大型复杂钢结构施工过程计算理论与应用
大型钢结构施工过程计算理论与监测技术
二、文献综述
为了解决这一问题，学者们开始探索新的计算理论和监测技术。例如，有些 学者引入了数值模拟方法，如有限元法、有限差分法等，对钢结构施工过程进行 精细化模拟。此外，一些新型监测技术，如光纤传感技术和无线传感器网络等， 也被应用于大型钢结构施工过程的监测。
一、引言随着钢结构工程的日益 增多，结构健康监测技术逐渐成 为研究的热点
二、文献综述在钢结构施工过程 健康监测技术的研究方面
三、研究背景钢结构施工过程中
四、研究目的本研究旨在探究适 用于钢结构施工过程的健康监测 技术
五、研究方法本研究采用文献调 研、理论分析和实验研究相结合 的方法
六、结果与讨论通过实验验证和 分析
五、结论
大型钢结构施工过程计算理论与监测技术的研究具有重要的理论和实践价值， 对于提高建筑工程的质量和安全性具有重要意义。
参考内容
内容摘要
摘要：本次演示主要探讨了钢结构施工过程中的健康监测技术及其应用。通 过综述相关文献，介绍了研究背景、研究目的和方法，着重分析了监测技术在工 程施工中的具体应用，并得出了相关结论。本研究对于提高钢结构施工质量和安 全具有一定的指导意义。
五、结论
五、结论
本次演示对大型钢结构施工过程的计算理论与监测技术进行了详细阐述，并 对比分析了各种方法的优缺点。尽管目前已有许多研究致力于优化计算理论和监 测技术，但仍存在诸多挑战。未来，针对复杂结构的精细化计算理论和监测技术 将是该领域的重要研究方向。如何降低计算和监测成本，提高普及程度，也将是 未来研究的重要课题。
大型钢结构施工中的力学原理-整体提升法
整体提升法的介绍及应用随着我国经济建设的快速发展，各类工程建设项目规模日益扩大，重大工程项目包括高耸结构、大跨结构、超高层结构以及一些复杂异形结构等日益增多。
这些工程的共同特点是施工规模大、范围广、周期长、过程复杂。
如此复杂的结构势必给工程施工带来更大的挑战，在土木工程建设规模迅速发展的同时，建筑施工中事故不断增多，严重影响人民的生命财产安全及工程建设速度。
工程事故产生的原因是多方面的．其中很多事故是源于设计者与施工企业对施工方法或施工过程对结构的影响估计不足。
事实表明大型复杂建筑物从开始施工建设到投入使用，再到若干年后进入老化维修阶段的整个生命周期过程中，施工阶段因结构的不完整性、材料性质的时变性、所受荷载的复杂性以及结构抗力的不成熟性，结构的平均风险率最高，失效概率最大。
特别对大型复杂钢结构工程而言，由于其结构复杂，施工方法繁琐及钢构件本身易失稳的特性决定了其在施工阶段的风险率要比普通混凝土结构更高.常用的施工方法高空散装法高空散装或满堂脚手原位拼装法高空散装法是指结构小拼单元或散件直接在设计位置进行拼装的方法，施工时有满堂脚手架和悬挑法两种，前者广泛用于网架和网壳的施工，尤其适宜螺栓球节点网架的施工;后者国外施工多用,并曾用于混凝土薄壳的施工。
高空散装法属于满堂脚手架原位拼装方法，单件重量轻,垂直运输无需大型起重设备,工序简单;但是需要架设脚手架，周期长、费用高，高空作业量大，精度难以控制,辅助材料多，费用高。
地面吊装法吊装法分为分段吊装法和整体吊装法。
分段吊装法是指将结构根据自身形式分成块状单元，分别由起重机械吊装至高空设计位置就位．然后再拼装成整体的安装方法。
此方法的特点是大部分焊接、拼装工作在地面进行，有利于控制施工质量并可省去大量拼装作支架,但结构分段后需要考虑临时加固措施，后拼杆件、单元接头处仍然需要搭设拼装胎架。
