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        大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工工程的結(jié)構(gòu)分析

        2015-03-21 08:32:23劉海川
        河南建材 2015年2期
        關(guān)鍵詞:跨度力學(xué)鋼結(jié)構(gòu)

        劉海川

        河北中房鋼結(jié)構(gòu)有限公司(072750)

        大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工工程的結(jié)構(gòu)分析

        劉海川

        河北中房鋼結(jié)構(gòu)有限公司(072750)

        這里對(duì)大跨度鋼結(jié)構(gòu)的施工力學(xué)原理進(jìn)行了分析,并結(jié)合具體的實(shí)例介紹了大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工過(guò)程。

        大跨度鋼結(jié)構(gòu);結(jié)構(gòu)分析;分析

        與其他材料相比,鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性更高,可以實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。大跨度鋼結(jié)構(gòu)安裝存在一定的困難,設(shè)計(jì)不合理和安裝不合理都會(huì)導(dǎo)致大跨度鋼結(jié)構(gòu)變形,造成大跨度鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性下降。

        1 大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工力學(xué)分析

        1)施工力學(xué)原理

        大跨度鋼結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行階段性焊接安裝。在安裝過(guò)程中,如何保證每個(gè)階段的連續(xù)性是施工中必須解決問(wèn)題。階段性受力不等是大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工中的主要特點(diǎn)之一,因此階段施工會(huì)對(duì)相鄰階段的受力分析和安裝造成一定影響。這要求對(duì)建筑施工過(guò)程進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)、計(jì)算、檢測(cè)和記錄。計(jì)算公式為:①拉格朗日列式:鋼結(jié)構(gòu)主要用于連接較大的跨度空間,根據(jù)拉格朗日列式對(duì)其進(jìn)行受力分析,采取合理的焊接和安裝方式,控制其變形。拉格朗日列式通過(guò)描述物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析質(zhì)點(diǎn)位置,從而確定中心點(diǎn)坐標(biāo),使焊接位置和裝配位置更加合理,防止傾斜。②ANSYS:ANSYS通過(guò)對(duì)大跨度鋼結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力進(jìn)行動(dòng)態(tài)處理和分析,從而得出正確的設(shè)計(jì)和施工數(shù)據(jù)。

        2)大跨度鋼結(jié)構(gòu)的施工特點(diǎn)大跨度鋼結(jié)構(gòu)會(huì)由于受力過(guò)大而出現(xiàn)變形。因此,施工中控制變形成為主要問(wèn)題之一。大跨度鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗彎和抗剪的能力較差,張拉力的分布狀態(tài)使其幾何構(gòu)形只能處于最小的幾何形態(tài)。荷載作用于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件將產(chǎn)生一定的變形以達(dá)到受力平衡。根據(jù)施工材料不同,大跨度鋼結(jié)構(gòu)可分為剛性結(jié)構(gòu)、柔性結(jié)構(gòu)和半剛性結(jié)構(gòu),因此在施工方法和受力上這三種結(jié)構(gòu)具有差異性。現(xiàn)階段隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展,大跨度鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為施工的主要材料,但大跨度鋼結(jié)構(gòu)安裝較為復(fù)雜,因此安裝人員應(yīng)了解這一特點(diǎn)并采取必要的措施。

        2 大跨度鋼結(jié)構(gòu)的施工力學(xué)分析方法

        大跨度鋼結(jié)構(gòu)的施工力學(xué)分析主要針對(duì)新增構(gòu)件。根據(jù)施工力學(xué)分析產(chǎn)生的變形,根據(jù)新增構(gòu)件尺寸判斷構(gòu)件的位置準(zhǔn)確度,通過(guò)調(diào)整變形確保其穩(wěn)定性。具體施工設(shè)計(jì)中,可繪制設(shè)計(jì)原理施工圖,并對(duì)進(jìn)行相應(yīng)的受力分析,制定變形部位采取有效的方案,確保施工穩(wěn)定性。由于新增構(gòu)件同已安裝構(gòu)件的長(zhǎng)度不同,且存在一定的位置關(guān)系,因此可結(jié)合設(shè)計(jì)原理和最新設(shè)計(jì)軟件對(duì)其進(jìn)行分析,從而計(jì)算出構(gòu)件的變形大小。

        3 實(shí)例分析

        我們通過(guò)具體的實(shí)例對(duì)大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工進(jìn)行分析,以減少施工變形。以大跨度鋼結(jié)構(gòu)的兩端固定梁為分析對(duì)象,固定梁多選擇H型鋼,研究對(duì)象的跨度為24m,尺寸為600×180×8×8??紤]到所用H型鋼尺寸較大,鋼結(jié)構(gòu)梁自身重量會(huì)對(duì)施工造成一定影響,因此均布荷載按40 kN/m計(jì)算。大跨度鋼結(jié)構(gòu)采用分段施工和分段計(jì)算方式,我們將H型鋼分為九段,兩端為固定端。采用由外向內(nèi)的對(duì)稱式施工方式,施工被分成五個(gè)步驟完成。對(duì)稱施工能夠提高鋼結(jié)構(gòu)梁的穩(wěn)定性,施工至跨中段處合攏,表示完成施工。由于施工各個(gè)步驟鋼結(jié)構(gòu)梁的結(jié)點(diǎn)處會(huì)受到大小不同的應(yīng)力,因此可對(duì)其進(jìn)行模擬計(jì)算,分析應(yīng)力變化。

        在安裝施工過(guò)程中,越靠近中段,應(yīng)力越大,說(shuō)明越靠近中段部位鋼結(jié)構(gòu)梁越易發(fā)生變形。在同一施工階段,施工按從外固定端到內(nèi)部無(wú)支撐端的對(duì)稱順序進(jìn)行,因此位形曲線下移說(shuō)明處于施工階段的鋼梁變形對(duì)已施工完成的鋼梁會(huì)造成一定的影響,導(dǎo)致已施工完成的鋼梁發(fā)生更大的變形。為解決施工變形問(wèn)題,可采用預(yù)起拱的方式設(shè)計(jì)安裝階段依照水平直線進(jìn)行,以提高安裝效率。在這個(gè)過(guò)程中,鋼結(jié)構(gòu)自重導(dǎo)致的變形較小,可以忽略不計(jì)。但在設(shè)計(jì)過(guò)程中,要嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行,對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和記錄,盡量減小施工過(guò)程由于不合理設(shè)計(jì)而導(dǎo)致的變形。

        4 總結(jié)

        隨著建筑機(jī)械行業(yè)的快速發(fā)展,大跨度鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用變得廣泛。大跨度鋼結(jié)構(gòu)具有施工復(fù)雜、工程量大的特點(diǎn),為保證穩(wěn)定性和安全性,應(yīng)對(duì)其進(jìn)行必要的結(jié)構(gòu)分析。以提高施工質(zhì)量,使大跨度鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用更加廣泛。

        [1]潘多忠.大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工力學(xué)分析及應(yīng)用研究[D].華南理工大學(xué),2011(6).

        [2]王馳.大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工過(guò)程的結(jié)構(gòu)分析方法研究[J].中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu),2013(5).

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