大跨度复杂空间钢结构施工全过程受力分析与监测

摘要

改革开放以来，我国的经济有了飞速的发展，各种新型结构不断创造出来且得到了很好的发展，并已经运用到各个领域，其中大跨度空间钢结构是发展应用最快的结构形式之一，如国家大剧院、国家游泳中心等标志性建筑。现价段对于大跨度空间钢结构的前期结构设计，就是单纯的对结构建造完成后的整体进行计算，对结构在施工过程中可能出现的一些不确定性因素考虑不多，这也是现在大跨复杂结构在施工过程中事故高发生率的主要原因之一。大跨度复杂结构由于造型很复杂、施工周期跨度较大，施工过程中各种不确定性因素可能引起结构内力和应力以及位移变化的影响很难估计，所以对大跨度空间钢结构的施工全过程进行数值模拟分析和监测，是非常有必要的。这样可以预测和跟踪结构在施工过程中的内力和应力及位移变化，保证结构的安全性和与设计的尽量一致性。　　主要从以下方面作了分析研究：　　1、介绍了大跨度空间钢结构的发展以及国内外的现状，并对复杂空间钢结构的优缺点进行介绍，然后介绍了本文的主要研究内容；　　2、分析介绍了空间钢结构的几种安装施工方法，简单介绍了每一种安装施工方法的优缺点，并对这几种安装方法进行了比较分析。然后结合庐江体育馆的工程状况，确定了适用于本工程的安装方法；　　3、介绍了施工过程分析理论与常用的几种数值分析方法，然后介绍了软件MIDAS/Gen的模拟分析原理，并对庐江县体育馆钢结构桁架安装施工的全过程进行了数值模拟；　　4、运用MIDAS/Gen软件对整体在自重作用下进行分析，选取最有代表性的第五榀桁架、第六榀桁架和第七榀桁架为一个单元进行全过程施工模拟分析，研究几个有代表性的测点的内力、应力和位移的变化，得出都在规范值之内，说明上述确定的安装方案是可行的；　　5、对实测应力应变及位移数据进行整理，然后与模拟分析结果作比较分析，得出结构施工全过程数值模拟的准确性与结构的安全性，并分析了两者存在的差别原因，为以后此类结构的研究提供了一定的参考。　　综上，本文对大跨度复杂空间钢结构施工全过程模拟分析与监测可以为以后同类结构的研究提供很好的参考。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 大跨度空间钢结构的分类及发展

1.3 本文研究的意义和主要内容

第二章 大跨度空间钢结构安装施工方法

2.1 施工安装方法概述

2.2 大跨度空间钢结构安装施工常用方法

2.3 大跨空间结构新颖安装方法

2.4 庐江县体育中心体育馆钢结构施工安装方法的选定

2.5 本章小结

第三章 大跨度空间钢结构施工阶段数值分析原理

3.1 施工力学基本理论

3.2 大跨度空间钢结构的实用计算方法

3.3 安装施工落架过程分析理论

3.4 MIDAS软件的施工分析原理

3.5 本章小结

第四章 庐江县体育中心体育馆施工全过程模拟分析

4.1 庐江县体育中心体育馆工程概况及特点

4.2 有限元模型的建立

4.3 施工过程模拟分析

4.4 本章小结

第五章 庐江体育馆大跨度钢结构应力应变及位移监测

5.1 庐江体育馆施工现场监测内容

5.2 庐江体育馆施工现场监测方案

5.3 庐江县体育中心体育馆实际施工监测数据分析和对比

5.4 数值模拟结果与监测结果产生差异的原因分析

5.5 监测对施工过程的作用

5.6 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 下一步的工作和展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果