国家大剧院采用的安装方法是工厂分段制作，场外立体预拼,单件综合安装。
大型复杂钢结构施工力学及控制新技术的研究与工程应用
大型复杂钢结构施工力学及控制新技术的研究与工程应用作者：傅杰来源：《城市建设理论研究》2014年第03期摘要：建筑业的快速发展和科学技术的带动，以及钢产量的逐年增加，很多大型复杂钢结构建筑出现在生产生活中，尤其是大型公共建筑领域的大型复杂钢结构不断出现并发挥着重要的作用。
当前的大型复杂钢结构建筑主要集中在我国，对大型复杂钢结构施工力学和控制技术的创新研究和工程实际应用一直以来是我国工程建设中的重点和难点。
因此，对大型复杂钢结构施工力学及控制新技术的研究和实际工程应用是非常有意义的，对促进大型钢结构建筑施工技术和水平有重要的帮助。
关键词：钢结构；施工力学；控制新技术Abstract: The rapid development of the construction industry and promote science and technology, as well as steel production increases every year, many large and complex steel structures in production and life, especially for large complex steel structure of large public buildings and areas of emerging plays an important effect. The current large and complex steel buildings are mainly concentrated in China, the innovative research of large, complex steel construction mechanics and control technologies and engineering applications has always been the focus of construction and difficult. Therefore, the construction of large, complex steel structure and mechanical control of new technology research and practical application is very meaningful, to promote large-scale construction steel structure and level of technology has an important help.Keywords: steel; construction mechanics; controlling new technology中图分类号：TU391 文献标识码：A我国钢材产量一直保持世界领先地位，并且广泛应用在建筑施工中，尤其是近年来出现的很多大型建筑中采用了复杂钢结构。
大跨度复杂钢结构施工过程中的若干技术问题及探讨 曹照亮
大跨度复杂钢结构施工过程中的若干技术问题及探讨曹照亮摘要：现代社会的快速发展给建筑业带来了新的机遇和挑战，钢结构的数量也在逐步增加。
力学理论和关键技术在大跨度复杂结构技术中的应用，已受到建筑业和社会的广泛关注。
本文介绍了该结构的特点，讨论了建筑业的施工措施和技术问题，以供参考。
