91精品人妻互换日韩精品久久影视|又粗又大的网站激情文学制服91|亚州A∨无码片中文字慕鲁丝片区|jizz中国无码91麻豆精品福利|午夜成人AA婷婷五月天精品|素人AV在线国产高清不卡片|尤物精品视频影院91日韩|亚洲精品18国产精品闷骚

 歸洛圣1，程  斌1，丁  勇2，俞水良3

（1．上海交通大學(xué)船舶海洋與建筑工程學(xué)院，上海200240；2．寶鋼工程建設(shè)有限公司，上海201999；3．上海河道建設(shè)有限公司，上海201713）

[摘要]懸挑鋼結(jié)構(gòu)施工過程中的一個重要環(huán)節(jié)是體系轉(zhuǎn)換施工，這很大程度上決定了施工安全性和構(gòu)件安裝精度。采用有限元軟件MIDAS對杭州西湖蘋果旗艦店的施工全過程進行數(shù)值模擬，基于分析結(jié)果確定結(jié)構(gòu)在各施工階段下的應(yīng)力與變形最大截面位置，并在施工過程中進行重點監(jiān)測。結(jié)果表明：有限元模型能夠較好地模擬該結(jié)構(gòu)在各施工階段下的受力狀態(tài)，并且有助于評判現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和有效性。通過計算分析與現(xiàn)場監(jiān)測，確保了結(jié)構(gòu)在整個施工過程中的應(yīng)力和變形始終處于容許范圍之內(nèi)。

[關(guān)鍵詞]鋼結(jié)構(gòu)；懸挑；施工；體系轉(zhuǎn)換；數(shù)值模擬；監(jiān)測

[中圖分類號]TU391[文章編號]1002-8498(2016)08-0092-05

0  引言

 近年來，建筑鋼結(jié)構(gòu)的形式日趨新穎復(fù)雜，相應(yīng)的施工技術(shù)要求也不斷提升。一些較為大型和復(fù)雜的懸挑鋼結(jié)構(gòu)，如重慶大劇院、上海新國際博覽中心、國家大劇院等，施工過程中普遍采用設(shè)置臨時支撐的方法，以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換。如何在施工過程中保證主體結(jié)構(gòu)和臨時支撐的應(yīng)力和變形符合規(guī)范，并且使得構(gòu)件的安裝精度滿足后續(xù)工序（包括非結(jié)構(gòu)件安裝）的要求，成為懸臂結(jié)構(gòu)施工中最為關(guān)鍵的問題。

 本文以杭州西湖蘋果旗艦店為例，給出了通過施工過程分析與現(xiàn)場監(jiān)測雙重確保懸臂施工安全性和精確性的具體方法。

1  工程概況

 本工程為3層長懸挑鋼框架結(jié)構(gòu)，如圖1所示。1—3層的層高分別為5. 019，4.805，4.806m。主體結(jié)構(gòu)分為后場與前場部分，其中后場主框架結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng)尺寸為13. 85m×3.05m，鋼柱采用焊接1700×750×25×40截面。前場部分為2層懸挑結(jié)構(gòu)，2層樓面共11根懸挑梁，懸挑長度10. 525m，采用焊接1750×(1 135～154)×25×40變截面；屋面共7根懸挑梁，懸挑長度11. 744m，采用焊接1550×(1 010~170) x20×35變截面。2，3層樓面采用總厚度為130mm的壓型鋼板一現(xiàn)澆混凝土組合樓板，2層懸挑區(qū)域外側(cè)局部鋪設(shè)混凝土預(yù)制板，屋面采用壓型鋼板。

 懸挑結(jié)構(gòu)施工采用臨時支撐法，即首先完成后場結(jié)構(gòu)安裝，并在懸挑梁自由端位置搭設(shè)臨時支撐；然后將鋼梁一端支承在臨時支撐上，另一端采用螺栓與后場結(jié)構(gòu)臨時固定；待鋼梁標(biāo)高調(diào)整到位后，進行鋼梁根部截面與后場結(jié)構(gòu)之間的等強度焊縫連接；最后再拆除臨時支撐，完成卸載成型。圖2為臨時支撐的立面布置，支撐兩側(cè)設(shè)置纜風(fēng)繩保證平面外穩(wěn)定性。

 結(jié)構(gòu)外圍采用玻璃幕墻，后期裝修工程對主體鋼結(jié)構(gòu)的標(biāo)高誤差提出了很高的要求，因此同時采用數(shù)值模擬和現(xiàn)場實測的方法對施工全過程進行分析和監(jiān)控，以確保施工安全性和構(gòu)件安裝精度。

