洛阳天堂塔钢结构施工三维仿真分析

洛阳天堂塔钢结构施工三维仿真分析
何伟，何容，李晓克，朱亚飞
(华北水利水电大学土木与交通学院，河南郑州450045)
[摘要]洛阳天堂塔是为保护洛阳市隋唐城天堂遗址而建设的钢结构建筑。天堂塔结构形式复杂，施工繁琐。为保证塔身结构施工安全，采用ANSYS软件建立了天堂塔三维有限元模型，考虑了自重、塔式起重机附着、施工荷载等，按设计施工顺序，进行了面向施工全过程仿真分析，研究了施工过程中的结构应力及其增量等变化规律。计算结果显示，施工期内钢梁应力较小，结构安全，因此施工工序是合理的。

内容摘抄：

1工程概况
洛阳市隋唐城天堂遗址位于洛阳市中州路与定鼎路交叉口东北角。为保护古文物并展示该遗址，拟在原唐故城定鼎门遗址上面建洛阳天堂塔，塔身设计为地上10层，总高度约73m，主体采用钢结构，屋面采用坡屋顶。为不破坏古文物中心区域地面，保护区中心地带直径约50m的空间设计为不落基础，不承担上部塔身荷载。上部结构荷载通过大跨度转换结构传递到遗址外围直径54m基础环梁上，以使天堂遗址区域得到完整的保护¨剖。主结构剖面如图1所示。钢塔下部转换桁架共12榀，每榀长22m，高8．2m，质量约144t，顶面标高为一0．550m，其上、下弦杆采用1 000mm×800mm×60mm×60ram的箱形截面，腹杆最大采用800mm×800mm×40mm×40mm的箱形截面，材质为Q420-D，次构件材质为Q345一c或Q235一B。主体结构在转换桁架以上采用钢框架结构，整体形状呈圆形，柱间在楼层处沿环向设置桁架，增加主体结构侧向及环向刚度，径向采用实腹式钢梁呈放射状布置。楼面采用现浇组合楼盖，各层挑檐和顶部屋面采用钢板楼盖。转换层采用箱形钢管桁架结构，转换层中心设上下2层箱形截面压力环，上层楼面采用现浇组合楼盖，下层楼面采用玻璃楼面。结构基础为桩基础，采用现浇混凝土灌注桩。主体结构桩基础上设基础环梁，为现浇预应力钢筋混凝土结构。

2施工方案设计
根据主体结构特点和施工方法，天堂塔可分为一0．550m以下桁架层及一0．550m以上塔桅结构2部分，各部分施工方案如下。

3天堂塔施工有限元模拟
天堂塔钢结构施工模拟采用ANSYS有限元分析软件，各构件均采用三维梁单元Beaml88模拟。该单元基于Timoshenko理论，并考虑了剪切变形的影响。

4施工模拟计算结果分析
工况1一工况10各工况的钢结构应力与位移极值如表1所示。

（略）

投稿会员：可爱莹