关键词：大跨度复杂钢结构；施工过程；技术问题；分析探讨前言：随着经济文化建筑需求的扩大和建筑质量的提高，大型空心钢因其形式多样而越来越受到设计师的青睐，其优美的外形和良好的经济性将其空间结构主要用于大型公共建筑的屋顶结构，如机场大楼、会议中心、体育场馆和展览馆。
欧美、日本等发达国家正在迅速发展各种大型空间钢结构，材料结构的宽度和尺寸越来越大，新材料和新技术的应用越来越广泛，结构形式也越来越多，许多雄伟独特的大型建筑成为当地的象征或文化景观。
1大跨度复杂钢结构施工技术1.1大跨度复杂钢结构的施工特点1.1.1预压技术的应用、预压技术在施工中的应用以及现代建筑业特有的施工技术，成为预应力技术在索膜、索件、整体伸缩等大型复杂钢结构中的应用。
在建筑物主体结构受力前，对预应力钢结构施加反作用力，以提高钢结构的使用寿命和硬度和建筑的材料要求。
1.1.2对大型复杂钢结构的施工要求相对严格。
大空间的设计是多样化的，并体现在不同的规模上。
例如，中国巢体育场建于2008年，跨度为296米，中国游泳中心水立方的跨度为177米。
房屋的大小是为了保证建筑的安全和稳定，它必须依靠高建筑材料，保证质量的可靠性。
1.1.3大型复杂空间钢结构施工难度大。
从表面看，这是一种大跨度、结构比较复杂、工作量很大的工程。
为了保证建筑工程的完成，需要数以万计的零件。
在这些机构的许多部分，它们的形状和结构也不尽相同，而且它们的尺寸也大不相同。
因此，施工过程中产生的困难与建筑材料的施工过程有着极为密切的关系，材料结构也具有很强的特殊性。
因此，在应用这些建筑材料之前，有必要进行各种修补试验，以确保应用的稳定性1.1.4施工安装精度高，大型、大空间、复杂的钢结构工程通常是政府重点工程。
大型复杂钢结构施工力学分析及应用研究
Ｊ ． （ ６ Ａ ｅ ｋ ） （ Ｏ ｋ ＋ △ｏ ｋ ） ｄ Ｖ ， ． （ ６ Ａ ｄ ｋ ｏ ） Ｔ Ｆ ｏ ＝ ０
得到增量法 的控制方程
新的力学 问题时还 存在 一定 的局 限性 。随着非线性有限元 理论 以及计算机的发展，很 多大 型有 限单元软件 已比较成熟，也涵 盖 了施工过程跟踪的模块 ，但是其理论基础和计算精度仍 有待
中图分 类号： Ｔ Ｕ３ ９ １ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ １ ． ５ ５ ８ ６（ ２ ０ １ ５ ）４ ０ ． ０ ０ ８ ７ ． ０ １
间 的变 化 ，但 要 求 时变 次数 不 能太 多 ，否 则 计 算 效 率 不 高 。 随着 结构非线性理论 的发展 ，有限单元法在固体力学等领 域得 到了广泛 的应用， 日渐 成熟。 目前 ，大多数结构分析商用 软件利用单元 “ 生死” 法来实现求解区域的时变 。 利用单元 “ 生 死” 法可一次性建立整个 结构 的模型 ， 然后按拟定的施 工顺序 ， 依次 “ 激活 ”相应施工阶段的构件组 ，施加相应阶段的荷载， 即可跟踪模拟分析施工全过程 。 非线性有 限元增量法基本原理 ：工程 中常遇的非线性问题 主要 有 几 何 非 线 性 、 材 料 非 线性 和 边 界 条 件 非 线 性 问题 ， 分 别 是由几何方程 、 材料本构关系和边界条件变化的非线性所 引起 。 这三种 问题 的解法 已基本成 熟，其 中增量法应用较多且 己程序 化 ，形 成 了诸 多 有 限 元 软件 。 下文 以几 何 非 线 性 问题 增 量 法 的 求解过程为例来说 明非线性问题求解 的基本过程和原理： 把求解过程离散为若干增量步 ，通常离散为某个时间序列 Ｏ ＝ ｔ ｏ ＜ ｔ 。 ＜ ｔ ２ ＜ …＜ ｃ Ｎ ＝ Ｔ ，在与 时间无关 问题 的分 析中时间只是代表 了求解过程 的增量步序 列，无真 实的意义 。 若ｔ ｋ 时刻结构的位 移、应力和应变等力学变量 己知 ，可得 ｔ ｌ 【 到ｔ ｋ ＋ ． 时刻单元几何和物理的增量方程 。 △￡ ｋ ＝ （ Ｂ ｋ Ｌ ＋ Ｂ ｋ Ｎ Ｌ ） Ａ ｄ ｋ 。
