大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工工程的結(jié)構(gòu)分析

劉海川

河北中房鋼結(jié)構(gòu)有限公司（072750）

大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工工程的結(jié)構(gòu)分析

劉海川

河北中房鋼結(jié)構(gòu)有限公司（072750）

這里對(duì)大跨度鋼結(jié)構(gòu)的施工力學(xué)原理進(jìn)行了分析，并結(jié)合具體的實(shí)例介紹了大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工過程。

大跨度鋼結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)分析；分析

與其他材料相比，鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性更高，可以實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。大跨度鋼結(jié)構(gòu)安裝存在一定的困難，設(shè)計(jì)不合理和安裝不合理都會(huì)導(dǎo)致大跨度鋼結(jié)構(gòu)變形，造成大跨度鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性下降。

1 大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工力學(xué)分析

1）施工力學(xué)原理

大跨度鋼結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行階段性焊接安裝。在安裝過程中，如何保證每個(gè)階段的連續(xù)性是施工中必須解決問題。階段性受力不等是大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工中的主要特點(diǎn)之一，因此階段施工會(huì)對(duì)相鄰階段的受力分析和安裝造成一定影響。這要求對(duì)建筑施工過程進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)、計(jì)算、檢測(cè)和記錄。計(jì)算公式為:①拉格朗日列式:鋼結(jié)構(gòu)主要用于連接較大的跨度空間,根據(jù)拉格朗日列式對(duì)其進(jìn)行受力分析，采取合理的焊接和安裝方式，控制其變形。拉格朗日列式通過描述物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析質(zhì)點(diǎn)位置，從而確定中心點(diǎn)坐標(biāo)，使焊接位置和裝配位置更加合理，防止傾斜。②ANSYS:ANSYS通過對(duì)大跨度鋼結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力進(jìn)行動(dòng)態(tài)處理和分析，從而得出正確的設(shè)計(jì)和施工數(shù)據(jù)。

2）大跨度鋼結(jié)構(gòu)的施工特點(diǎn)大跨度鋼結(jié)構(gòu)會(huì)由于受力過大而出現(xiàn)變形。因此，施工中控制變形成為主要問題之一。大跨度鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗彎和抗剪的能力較差，張拉力的分布狀態(tài)使其幾何構(gòu)形只能處于最小的幾何形態(tài)。荷載作用于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件將產(chǎn)生一定的變形以達(dá)到受力平衡。根據(jù)施工材料不同，大跨度鋼結(jié)構(gòu)可分為剛性結(jié)構(gòu)、柔性結(jié)構(gòu)和半剛性結(jié)構(gòu)，因此在施工方法和受力上這三種結(jié)構(gòu)具有差異性?，F(xiàn)階段隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，大跨度鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為施工的主要材料,但大跨度鋼結(jié)構(gòu)安裝較為復(fù)雜，因此安裝人員應(yīng)了解這一特點(diǎn)并采取必要的措施。

2 大跨度鋼結(jié)構(gòu)的施工力學(xué)分析方法

大跨度鋼結(jié)構(gòu)的施工力學(xué)分析主要針對(duì)新增構(gòu)件。根據(jù)施工力學(xué)分析產(chǎn)生的變形，根據(jù)新增構(gòu)件尺寸判斷構(gòu)件的位置準(zhǔn)確度，通過調(diào)整變形確保其穩(wěn)定性。具體施工設(shè)計(jì)中，可繪制設(shè)計(jì)原理施工圖，并對(duì)進(jìn)行相應(yīng)的受力分析，制定變形部位采取有效的方案，確保施工穩(wěn)定性。由于新增構(gòu)件同已安裝構(gòu)件的長(zhǎng)度不同,且存在一定的位置關(guān)系，因此可結(jié)合設(shè)計(jì)原理和最新設(shè)計(jì)軟件對(duì)其進(jìn)行分析，從而計(jì)算出構(gòu)件的變形大小。

3 實(shí)例分析

我們通過具體的實(shí)例對(duì)大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工進(jìn)行分析，以減少施工變形。以大跨度鋼結(jié)構(gòu)的兩端固定梁為分析對(duì)象，固定梁多選擇H型鋼，研究對(duì)象的跨度為24m，尺寸為600×180×8×8。考慮到所用H型鋼尺寸較大，鋼結(jié)構(gòu)梁自身重量會(huì)對(duì)施工造成一定影響，因此均布荷載按40 kN/m計(jì)算。大跨度鋼結(jié)構(gòu)采用分段施工和分段計(jì)算方式，我們將H型鋼分為九段，兩端為固定端。采用由外向內(nèi)的對(duì)稱式施工方式，施工被分成五個(gè)步驟完成。對(duì)稱施工能夠提高鋼結(jié)構(gòu)梁的穩(wěn)定性，施工至跨中段處合攏，表示完成施工。由于施工各個(gè)步驟鋼結(jié)構(gòu)梁的結(jié)點(diǎn)處會(huì)受到大小不同的應(yīng)力，因此可對(duì)其進(jìn)行模擬計(jì)算，分析應(yīng)力變化。

在安裝施工過程中，越靠近中段，應(yīng)力越大，說明越靠近中段部位鋼結(jié)構(gòu)梁越易發(fā)生變形。在同一施工階段，施工按從外固定端到內(nèi)部無(wú)支撐端的對(duì)稱順序進(jìn)行，因此位形曲線下移說明處于施工階段的鋼梁變形對(duì)已施工完成的鋼梁會(huì)造成一定的影響，導(dǎo)致已施工完成的鋼梁發(fā)生更大的變形。為解決施工變形問題，可采用預(yù)起拱的方式設(shè)計(jì)安裝階段依照水平直線進(jìn)行，以提高安裝效率。在這個(gè)過程中，鋼結(jié)構(gòu)自重導(dǎo)致的變形較小,可以忽略不計(jì)。但在設(shè)計(jì)過程中，要嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和記錄，盡量減小施工過程由于不合理設(shè)計(jì)而導(dǎo)致的變形。

4 總結(jié)

隨著建筑機(jī)械行業(yè)的快速發(fā)展，大跨度鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用變得廣泛。大跨度鋼結(jié)構(gòu)具有施工復(fù)雜、工程量大的特點(diǎn)，為保證穩(wěn)定性和安全性，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行必要的結(jié)構(gòu)分析。以提高施工質(zhì)量，使大跨度鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用更加廣泛。

[1]潘多忠.大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工力學(xué)分析及應(yīng)用研究[D].華南理工大學(xué),2011(6).

[2]王馳.大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工過程的結(jié)構(gòu)分析方法研究[J].中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu),2013(5).