跨度平面鋼桁架施工穩(wěn)定性控制

李俊

摘 要：最近幾年，我國的建筑行業(yè)在不斷的發(fā)展，所以建筑形式也越來越多樣化，鋼結(jié)構(gòu)在建筑施工的過程中能夠體現(xiàn)出非常明顯的優(yōu)勢，其自重小，同時施工的效率也高，這種結(jié)構(gòu)重復(fù)利用率也非常高，所以在建筑結(jié)構(gòu)施工中得到了非常廣泛的支持和應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：大跨度鋼結(jié)構(gòu)；桁架施工；穩(wěn)定性；控制

1 引言

當(dāng)今的大跨度結(jié)構(gòu)在外形上存在著一定的復(fù)雜性，同時在施工中還使用了較為新穎的技術(shù)和材料，所以如果繼續(xù)使用傳統(tǒng)的施工方法就無法很好的保證施工的順利完成，當(dāng)前從國外也引進了很多新的材料和新的技術(shù)，所以也給我國的大跨度結(jié)構(gòu)安裝奠定了良好的基礎(chǔ)，此外當(dāng)前機械設(shè)備性能不斷完善，計算機技術(shù)也在這一過程中得到了較為廣泛的應(yīng)用，所以大跨度結(jié)構(gòu)的安裝形式也呈現(xiàn)出了多樣化的發(fā)展趨勢。

2 大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的新特點

2.1 結(jié)構(gòu)形式更加的靈活多變，在大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工的過程中出現(xiàn)了各種新的結(jié)構(gòu)形式，同時還出現(xiàn)了組合結(jié)構(gòu)，比如泡沫理論基礎(chǔ)上建造起來的多面體空間剛架結(jié)構(gòu)形式或者是扭曲空間的桁架結(jié)構(gòu)等等。

2.2 在當(dāng)前的建筑施工中，預(yù)應(yīng)力施工應(yīng)用的范圍越來越廣，同時在這一過程中也出現(xiàn)了索穹頂、張拉結(jié)構(gòu)和索膜結(jié)構(gòu)等等，而在當(dāng)前的大跨度空間結(jié)構(gòu)當(dāng)中呢鞥狗使用這種技術(shù)一方面使得結(jié)構(gòu)的合理性和新穎性更強，同時在這一過程中如果能夠配合拉索，就可以形成比較科學(xué)合理的斜拉結(jié)構(gòu)體系和預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系，這種新型的結(jié)構(gòu)在運行的過程中可以對原來的受力狀態(tài)進行適當(dāng)?shù)母倪M，同時也降低了內(nèi)力的峰值，結(jié)構(gòu)自身的剛度也得到了保證，其所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益和社會效益都十分的顯著。

2.3 現(xiàn)代的鋼結(jié)構(gòu)空間中一般都會對建筑的生態(tài)性和環(huán)保性十分重視。為了更好的呈現(xiàn)建筑的整體效果，在施工的過程中采用了較為復(fù)雜的節(jié)點形式，所以在這樣的情況下也就使得設(shè)計的難度更大，構(gòu)件的數(shù)量和截面的形式也有所增加，此外，這些截面的大小各不相同，所以這樣一來就使得施工單位的放樣工作遇到了很大的阻礙，對于一些彎扭構(gòu)件還要進行非常嚴(yán)格的分析和研究才能更好的保證施工的質(zhì)量和效果。

2.4 構(gòu)件加工的難度有所增加，同時對加工的精度也有了更加嚴(yán)格的要求。在我國，這種工程占據(jù)著十分重要的位置，工程的質(zhì)量一定要滿足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和要求，所以這樣一來也使得現(xiàn)場施工中的難度日益增大?，F(xiàn)場焊接的過程中需要完成非常多的工作，施工技術(shù)上的難度也有所提升，在工程建設(shè)的過程中必須要首先完成預(yù)拼裝工作，此外現(xiàn)場需要完成的焊接工作非常多，因為這種結(jié)構(gòu)相對較為新穎，同時跨度也比較大，所以為了可以更好的體現(xiàn)其經(jīng)濟性和安全性，一定要采用先進可靠的技術(shù)來完成施工環(huán)節(jié)。

3 鋼桁架施工需考慮的主要事項

3.1 現(xiàn)場組拼

在建筑施工的過程中，機械的吊裝水平在不斷的改進和提升，大噸位的鋼構(gòu)件吊裝機械在性能上更加的優(yōu)秀，所以也可以更好的滿足當(dāng)今施工的標(biāo)準(zhǔn)和要求，所以在施工的過程中，我們也可以根據(jù)實際的需要增加一定的地面拼裝工作，這樣也就減少了高空中的作業(yè)量，這也成了鋼結(jié)構(gòu)施工的一個非常關(guān)鍵的發(fā)展方向，地面拼接的方式對完善施工的質(zhì)量和水平也有著十分重要的意義。

