某钢屋盖结构整体提升技术数值模拟方法及一体化有限元分析.pdf

[摘要]目前整体提升作为一种新颖的施工技术在大跨度屋盖结构施工中逐渐得到应用。采用一体化建模、全过程分析技术，对国内某钢屋盖施工提升全过程进行了数值模拟。文中通过迭代计算法获得了提升过程各阶段拉索的索力变化和提升吊点的标高，指出了卸索过程中索力对相邻支座反力的影响。本文的研究表明一体化建模、全过程分析方法可以精确地实现屋盖结构整体提升过程的形与力的控制，对实际工程具有切实的指导意义。[关键词]屋盖；钢结构；提升；一体化建模；数值模拟

内容摘抄：

1工程概况
1.1工程介绍
图1为国内某双塔楼屋盖结构，其中巨型钢屋盖屋架的平面布置近似呈扇形，由纵横相交的主次桁架组成，并沿主桁架方向分为单层网架区域和双层网架区域。总面积约为5000m2,安装就位后最高点标高约98.6m。屋面荷载通过铺设在屋盖上的压型钢板传递给主次桁架，并由主桁架两侧的支座传递给两侧的混凝土塔楼。

1.2整体提升施工方案
该巨型屋盖拟采用地面拼装、整体提升技术，并在到达指定高度后与两侧塔楼连接，总提升高度约为92.1m。共布置12个吊点和105个地面临时胎架，其中吊点均位于屋盖桁架的上弦节点，而胎架支撑点则位于桁架的下弦节点，吊点和胎架的布置如图2所示。吊索的上端通过千斤顶与塔楼顶部的提升架相连。

2一体化有限元分析模型
2.1有限元模型
采用通用有限元软件ANSYS12.1对屋盖的整体提升过程进行数值化自动模拟，有限元模型如图3所示。如前所述，整体结构有限元模型由巨型屋盖、提升拉索、临时胎架及提升架等组成，其中屋盖的桁架杆件均采用梁单元Beam188模拟，拉索采用杆单元Link10模拟，并设置为只拉不压属性。预设在地面上的临时胎架同样通过Link10模拟，所不同的是将Link10的单元属性设置为只压不拉。如此，通过给拉索单元降温，可以使得拉索单元收缩，从而模拟整个屋盖的提升过程，观察屋盖提升过程各胎架的支持力的变化以及脱离顺序。

3结果分析
按照以上方法对提升全过程进行数值模拟，计算结果如图5~6所示。图5表示提升过程中拉索的拉力变化曲线，图6表示4个典型位置的胎架支撑力的变化曲线。通过分析图示计算结果发现，在开始提升阶段，随着12根拉索的索力逐渐增大，胎架的支撑力迅速下降，且周围胎架（胎架1和胎架3)的支撑力相比于中间胎架（胎架2和胎架4）下降更为迅速。当所有胎架的反力减小至零时，拉索的拉力保持恒定，此时屋盖已经脱离胎架，并进入正式提升阶段。其中位于扇形外侧圆弧端的6号拉索和12号拉索的索力较大，约为5260kN和4000kN。

（略）

投稿会员：巧克力布丁