大跨度屋面桁架吊点布置和支承卸载有限元模拟分析
某剧场为66 m的大跨度圆形桁架结构,由于施工条件限制,考虑将圆形屋盖划分为4个单元结构;每个单元结构为不规则的型钢桁架,通过MIDAS软件计算分析吊装过程中单元的刚度和强度的变化,判断是否满足施工要求.为明确单元最佳吊点位置,利用重心位置定义法计算单元重心位置;单元结构选取4个吊耳布置点,布置点形成的四边形几何中心点接近于单元结构重心;依据吊点距单元结构重心的平均距离逐渐变大的设置原则形成3种吊点布置方案,并采用MIDAS软件模拟,吊耳节点约束采用节点弹性支承,施加小刚度约束;桁架采用杆单元进行模拟,考虑吊装过程的影响,动力效应系数为1.4,依据计算结果分析单元结构杆件应力、节点竖向位移以及杆件应力比来确定方案的合理性,并选择最优吊点布置方案.4个单元结构依次吊装完成后进行各单元之间的焊接连接,待连系梁吊装、安装完成之后开始支承结构的卸载工作.由于大跨空间结构受力较复杂,对于结构杆件的内力重分布过程需要计算分析,所以支承体系的卸载方法非常关键.由于本项目胎架数量少,采取依次卸载单个胎架的顺序,卸载方案分为4种工况,通过有限元软件建模,采用单元降温卸载法模拟支承结构卸载过程,设置温度单元长50 mm,材料线膨胀系数1 mm/℃,温度单元与支承点之间采用只受压的弹性连接,卸载完成后温度单元与支承点自动脱离,计算得出屋盖构件在施工卸载过程中应力大小和竖向位移变化数值.研究得出:1)该屋面结构设计截面满足施工过程的安全性;2)结构卸载过程具有足够的刚度和强度,结构受力稳定,满足施工要求;3)拆除的胎架支承点结构竖向位移曲线呈线性上升,可判断结构受力稳定,其余支承点竖向位移曲线呈S形,越靠近首次拆除点位置,观测点的竖向位移曲线S形越明显,所以对竖向位移呈S形曲线的结构点需要做好支承节点的限位和防倾覆设置,并应进行施工监测,依据模拟计算结果为卸载方案的实施提供依据.
钢结构桁架、吊点布置、有限元模拟、支承卸载、钢结构吊装
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2021-09-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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