大跨度钢结构施工技术的应用(一)
大跨度钢结构施工技术的应用（一）引言概述:大跨度钢结构是一种结构形式，其应用广泛于大型建筑和桥梁的施工中。
本文将围绕大跨度钢结构施工技术的应用展开讨论，以帮助读者深入了解该领域的相关知识。
正文内容:1.施工工艺：a.材料准备：确保钢材的质量和规格满足施工要求。
b.焊接技术：采用高强度焊接材料和先进的焊接工艺，确保焊缝的质量和强度。
c.起重技术：运用大型起重设备进行钢结构的安装，提高施工效率。
d.防腐技术：采用合适的防腐涂料对钢结构进行防腐处理，延长使用寿命。
2.施工方案：a.安全措施：制定详细的安全操作规程，并对施工人员进行培训和技能考核。
b.工期计划：合理安排施工进度，确保项目按时完成。
c.质量控制：建立严格的质量控制体系，进行全过程的质量监控。
d.配合协调：与其他施工工种进行协调配合，保证施工的顺利进行。
3.施工技术：a.预制技术：将钢结构各个部分在工厂中预先完成，减少现场施工时间和成本。
b.模数化设计：采用模块化设计，提高施工效率和精度。
c.自动化设备：利用自动化设备和机器人技术进行钢结构的加工和安装。
d.监测技术：采用先进的监测技术，对施工过程进行实时监控和数据分析。
4.施工经验：a.案例分享：介绍一些成功案例，并总结其中的经验和教训。
b.技术创新：探讨新兴的施工技术和趋势，引导创新发展。
c.团队建设：加强团队协作，提高施工效率和质量。
d.风险分析：对施工过程中的风险进行分析和应对策略的制定。
5.施工效果：a.质量标准：介绍大跨度钢结构施工的质量标准和验收要求。
b.安全保障：阐述施工中的安全措施和风险防范措施。
c.经济效益：分析大跨度钢结构施工的经济效益和成本控制策略。
d.环境影响：评估大跨度钢结构施工对环境的影响，并提出环境保护措施。
总结:综上所述，大跨度钢结构施工技术的应用具有重要意义。
通过施工工艺、施工方案、施工技术、施工经验和施工效果等方面的综合分析，可以得出该技术的优势和挑战。
大跨度钢结构关键施工技术的应用
大跨度钢结构关键施工技术的应用当前，我国社会发展需要和经济实力的进一步增强，大跨度及空间钢结构领域得到迅猛发展。
随着国内基础设施建设、工业化、城镇化建设的需要，尤其是2008年北京奥运会、2010年广州亚运会及2011年深圳世界大学生运动会的举办，大量场馆的建设为我国大跨度及空间钢结构的发展提供了机遇。
从建筑造型看，为了迎合人们审美要求的提高，钢结构建筑的造型日趋多变。
从结构形式看，大跨钢结构从比较单一的网架、网壳逐渐发展至各式组合杂交体系，甚至很多其他领域(如桥梁)的结构形式也移植到大跨钢结构中来(如深圳万科中心采用的斜拉桥概念)，结构体系呈现出变化多端、不断创新的格局，这都得益于钢材质量均匀的特点。
在有限元技术不断进步的今天，钢结构建筑的性能可比较准地进行分析控制，建筑师天马行空般的概念设计能得以彻底的实现。
与此同时，大跨度及空间钢结构的施工技术也得到跨越式发展，先进、创新的施工方法层出不穷，不少技术方案及措施思路巧妙，令人赞叹。
