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近年来,我国的基础大建设为空间钢结构的发展提供了良好的契机。空间钢结构受力合理、跨度大、造型美观大方,符合现代人对于建筑结构的使用及审美要求。大量空间钢结构的的涌现,促使空间结构的建筑结构形式不断发展,对于建筑、结构方面的研究日益深入,设计水平也在不断提高,这也对空间钢结构的施工提出了更高的要求。施工过程当中,主体结构承重体系尚未完全形成,结构与临时支撑体系协同受力,施工建造过程中多种因素对结构受力和变形的影响不容忽略,因此对空间钢结构施工过程进行力学分析和仿真模拟就显得格外重要。
本文以新桥国际机场航站楼工程实例为依托,重点讨论了以下几个问题:1)空间钢结构施工方案的对比和选择。根据现在常用的几种施工方案,结合工程的特点和现场实际情况,对空间钢结构施工过程所采用的主要安装方法做了选择。2)施工安装过程中的受力分析理论。重点介绍了时变结构理论和变量叠加法,并结合空间钢结构施工仿真当中的特殊力学问题,为之后的施工仿真分析做了理论铺垫。3)确定新桥国际机场航站楼施工中的临时支撑体系。由于在实际的施工当中存在高空拼接焊接,所以必须采用临时支撑辅助受力。临时支撑体系是否科学合理决定了施工过程的安全与效率。本文对临时支撑体系做了合理性选择,并进行了安全性能的验算。4)支撑体系卸载方案的施工仿真。基于卸载过程仿真的几种理论,本文采用有限元软件MIDAS/Gen对航站楼五区的一榀刚架进行了几种卸载方案的施工仿真分析。根据计算所得结果,对结构的卸载方案进行优化选择,保证了施工卸载方案的合理性和可靠性。
空间钢结构的施工是一项复杂的系统工程,也越来越受到重视。针对空间钢结构的施工方案、支撑和卸载等关键问题,本文利用有限元软件MIDAS/Gen做了一些研究和探索,为进一步进行施工安装过程仿真的研究提供了依据,也为其他类似工程的施工提供了参考。