大型复杂钢结构建筑施工力学问题及分析方法

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1、大型复杂钢结构建筑施工力学问题及分析方法大型复杂钢结构建筑施工力学问题及分析方法钢结构在自重以及承重的结构上，由于恒荷载作用从而产生内力 和形变，在与其他荷载效应组合的过程中，会导致较高的安全风险。 施工力学主要为几何时变、材料时变和边界时变。本文进行分析与研 究，以减少几何、材料和边界时变。钢结构;分析;力学 近年来，许多的大型复杂钢结构建筑应运而生，如国家体育场 鸟 巢、国家大剧院、CCTV新台址主楼等建筑，均属于大型复杂钢结构建 筑。这些大型钢结构建筑，在施工过程中，其结构内力变化的过程， 十分复杂，施工的 路径 以及 时间 效应，在建筑完成时的受力状 态，以及几何形态的影响是十分明显。

2、一、施工力学问题简述大型复杂钢结构建筑在施工过程中，施工人员很少对结构的受力 性能进行分析。实际上钢结构在建筑中的自重、装饰承载以及围护结 构等恒荷载，在施工过程中逐渐施加在建筑的结构上，在施工结束时 的恒荷载作用下，容易产生内力变形，是由于施工过程依次累加形成 的，这种恒荷载的大小与分布的规律，与施工 路径 与 时间 有密切 的联系。所以在施工 路径 与 时间 效应下，其引起的内力以及变形 对结构的影响较大时，尤其是那些大型的复杂的钢结构建筑，容易引 起十分严重的安全问题，会导致结构的时变、边界的时变以及材料的 时变，当这些时变剧烈时，会引起结构稳定性的丧失，破坏建筑的结 构，甚至造成建筑坍

3、塌事件。钢结构建筑施工过程中，整个结构的钢 度、几何形态、边界、荷载等条件的形成，是依据先后的顺序产生 的，恒荷载随着建筑成长形成的，在这个过程中， 路径 和 时间 效 应是影响施工与使用阶段受力性能的重要因素。随着我国许多的大型 复杂钢结构建筑的出现，这些建筑在施工过程中出现了许多新的亟待 解决的力学问题，这些问题通过目前现有的方法无法得到有效解决， 在理论上属于学科前沿的问题，在应用的过程中，随着工程技术的发 展，是我国科技发展的一个重要研究方向。二、施工力学分析及解决策略2.1 结构施工跟踪分析 大型建筑物的建筑过程，是动态的，在这个过程中，建筑依次生 成，材料依序成型，荷载也逐渐增强，

4、边界渐渐形成。竣工后，结构 的内力与变形，是建筑物在施工过程中依次累加的结果，通过 路径 与 时间 的效应，相互之间产生密切关联。在这个过程中，结构不断 变化，除了构件以外，还需要安装一些需要被拆除的临时撑，随着时 间的推移，受力不断增加或缩减，力学需要不断的拓展，求解区域修 改结构的刚度矩阵。2.2 施工变形预调值一些大型的倾斜高层钢结构建筑，或者是大跨度钢结构建筑，在 施工过程中采用临时支撑的方法，最大难题是在施工推进过程中，已 装的结构产生变形，这对于新装构件的安装位置产生一定影响。为了 在工程结束时结构达到预期目标位形，在施工中各个构件要在特定的 位形上完成安装，这些特定位置在施工之前

5、是未知的，与设计位形有 所不同。在对结构构件进行安装与施工前要对位形进行预测与预调， 确定各个构件的安装位置，使钢结构构件安装完成后能满足目标位 形。2.3 大跨度钢结构拆撑大跨度钢结构建筑，在施工中需要搭架临时支撑，通过高空组装 或直接高空散装的施工方式来完成，这些安装技术的应用，能减少安 装主体结构的内力和变形，增强安全性能。但是这种施工技术给施工 与设计带来了新的难题，设计中需要考虑到临时支撑、拆撑方案以及 拆撑过程的设计，还要考虑到这些支撑带来的主体结构内力和变形的 变化。通过对这些因素的合理设计，进行全程模拟来确定内力与变形 的发展变化，确定最优的临时支撑设计方案与拆除方案，这是一个

6、复 杂的力学状态转变过程。在这个过程中，为了保障拆撑的合理与主体 结构的安全性能，其中设计合理的拆撑方案十分重要。制定合理的拆 撑方式、拆撑点以及拆撑顺序，在拆撑施工中要保证主体结构与临时 支撑内力和位移的变化在缓慢的过程中进行，完成平稳过渡，拆撑主 体与临时支撑内力与位移变化，要掌握在一定的幅度内，使主体结构 不致于遭到破坏或失衡，在拆撑施工上，要分段进行施工，分步拆 撑，以保证主体结构受力均匀，受力转变缓慢，从而达到预定变形 值。对大跨度结构拆撑与钢结构吊装可动体系的施工力学，通过拆撑 过程数值模拟方法千斤顶单元法，即将一个杆单元与一个梁单并联起 来，对拆撑过程进行模拟，在千斤顶的端点与主

