文主要選擇了ANSYS5.7Software Package軟件平臺來展開了相應(yīng)的討論。

備注：水平直線——原始設(shè)計位置；虛線——施工過程的變形位置；點劃線——新增構(gòu)件

（1）如果說新增構(gòu)件和已有的構(gòu)件之間并沒有進(jìn)行連接，那么便可以直接利用坐標(biāo)設(shè)計單元激活的方式來達(dá)到計算的目的。（2）針對圖2a所示情況，新增單元JL與KJ同時生成，但除了JL密度取0外，一切參數(shù)皆保持不變。待構(gòu)件新增后，應(yīng)先還原構(gòu)件的實際密度，后展開計算。（3）針對圖2b所示情況，IJ/KL/JK皆同時生成，但JL彈性模量取最小值、JL 密度取0。待構(gòu)件新增后，應(yīng)先還原構(gòu)件的彈性模量和實際密度，后展開計算。（4）針對圖2c所示情況，O點坐標(biāo)應(yīng)采取O1/O2的算術(shù)平均，但某些特殊情況應(yīng)取最靠近設(shè)計坐標(biāo)位置的O1，即O點坐標(biāo)，而計算應(yīng)分步進(jìn)行，即采取圖2a所示情況完成初步計算→判定更靠近設(shè)計位置的坐標(biāo)點O1或O2→以最近點取代O點并連接單元→完成計算。增對上述各類單元增加情況，二次開發(fā)應(yīng)選定對應(yīng)的分支判斷準(zhǔn)則，并結(jié)合對應(yīng)的計算方法展開計算。

結(jié)語

綜上所述，對于大跨度鋼結(jié)構(gòu)本身的施工過程中，進(jìn)行完善的施工力學(xué)分析，有著極大的必要性。而在本文之中，主要針對大跨度鋼結(jié)構(gòu)本身所具有的各方面特性來進(jìn)行了全面詳細(xì)的探討，并且針對大跨度鋼結(jié)構(gòu)的完善，提出了疊加角度作為重要基礎(chǔ)的邊界轉(zhuǎn)換法以及位移法理論來達(dá)到強制約束的目的，通過該方式，能夠便于大跨度鋼結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析。

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