3.2 盡快形成剛性單元

鋼桁架在安裝就位結(jié)束之后，應(yīng)該立即安裝和其相連的結(jié)構(gòu)，這樣才能使其形成一個相對較為完整的結(jié)構(gòu)，這樣才能更好的避免施工過程中出現(xiàn)比較嚴(yán)重的質(zhì)量和安全事故。

3.3 安全施工分析驗算

在鋼桁架施工的時候一方面要完成平面內(nèi)的強度和剛度以及穩(wěn)定性的分析工作，另一方面也要對平面外屈曲的穩(wěn)定性進行全面的分析，如果打垮度桁架運行中已經(jīng)無法很好的保證結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性的時候，我們就應(yīng)該采取一些有效的措施對結(jié)構(gòu)予以有效的加固。在施工中可以采取的措施有；多點吊裝，就近設(shè)置臨時支撐；臨時就位的時候要科學(xué)合理的設(shè)置纜風(fēng)繩。

3.4 施工穩(wěn)定分析特點

大跨度鋼桁架在應(yīng)用的過程中應(yīng)要考慮到多方面因素對其性能的影響，在施工的過程中，大跨度鋼桁架一般要承受自重和施工過程中所產(chǎn)生的負(fù)載，所以在大跨度鋼桁架施工中一定要充分的考慮承載力不及其在使用狀態(tài)下的受力特征，只有這樣，才能更好的保證結(jié)構(gòu)自身的安全性和穩(wěn)定性。

4 鋼桁架吊裝施工穩(wěn)定性分析

由于采用特征值屈曲的線性屈曲理論對結(jié)構(gòu)平面外的穩(wěn)定分析無法考慮結(jié)構(gòu)受載后的變形和幾何初始缺陷對平衡狀態(tài)的影響，因此很有必要采取非線性屈曲分析對大跨度鋼桁架平面外穩(wěn)定進行分析。桁架結(jié)構(gòu)平面外整體穩(wěn)定性計算是一個比較復(fù)雜的問題，可應(yīng)用有限元軟件計算其平面失穩(wěn)荷載，進而判斷吊裝方案的可行性。

大跨度鋼結(jié)構(gòu)體系穩(wěn)定極限承載力確定：按照考慮幾何非線性的有限元法（即荷載-位移全過程分析）進行計算，分析中材料為彈塑性，通過分析求得的第一個臨界點處的荷載值，即可作為穩(wěn)定極限承載力。大跨度鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定容許承載力應(yīng)不大于極限承載力除以安全系數(shù)K，安全系數(shù)K取2.0。

5 工程實例

鋼結(jié)構(gòu)的鋼桁架使用的鋼材為Q345系，其用Q235B鋼材作支架、支撐、預(yù)埋件。對于其所使用的焊條，其型號需能匹配主體金屬，如果主體為Q345B，則其焊條可用E50xx型，次結(jié)構(gòu)為Q235鋼則焊條用E43xx型。普通螺栓連接為C級，高強螺栓則需符合高10.9級。

5.1 總體施工方案初步選擇

施工安裝方向：從軸線開始往軸線方向逐步推進施工。每榀平面鋼桁架總長41m，分為2段在制造廠加工完成，在其安裝就位正投影地面處進行組裝，組裝結(jié)束后采用1臺汽車吊吊裝并進行就位固定安裝。每榀主梁安裝結(jié)束后，應(yīng)盡快安裝與其相連的鋼次梁，確保主梁與鋼次梁形成穩(wěn)固的剛性單元體系。

5.2 鋼桁架穩(wěn)定性分析

5.2.1 鋼桁架吊裝過程中穩(wěn)定性分析鋼桁架吊裝

利用有限元軟件進行非線性分析，在按照上述圖示狀況進行吊裝時，其第一階屈曲模態(tài)所對應(yīng)非線性屈曲分析的載荷屈曲因子λ=10.7，穩(wěn)定安全系數(shù)K大于2.0，說明此桁架在吊裝過程中穩(wěn)定性滿足安全施工要求。

5.2.2 鋼桁架就位后穩(wěn)定性分析鋼桁架安裝就位

鋼桁架就位時，鋼桁架兩端都固定在混凝土牛腿上設(shè)置的盆式鋼支座上，中間側(cè)向鋼次梁未安裝。

未采取加固措施時，對鋼桁架進行第一階屈曲模態(tài)下的非線性屈曲分析：在此狀態(tài)下桁架第一階屈曲模態(tài)所對應(yīng)非線性屈曲分析的載荷屈曲因子λ=0.75，穩(wěn)定安全系數(shù)K小2.0，說明此工況會導(dǎo)致桁架產(chǎn)生平面外失穩(wěn)，滿足不了安全施工要求，需要采取措施控制其不致產(chǎn)生平面外失穩(wěn)現(xiàn)象。

結(jié)束語

在施工過程中，考慮鋼桁架只承受其自重和較小的施工荷載，在無其他恒載與活載的條件下，可以充分利用其實際承載力較小的特點對施工過程中的穩(wěn)定性進行分析，并對穩(wěn)定性控制提供合理的控制措施，以利于節(jié)約資源，提高效益?！?/p>

參考文獻

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