7、体结构相连的节点 间，设置一个两节点间隙单元，将千斤顶单元与间隙单元串连起来， 进行拆撑过程的模拟。2.4 钢结构吊装平衡近年来，一些大型复杂钢结构施工项目，在施工过程中出现了许 多结构构件的吊装施工，构件在吊装过程中，其受力状态与设计分析 中的数值不完全相同，构件在施工过程中，吊装中空间姿态的可调整 性较差，所以构件的精确性与安全性能十分重要，对吊装过程进行分 析与预测，确定合理的吊装方案，对施工具有重要意义。结构的吊装 方式大多采用索一滑轮装置进行，在吊装过程中形成一整套的吊装体 系，吊装体系由吊索、滑轮结构组成，其力学特征包括刚体运动、索 非线性、弹性变形与滑轮间的可滑移等。容易出现的问

8、题是吊点位置 的确定与吊体的空间姿态，吊索的长度索力，吊索的长度确定与空间 姿态的要求，吊结构刚度、强度以及稳定性验算等。其中被吊结构的 力学状态是最不稳定的，吊装分析的关键点是吊装平衡状态的确定， 而钢结构吊装还存在高空拼装和稳定性试算等问题。这些问题，目前 还没有形成有效的简便的计算方式，也没有形成精确且合理的计算模 型，随着科技的不断进步，人类施工技术的不断发展，这些问题都会 逐渐得到解决。附送：大型婚礼现场布置大型婚礼现场布置大型婚礼现场布置婚礼现场布置之楼梯楼梯是通往婚礼现场最浪漫的通道，走在楼梯上，无论是从高而 下，或是从下而上，往往会给人一种很奇特的感觉。两旁极具特色的布置，很容

9、易给人一种置身其中的融入感。不少 大型的婚礼现场布置，都会拥有一道极具特色的楼梯，不妨善用这些 楼梯，为自己的婚礼现场布置添上点睛的一笔。参考方案1、温馨的浅紫色配上微曲的楼梯，旁边加上点点鲜花，俨然是一 条幸福大道。参考方案2、浅紫色的薄纱，加上一个个特色的花球，引领来宾进入你们精 心营造的布景。婚礼现场布置之迎宾区迎宾区是这场婚礼带给来宾的第一印象，一定要让来宾未进入婚 礼场地，便能感受到婚礼的气氛。一组整齐排列而成的鲜花柱，就像 一个个极有纪律的士兵和来宾敬礼！，而让人有富丽堂煌的感觉。迎宾区的婚礼现场布置不仅要有风格上的统一，还有别出新裁的 亮点。婚礼花艺的花器无论玻璃的、藤艺的，盆形

10、的、球形的、柱状 的，从庄重高雅的大型花艺，到清新野趣的花艺小品，配合不同的场 地条件，都可以达到不同的视觉效果。参考方案1、不宽不窄的通道，加上四周满满的鲜花，给人一种很热闹的感 觉。参考方案2、金色做主色的半月型拱门，鲜花则用以成点缀，简约得来非高 贵。婚礼现场布置之仪式区仪式区是婚礼现场布置最重要的区域，也是大家关注的焦点。不 妨充分利用婚礼主花的花瓣，让它们散落在花道、仪式台等处，浪漫 指数立刻飙升。两个花材使用的窍门会让你的婚礼花艺生动有趣：一种方法是采 用花形类似但色彩缤纷的花材做搭配，而另一种方法就是采用统一色 彩而不花形的花材来搭配。这两种方法都能收到意想不到的好效果。参考方案

11、1、证言仪式的场地可以选择在户外的草坪、庭院，或者婚礼现场 的主舞台。在可以享受阳光的户外，花艺装饰的色彩可以尽可能的粉 嫩，活泼、跳跃。参考方案2、对于在室内的婚庆现场布置来说，冷色调或色调对比鲜明的的 花艺装饰可以很好地揉合室内的环境灯光，在表现高雅气质的同时有 具视觉吸引力。婚礼现场布置之餐桌 在婚礼现场布置中，餐桌是和来宾接触最亲密的区域，因此餐桌 的花艺要恰如其份地烘托现场气氛。婚礼现场布置要根据婚宴大厅的 高度进行调整，酒席的桌数、餐桌的大小也是要列入考虑的范围之 内。事前了解到酒店可以提供怎样色调的桌布及椅套，据此决定花材 的色调很重要。不要以为婚礼上的用花量跟效果成正比，其实很多花 艺造型并不需要花费太多的花量，技巧性地搭配一些藤蔓、满天星或 观叶植物，反而更加有视觉层次感。参考方案1、为餐桌的中心花饰上加一些美丽的羽毛，羽毛的颜色可以选择 柔和的乳白色或典雅的象牙色;颜色鲜艳的羽毛，最适合的强调色彩主 题的婚礼。或者选一些彩色的羽毛，用丝带在下面绑上写有宾客名字 的卡片，这样就可以当座位卡了。参考方案2、将座位卡系在水果的茎上，或别在切成片的水果上，然后放置 在副餐盘中央。这样清新的座位卡，适用于以白色、象牙色和绿色为 主色调的春、夏婚礼。寓意“平安”的苹果再适合不过了。