以下具有地标性且结构形式新颖的钢结构建筑：深圳龙岗区体育新城、贵阳奥林匹克体育中心体育场、深圳滨海休闲区的“深圳湾体育中心”、广州番禺区的“广州亚运城综合体育馆”、武汉市青山区的“武汉新火车站”、深圳宝安区的深圳机场航站区T3航站楼、北京朝阳区的中央电视台新台址等都是近年来建筑钢结构工程成功范例。
通过这些特点鲜明的建筑钢结构的工程实践，在大跨钢结构领域，积累了一系列的施工经验，笔者将这些施工技术作简略的汇总，一方面是对以往工程实践的总结，另一方面也为今后的类似工程提供借鉴，希望起到抛砖引玉的作用。
大跨度钢结构的施工技术，一般主要包含安装技术及卸载技术(若有临时支承)，这里主要谈谈安装技术，对于卸载技术只结合具体工程(深圳湾体育中心)作简要探讨。
根据结构受力和构造特点(包括结构形式、刚度分布、支承形式等)，在满足质量、安全、进度及经济效益的前提下，应结合现场施工条件和设备机具等资源落实情况等因素综合确定安装方案。
探析大跨度钢结构的计算及抗震构造
探析大跨度钢结构的计算及抗震构造摘要：本文对大跨度结构抗震分析和控制的相关问题进行了分析，并针对大跨度结构抗震的施工进行了论述。
关键字：抗震钢结构大跨度天桥大会堂近年来，人们生活水平不断的提高，工业生产及文化、体育事业不断进步，大大增强了社会对空间结构尤其是大跨度高性能空间结构的需求。
而计算理论的日益完善以及计算机技术的飞速发展，使得对任何复杂的三维结构的分析与设计成为可能。
近几十年来，世界各地建造了成千上万的大型体育馆、飞机库、展厅，采用的各类空间结构，展示着优美的造型，成为一道道风景；更有无数的厂房、仓库等因为采用了空间结构，实现了经济、合理的完美统一。
1 大跨空间钢结构习惯上，通常将空间结构按形式分为五大类，即薄壳结构（包括折板结构）、网架结构、网壳结构、悬索结构和膜结构，称为五大空间结构。
其中，膜结构可分为充气膜结构和支承膜结构，前者又可分为气囊式膜结构（囊中气压为3～7个大气压，称高压体系）和气承式膜结构（膜内气压1.003个大气压左右，称低压体系），后者又可分为刚性支承膜结构（支承在刚度较大的如拱、梁、桁架、网架等支承结构上，又称骨架式膜结构）和柔性支撑膜结构（支承在脊索、谷索、边索、桅杆等柔度较大的支承结构上，又称张拉式膜结构）。
在五太空间结构的基础上，平板型的网架结构和曲面型的网壳结构可合并总称为网格结构，而悬索结构与膜结构也可合并总称为张拉结构。
2 大跨空间钢结构特点2.1自重轻，经济性好。
目前大部分空间结构都采用钢材、膜材等制作，轻质高强材料的运用使结构自重大大减轻。
2.2刚度好，抗震性能好。
由于空间结构具有三维受力特性，内力均匀，对集中荷载的分散性较强，所以能很好的承受不对称荷载或较大的集中荷载，整体刚度大。
2.3便于工业化生产。
空间结构的构件通常在工厂中制作，在工地上可以很快地安装起来。
2.4形式多样化，功能统一。
空间结构的形式丰富多彩，千变万化，个性鲜明，建筑、结构和使用功能的统一。
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３．２数值计算结果验证 为了说明本文计算方法的准确性，将本文的计
算结果与通用有限元Ｍｉｄａｓ软件计算结果和实测位 移结果进行了比较，限于篇幅，本文仅列出几个代表 性测点的结果分别如图２和图３所示．
０ —２０
量—４０ 芝一印 熟一８０ 掣．１００
焉＿１２０ －１４０
－１６０
一测点２通用有限元计算值 一测点２ ３Ｄｅｓ软件计算值