2有限元分析

 采用有限元軟件MIDAS/Civil對施工全過程進行數(shù)值模擬，各施工階段通過單元和荷載的增減來實現(xiàn)。有限元模型的構(gòu)件布置及截面尺寸嚴(yán)格按照結(jié)構(gòu)施工圖紙，整體模型如圖1所示。

 施工階段主要考慮結(jié)構(gòu)自重和施工荷載作用，其中鋼構(gòu)件自重通過軟件自動考慮，其余各層荷載包括：①2層樓面：現(xiàn)澆混凝土樓板自重、預(yù)制混凝土樓板自重、施工臨時荷載；②3層樓面：現(xiàn)澆混凝土樓板自重、施工臨時荷載、堆載（用于模擬后期的空調(diào)、各種管道、減振阻尼器等裝修荷載）；③屋面：堆載（用于模擬后期的空調(diào)、各種管道、減振阻尼器等裝修荷載）。

 綜合考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)造、吊裝設(shè)備、現(xiàn)場條件等因素，整個施工過程分為16個階段，其中安裝后場結(jié)構(gòu)、安裝下層支撐及2層樓面懸挑梁、安裝上層支撐及屋面懸挑梁、安裝其他鋼構(gòu)件、拆除臨時支撐、澆筑混凝土樓板、屋面堆載等7個階段為關(guān)鍵階段，如圖3所示。需要指出的是，由于主體結(jié)構(gòu)竣工時樓屋面的各種設(shè)備（空調(diào)機組、管道、阻尼器等）尚未安裝，因此專門設(shè)立了一個樓屋面堆載施工階段，通過砂袋堆載對后期的裝修荷載進行模擬和實測，從而確認懸挑結(jié)構(gòu)的最終標(biāo)高也在設(shè)計容許范圍之內(nèi)。

3施工監(jiān)測

3.1監(jiān)測內(nèi)容

 1)鋼板應(yīng)變  在2層樓面11根縱向懸挑梁和2根橫向懸挑梁、屋面7根縱向懸挑梁以及2根鋼柱的根部位置截面（即計算應(yīng)力最大位置）設(shè)置總共92個應(yīng)變測點。

 2)豎向位移在2層樓面11根縱向懸挑梁和屋面7根縱向懸挑梁的自由端設(shè)置總共18個位移測點。典型的測點位置如圖4所示。

3.2監(jiān)測步驟

 1)對于拆除臨時支撐階段，施工開始前采集數(shù)據(jù)1次；然后對懸挑梁下的臨時支撐千斤頂進行逐根卸載，每卸載一個梁端千斤頂采集數(shù)據(jù)1次；全部卸載結(jié)束后，再采集數(shù)據(jù)1次。

 2)對于澆筑樓面混凝土階段，施工開始前采集數(shù)據(jù)1次；混凝土澆筑過程中每1h采集數(shù)據(jù)1次；施工結(jié)束后再采集數(shù)據(jù)1次。

 3)對于樓屋面堆載階段，堆載過程中每1h采集數(shù)據(jù)1次；堆載結(jié)束后再采集數(shù)據(jù)1次。

4結(jié)果分析

4.1  臨時支撐驗算

 首先對臨時支撐在懸挑結(jié)構(gòu)自重和各種施工荷載作用下的力學(xué)性能進行了分析，結(jié)果表明臨時支撐梁的最大拉、壓應(yīng)力分別為23.4，- 25.5 M Pa，臨時支撐柱的最大壓應(yīng)力僅為- 24MPa，臨時支撐梁的豎向位移均小于2mm。因此，整個臨時支撐的剛度和強度均滿足要求。

4.2截面應(yīng)力

4.2.1  鋼柱

 本工程結(jié)構(gòu)共有前、后兩排柱，計算結(jié)果表明前排柱的應(yīng)力水平明顯高于后排柱，且前排柱中最外側(cè)的兩根邊柱截面應(yīng)力值最大，這是雙向彎曲應(yīng)力疊加造成的，因此重點對這2根鋼柱的截面應(yīng)力進行監(jiān)測。

 圖5為拆除臨時支撐、澆筑混凝土樓板、樓屋面堆載3個施工階段累計下來的鋼柱應(yīng)力計算值與實測值對比，可以看到實測值略高于計算值（最大誤差29%），鋼柱在這3個關(guān)鍵施工階段的應(yīng)力總增幅在31MPa以內(nèi)，整體應(yīng)力水平較低，滿足規(guī)范安全要求。

4.2.2懸挑梁

 1)拆除臨時支撐階段

 拆除臨時支撐之后，鋼梁將由兩端支承狀態(tài)轉(zhuǎn)換為一端懸臂狀態(tài)，鋼梁根部截面應(yīng)力和自由端豎向位移均將明顯增大。

 圖6a為2層樓面懸挑梁在拆除臨時支撐階段的截面應(yīng)力實測值及其與計算值的對比，可以看到，兩者誤差平均值和最大誤差分別為-1.15%和51%，整體應(yīng)力水平較低且符合預(yù)期。

