胡朝仲　付黎涅

【摘? ? 要】： 考慮施工環(huán)境與現(xiàn)場因素對大跨度鋼結構安全性和受力狀態(tài)的影響，以展覽館工程為例，通過施工過程有限元分析模擬，考察荷載轉(zhuǎn)換過程中結構的強度和剛度變化，采用等效桿端位移法進行臨時支撐卸載的數(shù)值模擬；提出切割加長大跨度結構滑移施工技術的總體思路和實際關鍵控制點，成功保證了工程的安全實施。

【關鍵詞】： 滿堂架；鋼結構；大跨度；腳手架

【中圖分類號】：TU758.11【文獻標志碼】：C【文章編號】：1008-3197（2023）05-63-03

【DOI編碼】：10.3969/j.issn.1008-3197.2023.05.016

Study on Construction Technology of Long-span Steel Structure and

Full Hall Frame

HU Chaozhong FU Linie

（1.Yunnan Water Resources and Hydropower Vocational College，Kunming 650499，China；

2.Yunnan Jiaofa Consulting Co. Ltd.，Kunming 650100，China）

【Abstract】：Considering the influence of construction environment and site factors on the safety and stress state of long-span steel structure， based on the the exhibition hall project， this paper utilizes finite element analysis simulations. We also considered changes in strength and stiffness during the process of converting loads and? ?sliding construction techniques， bracing enhancements， erection of support frames， top push point design for sliding and synchronous control during sliding. Through these technical measures， successful implementation of the project was ensured.

【Key words】：full frame checking calculation; steel structure;long span

腳手架作為較為普遍的輔助建設結構體系，廣泛應用在各個工程現(xiàn)場。然而腳手架也因為安全事故而備受關注。對多項事故的分析表明，大部分腳手架因為局部或整體失穩(wěn)而導致傾覆或倒塌，因此，技術類驗算分析是減少或杜絕事故發(fā)生的必要前提[1～3]。

1 工程概況

展覽館建筑占地面積4 864.16 m2，總建筑面積約1.8萬m2，地上4層，四周懸挑及中間大跨度均采用鋼結構，外墻采用穿孔鋁板與幕墻結合。

2 結構施工方案

1）滿堂架支撐體系的安裝要求見表1。

2）鋼結構大部分采用實腹式H型鋼，節(jié)點處焊接。

3 有限元分析

3.1 鋼桁架吊裝

展館的鋼桁架部分跨度較大，連接節(jié)點眾多，最長跨度為44.4 m。由于吊裝場地狹小，只有南北兩面主路可供作業(yè)，保證吊裝安全以及避免桁架因內(nèi)力過大產(chǎn)生彈性形變成為工程難點。為了既保證質(zhì)量，又保證成本和工期，采用了預裝分段、空中對接的方法。該方案的優(yōu)點在于減少了許多空中作業(yè)，分段在地面拼裝可獲得足夠的工作面，有利于縮短工期。根據(jù)實際情況進行了現(xiàn)場吊裝模擬，為防止吊裝兩端出現(xiàn)裂口，在開口處增加了連接件，形成閉合結構。鋼結構材料為Q235號鋼，彈性模量為2.1×105 Pa，泊松比取值為0.3。見圖1。

采用用ANSYS有限元分析軟件對鋼結構進行了極限荷載分析?；谛∽冃卫碚?，只考慮材料非線性分析。首先，根據(jù)結構設計承載值對結構施加一個力，定義一個時間點進行求解；如果求解不成功，再利用未成功求解的時間點乘以施加的力，進一步求解更近的極限。多次反復求解，找出最近的極限值。見圖2。

在模擬初期，為了使模型計算時達到收斂值，將參數(shù)設置為盡量大的值并利用收斂性準則確定最終的參數(shù)設置。在結構中央加載4 000 kN的集中力時，未在0.62這個時間點收斂；隨后用剛加載的集中力乘以該時間點來進行求解并發(fā)現(xiàn)在0.995處仍未能達到收斂；重復此步驟進行求解，最終，成功找到了塑性極限的值為2 465 kN，該數(shù)值將作為實際施工中的理論依據(jù)，以避免在相關施工中因加載不當對結構造成破壞。此外，在計算承載力時還需要考慮材料的比強度和比模量，這兩個參數(shù)都是衡量材料承載能力的重要指標。

3.2鋼結構框架

3.2.1桁架的卸載應力分析

架體卸載完成后力系的轉(zhuǎn)移產(chǎn)生應力變化，最大應力增量37.2 MPa，出現(xiàn)在結構框架的中間位置，結構應力變化處于穩(wěn)態(tài)。見圖3。

3.2.2 結構卸載過程數(shù)值模擬

將滿堂架支撐類比為彈性桿進行分析，link10單元的特性是壓桿，對支架體系加載豎向的壓力，由此支架產(chǎn)生向上的作用力，支架上部和柱體結構耦合一點。主體結構支撐進行分區(qū)卸載，依次施加多步荷載，分析時采用兩類剛度模擬。見圖4。

從圖4可以看出，滿堂架支撐的所產(chǎn)生的等效剛度越大，相應支架體系同樣會產(chǎn)生較大的軸力。模擬分析產(chǎn)生的軸力分布規(guī)律相似，最大軸力之間相差約5.98%，臨時支撐整體穩(wěn)定計算中豎向反力為920 kN。

4 結語

使用ANSYS有限元軟件進行了極限荷載分析并繪制了位移曲線圖，從而找出了滿堂架的塑性極限，為實際的施工提供了理論依據(jù)；通過模擬分析整個結構卸載過程，對架體卸載完成后力系的轉(zhuǎn)移所產(chǎn)生的應力變化進行了分析。采用有限元模擬指導施工，可以進一步把控工程施工技術，對未來實現(xiàn)復雜工程的模擬施工提供參考。

參考文獻：

[1]柴文靜，張新愛，孫? ? 超.型鋼混凝土組合結構施工技術及應力分析[J]鋼結構，2017，34（4）：100-104+86.

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[3]賴澤榮.基于有限元分析的大跨度鋼結構累積滑移過程研究[J].廣州建筑，2021，49（5）：25-28.