大跨钢结构卸载期间的受力分析与安全监测

摘要

近年来,随着建筑业的不断发展,大跨钢结构凭借其优美的造型和良好的经济性,在国内得到了广泛的发展和运用。但大跨钢结构施工复杂,且施工阶段荷载与设计阶段荷载差距较大,尤其是在卸载阶段结构发生损伤和破坏的危险性更大。目前施工阶段受力分析尚不完善,不易保证结构在施工阶段的安全性,因此通过施工过程受力分析与施工监测,研究大跨钢结构的力学特性是非常必要的。
　　本文以大跨钢结构施工力学性能分析与健康监测为关键技术,借助有限元分析软件,结合施工安全需要展开相关研究,论文的主要研究内容及结果如下:
　　(1)以鄂尔多斯体育中心游泳馆项目为依托,根据其实际卸载过程,采用有限元软件 MIDAS/Gen,利用等效杆端位移法对其卸载全过程进行仿真分析。通过模拟数据可知,该卸载方案不会引起结构大幅度振动以及内力和位移的突变,是合理的卸载方式。
　　(2)通过模拟得到卸载各阶段上部结构的挠度和应力,并对数据进行整理分析得出,整个卸载过程中上部结构受力满足强度、刚度的要求,结构整体应力比较小,结构安全储备高。
　　(3)根据有限元分析结果,结合屋面桁架的结构特点,制定出包括应力监测与挠度监测在内合理的监测方案。采用静力水准仪与光纤光栅传感器对结构进行监测,得出结构关键部位的挠度、应力等相关数据,对比分析卸载过程有限元模拟值与实际监测值,发现除个别点外,有限元模拟值普遍大于实际监测值,且数值符合程度较好,验证了有限元模拟分析的正确性与准确性,保障了施工质量和安全。
　　钢结构卸载分析类别广泛,本文仅针对鄂尔多斯体育中心游泳馆钢结构屋盖的卸载过程进行了分析,为类似大跨钢结构工程卸载施工提供了重要的理论与实践意义。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 大跨钢结构的发展与应用

1.3 大跨钢结构监测技术研究进展

1.4 本文研究的主要内容

2 施工过程的力学分析原理及依据

2.1 施工力学概述

2.2 时变钢结构施工力学原理

2.3 MIDAS软件施工模拟分析

2.4 本章小结

3 鄂尔多斯体育中心游泳馆卸载过程受力模拟分析

3.1 工程概况

3.2 卸载概述

3.3 有限元模型的建立

3.4 卸载过程模拟分析

3.5 本章小结

4 鄂尔多斯体育中心游泳馆卸载监测

4.1引言

4.2 卸载阶段应力应变监测

4.3 卸载阶段挠度监测

4.4 监测结果及分析

4.5 本章小结

5 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 展望

参考文献

附录

在学研究成果

致谢