大跨度钢结构施工过程临时支撑拆除分析

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近年来,我国大跨度空间钢结构进入了快速增长时期,其结构形式日趋多样复杂化,在施工过程表现出了诸多力学及技术问题,给施工带来巨大的挑战。大跨度空间钢结构的施工是一个连续的、动态的过程,在此过程中,其几何形态、荷载及边界条件不断变化,施工过程中结构的内力、位形的变化非常复杂。因此,如何保证其施工过程安全、可控,并使得成型后的结构的位形和受力状态与设计预期相一致,是大跨度空间钢结构施工问题研究的核心所在。本文以洪山区文体中心·武汉理工大学体育馆钢屋盖结构项目为背景,对其临时支撑的拆除过程进行分析。由于刚性环下的48个支撑是支撑在内胎架的钢平台上,而钢平台在各支撑点的竖向刚度不均匀且相对刚性环的刚度较弱,钢平台与刚性环之间的刚度不匹配,导致在拆除临时支撑过程中其受力演变历程比较复杂,处理不当会带来安全隐患。  通过分析,被拆除支撑的内力得到“释放”并发生“转移”,一部分由屋盖结构承担,一部分由剩余支撑承担,同时结构的形式也发生了变化,内力重分布之后,剩余支撑的轴力总体呈现增大趋势,但由于钢平台竖向刚度的不同,各支撑的轴力增量也会有所不同,表现为刚度大的支撑轴力增长较大。支撑轴力的变化会使得钢平台的内力发生变化,其最大的应力呈现增大趋势。本文分别按轴力从小到大和从大到小两种顺序进行支撑的拆除。比较不同拆除顺序可以发现,从大到小的顺序拆除支撑时结构位移和内力的变化不均匀,呈现先“平缓”后“迅速”的态势,且支撑的轴力较大,但由于后拆支撑钢平台的竖向刚度较大,钢平台未出现应力过大的现象;而按轴力从大到小的顺序进行拆除,整个过程结构的位移和内力的变化比较平缓,支撑的轴力虽然有所增长,但最大的轴力总体呈现减小的趋势,不过由于后拆支撑的钢平台的竖向刚度较小,且支撑本身的轴力在增大,因此造成了钢平台上的梁出现了局部应力较大的现象。  最后,本文结合了这两种方案的优点,先拆除轴力最大的支撑并替换千斤顶,再拆除剩余支撑,通过控制千斤顶的行程实现整个临时支撑的拆除过程,这样既实现了拆除过程中结构的位移和内力缓慢变化的目的,又避免了钢平台局部应力过大带来的安全隐患,从而实现了临时支撑拆除过程的安全可控。  
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