大跨度空间网架结构施工过程优化分析及应用研究

摘要

近年来，国内外建造了许多大跨度钢结构建筑，在施工过程中出现了很多技术难点，主要体现在吊装，滑移，提升，顶升，合拢，卸载，监测等方面，为保证工程安全、经济、有效的完成，对这些技术难题很有必要进行深入研究。本文以西安火车北站主站房第二分区屋面网架为工程背景，通过阅读国内外相关资料、文献，深入工程实践，进行相关调研，全面了解大跨度空间屋面网架钢结构施工过程详细情况。以施工安装方法为依据，首先进行网架吊装模拟分析验算，进而进行吊装就位模拟分析验算，最后重点研究大跨度空间屋面网架钢结构卸载。针对已有研究中尚未深入或涉及的内容以及研究中的不足之处，理论联系实际，提出自己的看法，并应用于实践，同时及时总结相应成果与见解，以成功有效地解决工程中的实际问题，为结构卸载提供理论和实际的支持，为施工者积累经验，也为今后同类工程的设计与施工提供经验和很好的参考实例。
　　 本文主要研究以下内容：
　　 (1)根据屋面网架结构特点以及网架分块吊装单元的划分布置，以结构形式、单元质量相似为准则，从中选取典型的网架分块吊装单元，分别进行分块单元吊装模拟分析验算和吊装就位模拟分析验算，确保施工过程中屋面网架结构安全以及安装工作的顺利进行。
　　 (2)大跨度空间屋面网架钢结构卸载方案研究：以西安火车北站主站房第二分区大跨度空间屋面网架为原型，利用MIDAS/Gen有限元分析软件建立计算模型(包含胎架支撑体系)，在此基础上选用三种不同的卸载方案，对卸载过程进行模拟计算，根据模拟计算得到的屋面网架结构受力、变形变化及支撑胎架的受力、变形结果，分析不同卸载方案对胎架支撑受力及网架结构内力的影响，进而分析得出最佳的卸载方案，以指导实际工程。
　　 (3)最优卸载方案实施过程跟踪检测：将计算分析得出的最优卸载方案，应用于西安火车北站主站房第二分区大跨度空间屋面网架，进行卸载运用，实时分析卸载过程中及卸载完成后屋盖网架和胎架的挠度和应力，每进行一步卸载，及时监测并分析处理观测数据，并和计算结果进行对比分析，以检验和论证卸载方案的安全性和可行性。
　　 (4)针对卸载的整个过程可能出现的安全问题，提出一些安全监测应急处理预案，以科学指导施工，保证结构顺利安装，避免安全事故的产生，同时总结大跨度空间屋面网架钢结构卸载的施工经验。