第３７卷第４期 ２００９年４月
Ｉ㈣ＳＩＨ（Ｎ棚服ＡＩ．ｓｃ蚴 ０Ｆ嗍Ｉ 同济大学学报（自然科学版）
ＪｏＵＲＮＡＬ
文章编号：０２５３—３７４Ｘ（２００９）０４—０“５一０４
ＶｏＩ．３７ Ｎｏ．４ Ａｐｒ．２００９
大型复杂钢结构施工过程计算理论与应用
张慎伟１，张其林２，罗晓群２，吴 杰２
（１．山东大学土建与水利学院，山东济南２５００６ｌ，２．同济大学土木工程学院，上海２０００９２）
（５）
根据上述理论和有关节点坐标迁移原则ｃ枷，在 同济大学钢结构设计软件３Ｄ３Ｓ平台上开发了钢结
构施工过程鼹踪计算软件模块，宠善的前惹处理功
能可以方便快捷地实现大型钢结构施工过程建模、
计算与分析，
２功能特点分析
逮帚有限元软件在施工过翟跟踪计算方褥存在
着 算可方操法作克性服差了，现前有处计理不算方软便件等的弱缺点点．。本基文开于发Ａｕ的ｔ㈣计
详细的推导［卜８］，限予篇幅，本文不住重复阐述。 １．２施工过程躐踪模拟计算的有限冤方法
结构的施工过程涉及结构体系的不断转换，大 型复杂钢结构施工方法弱施工蹶序童接影响到各个
旅工阶段中成形状态的几何线形和内力状况。～方 面，只要施工方法和施工顺序得到确定，结构的几何
线形朔志力状况可以唯一计算确定；另一方露，也可
（１．Ｓｃｌｌｏｏｌ ０ｆ ａｖｎ Ｅ蝎ｉ∞盯啦，Ｓｈａｎｄｏ驱Ｕｌｌｉ煅ｉｔｙ，Ｊｉ’ｎａｎ ２５００６１，
ａ：ＩｉＩ诅；２．ｓｃｌ啪ｌ ｏｆ Ｃｉ、，ｉｌ Ｅ眶．ｍｅｅｒｉｎｇ，Ｔ彻＿ｇｊｉ Ｕｎｉｖｅ娼ｉｔｙ，ＳＩｌａｎｇ她ｉ ２０００９２．ａｌｉｍ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＧｉｖｅｎⅡｌｅ ｓｔｒｔｌｃｔｕ】忍ｌ ｔｙｐｅ ０ｆ虹鹳ｓｐ锄ｒｏａｆ ａｎｄ廿ｌｅ
１钢结构施工过程跟踪计算理论
１．１钢结构施工过程跟踪的杆、梁非线性有限元 理论
结构非线性分析中最常采用的坐标列式是ＴＬ （ｔｏｔａｌ ｌａｇｒａｎｇｅ）和ＵＬ（ｕｐｄａｔｅ ｌａｇｒａｎｇｅ）两类［１１．ＴＬ 方法适用于大位移大转角和弹性大应变情况．ＵＬ方 法适用于大位移、大转角和塑性大应变情况．本文主 要采用非线性杆单元理论和格式下的非线性梁单元
一测点１１通用有限元计算值
１４０
１２０
罡１００
薹８０
Ｒ ６０ 毯４０
２０
０
２００ １８０
鹱 ４０ ２０ ０
一测点１２通用有限元计算值
施工步 图３应力时程比较
Ｆｉｇ．３ ‘ｈｍ阳ｒｉｓ帆ｏｆ ｔｉｍｅ ｈｉｓｔｏｒｙ ｏｆ ｓｔｒ明ｓ
万方数据
４佃
同济大学学报（自然科学版）
第３７卷
从图２和图３中可以看出，两种有限元方法计 算所得的测点位移和应力基本一致，误差较小，这充 分说明了本文计算方法的准确性．但是由于客观原 因的存在，计算结果与实测结果还是存在一定差距， 造成这一差别的主要原因可以总结为以下几点：
ｃｈａｒａｃ衄ｉｓｔｉｃ ０ｆ ｓｌｉｐｐｉｎｇ ｃ０璐ｈｕｃｔ女吣ｐｒｏ瞄ｓ ｏｆ ｓｐａｔｉａｌ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｎｕｎｌｅｒｉｃａＩ伽ｐｕｔａｔｉｏｎ ｍｅ血ｏｄ ｉｓ ｐｒｅ鹭ｎｔｅｄ ｂａｓｅｄ