 圖6b為屋面懸挑梁在拆除臨時支撐階段的截面應(yīng)力數(shù)據(jù)，應(yīng)力實測值與計算值之間的誤差水平與2層樓面梁相當(dāng)，誤差平均值和最大值分別為14%和64%。截面各測點的實測應(yīng)力值介于18.9~32. 6MPa，略高于計算結(jié)果17.8~29，2MPa，但同樣符合預(yù)期。

 2)澆筑混凝土樓板階段

 對于2層樓面，現(xiàn)澆混凝土樓板也是導(dǎo)致懸挑梁應(yīng)力和撓度增長較多的一個重要施工階段。圖7為2層樓面懸挑梁在該施工階段下的截面應(yīng)力實測值與其計算值對比，實測應(yīng)力誤差的平均值和最大值分別為24%和79%，處于可接受范圍之內(nèi)。從應(yīng)力水平來看，截面各測點的實測應(yīng)力值介于2.5~20. 5MPa，與拆除下層臨時支撐施工階段基本相當(dāng)，應(yīng)力水平同樣較低且符合預(yù)期。

 3)樓屋面堆載階段

 圖8a為2層樓面懸挑梁在樓屋面堆載階段的截面應(yīng)力實測值及其與計算值對比，兩者誤差平均值和最大值分別為16%和85%。各測點應(yīng)力水平較低(6.6~  21. 4MPa)，與計算結(jié)果(5.3~20. 9MPa)也比較吻合。圖8b為屋面懸挑梁截面的應(yīng)力對比情況，各測點的實測應(yīng)力值介于12.1~33. 4MPa，略高于計算值范圍(10.3~26. 7MPa)。

 4)施工階段累計

 圖9a反映了從拆除臨時支撐到樓屋面堆載結(jié)束整個懸臂施工過程的懸挑梁截面應(yīng)力疊加值對比。實測應(yīng)力累計在13.9~45. 3MPa，顯著低于鋼材的設(shè)計強度。實測值與計算值相比的誤差最大值為36%。圖9b為屋面懸挑梁的相應(yīng)數(shù)據(jù)累加結(jié)果，實測誤差與2層樓面梁相比更大，實測應(yīng)力值( 31.0~61. 7MPa)也更高，但仍然顯著小于鋼材設(shè)計強度。

 可以認為，施工過程有限元分析和現(xiàn)場應(yīng)力監(jiān)測均正確反映了本工程結(jié)構(gòu)在懸臂施工階段的真實受力狀態(tài)，并為整個施工過程提供了實時的安全保障。

4.3豎向位移

 本項目的外圍玻璃幕墻安裝工程對鋼結(jié)構(gòu)安裝精度的要求較高，設(shè)計對2層樓面和屋面懸挑梁的外端標(biāo)高提出了±25mm（相對于設(shè)計標(biāo)高）的要求，因此懸挑梁豎向位移監(jiān)控也是施工過程中的一個重要內(nèi)容。此外，為確保最終竣工結(jié)構(gòu)的平順性（最終標(biāo)高一致），設(shè)計還對不同懸挑梁設(shè)置了不同的預(yù)拱度值，這也給鋼結(jié)構(gòu)安裝的精度控制增加了難度。

 表1和表2分別給出了2層樓面和屋面懸挑梁在各主要施工階段的豎向位移值以及實測標(biāo)高值。可以看到，在拆除臨時支撐、現(xiàn)澆混凝土樓板、樓屋面堆載這3個主要施工階段下，盡管豎向位移實測值與計算值之間存在誤差，但最終累計下來的2層樓面和屋面懸挑梁外端位移偏差分別在16mm和8mm以內(nèi)，梁端最終實測標(biāo)高與設(shè)計標(biāo)高的誤差值均在可接受范圍內(nèi)。

 由此可見，基于數(shù)值模擬結(jié)果進行預(yù)判，并通過控制每一個施工階段的懸挑梁外端豎向位移值在合理接受范圍，即可確保懸挑結(jié)構(gòu)的最終標(biāo)高滿足設(shè)計要求。

5結(jié)語

 本文通過對某長懸挑鋼結(jié)構(gòu)的施工全過程進行數(shù)值模擬和實時監(jiān)測，確保結(jié)構(gòu)在各施工階段下的截面應(yīng)力與梁端變形始終處于設(shè)計容許范圍之內(nèi)。結(jié)果表明理論分析與現(xiàn)場實測均取得了良好的工程效果，對今后類似結(jié)構(gòu)的懸臂施工具有參考與借鑒意義。