梅江会展中心钢结构施工中预应力内张拉模拟分析

梅江会展中心钢结构施工中预应力内张拉模拟分析
田娥1，戴立先2，吕黄兵2，李毅2，李立新1
(1.北京联合大学机电学院，北京100020；2.中建钢构有限公司，广东深圳518040)
[摘要]对天津梅江会展中心屋架预应力结构和网架索结构的同步张拉过程进行模拟分析，分析验证被张拉的拉索下料长度以及拉索端部节点的强度是否满足要求，得到每次张拉过程中所需的张拉值及每次张拉完成后主体结构应力和变形值。采用该方法模拟预应力索张拉过程，可改善原张拉过程需不断调整张力的施工方法，极大地提高张拉施工的工作效率，降低施工成本。在张拉施工后表明，张拉后结构的实际值与张拉数值模拟的理论值较接近，因此本方法在张拉钢结构工程中可行。

内容摘抄：

1工程概况
天津梅江会展中心二期钢结构总建筑面积279 698m2。金属屋面约6万m2；其顶层为大跨度悬挑预应力钢桁架结构和网架结构，在屋架部位共有6榀桁架的上弦穿入拉索。有24根轴线上弦杆中穿人7 x 121拉索，单根拉索长约37m。拉索材料采用外包双层PE高强度冷拔镀锌钢丝拉索，抗拉强度≥1 670MPa，钢索抗拉弹性模量E≥1．9×105MPa．结构三维效果如图1所示。
2张拉过程数值模拟重点及难点分析
在对结构的张拉数值模拟过程中，应重点考虑以下几点：①预应力张拉过程中，预应力钢结构从结构的拼装，到预应力张拉完成以及最后支撑架的拆除，应考虑被张拉的结构经历了不同的受力状态；②张拉结构拉索的下料长度必须根据节点及结构的工作荷载进行精确模拟，才能控制拉索的长度和精度，只有拉索制作的精度满足要求，张拉完成后的结构才有可能达到设计要求的预应力状态；③由于拉索端部节点汇交的杆件比较多，受力大，构造复杂，受力部位非常关键，应进行精确的施工模拟分析。

3张拉端节点设计分析
为了分析张拉端节点在张拉和使用过程中的安全性，需要对其进行有限元分析。采用通用有限元分析软件ANSYS,选用的单元为Solid45,每个单元有8个节点，每个节点有3个自由度。分析时采用国际单位制。网格划分采用自由网格划分技术，它会根据计算模型的实际外形自动地决定网格的疏密。拉索端部节点如图2所示，张拉端节点计算分析如图3所示。

4预应力张拉模拟分析
钢结构安装采用地面分段制作、高空拼装的方法。待钢结构拼装完成后，穿入拉索，张拉。张拉分两级，第l级张拉到控制应力的50％，然后拆除支撑胎架，进行第2级张拉，张拉到控制应力的105％。

（略）

投稿会员：可爱莹