ｏｎ ｔｈｅ ｎＤｎｌｉｎｅａｒ ｆ．ｍｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｔｈｅｏｒｙ．ＧＤ璐ｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐ如ｃｅ路 ａｒ协ｌｙｓｉｓ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｗ弱ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｆｏｒ ｌａｒｇｅ ｓ∞ｌｅ ａＩＩｄ ｃｏ盯甲ｌｅ：ｘ ｓｔｅｅｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｔｈｉｓ∞ｆ钾ｌ，ａｒｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ｓｉｍｕｌａｔｅ吐把ｗｈｏｌｅ ｐｒｏｃｅ豁 ｏｆ ｃ０璐ｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｐａｔｉａｌ ｓｍｌｃｔｕｒｅ 嘶ｔｌｌ ａ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐ№ｌｏｅｓｓ，ｏｏ邶ｔｒｌｊｃ石ｏｎ ｌ∞ｄ，
平台建立的施工过程跟踪计算软件的前处理功能， 在结构建模方面更加方便，可按照结构的实际成形 过程建立有限元模型，进行有限元分析计算；特别是 施加荷载可按照麓工步采用方便快捷的封闭褥导荷 载功能，更加简单直观并便于检查修改，克服了现有 软件旄加荷载的麻烦；箍且计算速度快、计算精度 高．同时也具有现有软件的一觳功能，如将每～步的 计算结果以云图、变形图、时程曲线的方式表现出 来；可对每一构件的计算结果进行查诲，并输出文 本等．
豹状态，当构件拆除时，结构的别度矩阵发生变化， 以ｉ为当前状态，ｉ—ｌ为前一状态，贝Ｉｊ有
［ｘ］；：［Ｋ］；一，．一［必］。， ｛ｕ）；：』【，¨二△ｕ‘Ｉ，
ｔＦ，ｔ＝｛Ｆ卜１主△Ｆ｝ ｃ３，
式巾：［Ｋ土怒拆除构俘的雕度矩黪对总剐矩阵的贡
献；｛玩｝，｛致｝分别是拆除构件与剩余结构无连接
独立节点的位移列阵和节点力列阵，且｛仉）＝｛０），
鲍．构｛譬形成遂程豹模拟剃是按照各个葱工阶段实
际具有的单元数形成总刚．对于施工过程而言，结构 是一个不断变化的时变结构，当构件增加时，结构的
剐度簸阵发生变化，鞋ｌ隽当莪状态，墓一王为裁， ｛ｕ｝；：』ｕｔ一－二△ｕ‘≥，
ｔ
ｕｌ
Ｊ
ｆＦ：一，、
｛Ｆ｝ｌ＝＜二‘｝
收稿刚辋：２００７一１２—０４ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０５０８０２５）
作者简介：张慎伟（１９７９一），男，讲师，博士后，主要研究方向为钢结构与空间结构．Ｂｍａｉｌ：ｓｄｕ卿＠ｓｄｕ．ｅｄｕ．∞
万方数据
同济大学学报（自然科学版）
第３７卷
理论实现了空阉结构懿施工过程跟踪计算理论，对 于杆单元、梁单元的有限元方程在很多文献中都有
［联］¨｛Ｕ｝｛一ｌ＝｛Ｆ｝１．１
（２）
取构彳牛增加蒋莓的状态作为初态，构绎增加焉的 状态作为终态，采用增量迭代方法求解即可得铡整
个过程中构件增加对结构内力和变形的影响．
豢掏｛譬拆除时，取拆除构件翦的状态作为初态， 求得被拆除构件的节点力，单元拆除后将节点葳力
施加于原节点处进行求解即可得到构件拆除后结构
４４７
程中的若干关键工况需要进行计算，以保证结构施 工的安全．钢构件的弹性模量按２．０６ ｘ １０５ ＭＰａ计
算，拉索的弹性模量按１．６ ｘ １０５御ａ计算，两者的
膨胀系数均为１．２ ｘ １０一，按照实际滑移过程建立有 限元模型，主要考察滑移过程中结构变形和内力的 变化．
３．１滑移过程中结构变形分析 根据上述滑移步模型进行数值计算得到屋盖结
３工程实例
本文分析的工程模型为２００８年北京奥运会国 家体育嫱双内张弦屋差瀵移施工过程模銎‘１辅。在潺 移施工过程中，结构受力与设计状态完全不同，整个 结构体系是随累积滑移逐步建成，而且存在结构转 换，部分耔锌受力特性蜀能发生改变，嚣慈对麓工过
万方数据
第４期
张慎伟，等：大型复杂钢结构施工过程计算理论与应用
０ —２０
ｌ篙
喜委 ．１６０ ．１８０
一测点４通用有限元计算值 一测点４ ３ＤＧｓ软件计算值
一测点８通用有限元计算值 一测点８ ３ＤＧＳ软件计算值
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Ｏ 巨 一５ 量一１０
弱 一３５ —４０
２８０ ２４０
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４０
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图２位移时程比较 ｎｇ．２ Ｃｏｍｐ卵ｉ∞ｎ ｏｆ ｔｉｍｅ ｈｉｓｔｏｒｙ ｏｆ ｄｅｆｂｒｍａｔｉｏｎ
摘要：针对大跨屋盖的结构形式和滑移施工方法的特点，基 于非线性有限元理论提出了空间结构滑移施工的数值计算 方法，开发了大型复杂钢结构施工过程跟踪计算软件，可以 考虑施工过程、施工荷载、边界约束、预张力等因素的影响， 实现对结构施工全过程的跟踪模拟分析．通用有限元计算结 果证明了该方法的准确性，国家体育馆钢结构屋盖滑移施工 过程跟踪现场监测数据结果表明了该计算方法的可靠性与 合理性，可为大跨空间结构施工提供参考依据．
ｒａ妇ｌｉｔ）， ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｌｉｐｐｉＩｌｇ ｃｏ璐ｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐＩｕｃｅｓｓ ｏｆ ｓｐａｔｉａｌ ｓ缸ｕｃｔｌｌｒａｌ ｍｏｆ
ｏｆ越ｔｉｏｒｌａｌ ｓｔａｄｉ啪ｄｅｎｆｌｏ璐仃ａｔ皓ｔＩｌｅ ｒｅＩｉａｂｉｌｉｔｙ锄ｄ
ｏｆ ＣＩｌｅ ｐｒ嘲ｔｅｄ ｎ帅ｅｒｉ晚ｌ 岫ｒｙ，ＷＩＩｉｃｈ ∞ｎ ｍ们ｉｄｅ
以用施工方法和施工顺序的变化来调整和改变结构 的几何线形和内力状况．因此，施工过程模拟计算必
须严格按照各个旄工阶段的实际形式送行．施正过
程模拟计算主要包括结构构件的形成、结构构件的 拆除、施工荷载的变化、结构边界的转换等模拟
计算。 在整个施工过程中，钢结构的结构构件单元数
量不完全相同，是在各个施工阶段中逐步增加形成
（１）
Ｌ掣’ａ Ｊ
式牵：［爱］；，［Ｋ］。分别隽纛于构件增加孳｜超的改变 后的刚度矩阵和新增单元的刚度矩阵对总刚的贡
献；｛Ｕ｝｛，玩分别为由于构件增加引起的改变厝的 节点位移列阵和额增节点的位移戮阵；｛Ｆ｝ｔ，妃分
别为由于构件增加引起的改变后的节点力列阵和新
增节点的节点力罗Ｉｊ阵，则得方程 ［Ｋ］｛｛Ｕ｝｛。｛Ｆ｝《，
｛Ｅ｝－｛Ｏ》。
当结构施工过程中边界条件发生变化时可统一 处理为位移列阵的变化，即
［Ⅸ］“一｛秽｝｛＝｛Ｆ》｛，
｛Ｕ｝ｆ＝｛Ｕ｝ｆ—ｌ＋｛△Ｕ｝｛
（４）
当结构施工过程中荷载发生变化时，即在原有
萄载列阵的基础上增期荷载憨变化量，重凝求解计
算，即
［Ｋ］ｉ－ｌ｛【，）｛＝｛Ｆ）｛，
｛罗｝｛＝｛罗｝ｉ．１÷｛众∥》｛
关键词：大型钢结构；施工过程；非线性有限元；滑移模拟