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【摘要】管桁架结构应用越来越广泛，吊装是施工过程中重要的环节，吊装分析是结构安全和施工安全的重要保证。本文介绍了吊装模拟分析的要点，并结合STAAD软件对一榀管桁架进行吊装分析，可为类似工程提供参考。
【关键词】 管桁架结构；吊装分析；STAAD/CHINA
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
前言
近年来，随着我国钢铁产量的不断增长，钢结构以其自身的优势，在建筑中所占的比例越来越大，钢管结构也取得较大的突破。钢管结构中的管桁架结构以其独特的优势受到人们的青睐，管桁架具有结构整体性能好，扭转刚度大，且造型美观、制作安装方便、经济效果好等特点。管桁架结构将人们对建筑物的功能要求、感观要求以及经济效益要求完美地结合在一起，因此应用越来越广泛，如会展中心、体育场馆或其他一些大型公共建筑中都得到了运用。
随着建筑结构的发展，管桁架的跨度也越来越大，造成现场安装的难度也大大增加。吊装分析是施工过程中一个非常重要的环节，它是结构安全和施工安全的重要保证。对桁架进行吊装之前，应进行相应的受力分析，了解桁架在吊裝过程中的受力状况，避免桁架产生较大的变形而对结构产生影响，同时保证吊装过程的安全。目前多采用三维结构计算软件模拟吊装过程，进行受力分析，以便确定合理的吊装方案。吊装分析过程中吊点的选择、约束及荷载的施加是否合理，直接关系到模拟分析的准确性。
1 吊装分析要点
吊装分析中吊点的选择、约束及荷载的施加是否合理，直接关系到模拟分析的准确性。
1.1吊点的选择
吊点的选择关系到吊装过程中结构的稳定及安全，若选择不当就可能造成结构变形过大、结构滑落等安全事故。
在结构单元吊装分析过程中，一般平面桁架采用两点吊装，空间桁架采用三点或更多点吊装，要求吊钩与吊装单元的重心在同一竖直线上。吊点的个数和位置要合理选择，应避免吊点位于较弱腹杆中间等，吊点最好在节点上。对于对称结构，吊绳也应当对称布置。对于非对称结构，吊点较难选择，因此尽量多设吊点，以保证结构的稳定，防止吊装过程中结构滑落。此外，要合理确定钢丝绳的方向角度，一般钢丝绳与水平面夹角40~60度。
1.2施加约束
约束的施加关系到模拟分析的准确性，在进行分析时应增加合理的约束，以保证分析模型更符合实际情况。
对于平面对称结构(吊绳的布置也必须是对称的)，可以采用对称性约束，分析的结果与实际情况是比较吻合的；对于空间双轴对称结构，也可以采用对称性约束来解决问题。但对于不对称结构，无法使用对称性约束条件，那么需要增加约束。对于平面结构，在吊钩与重心的竖直线上的所有"点"，基本上只能够发生竖直变形，可以在这些"点"上增加水平约束。因此这里所说的“点”，是虚拟的点。
对于空间结构，除了对重心线上的“点”进行水平约束外，还应该防止结构本身绕该直线的转动，在重心线以外找一点进行水平约束，是可以达到目的的，但与实际情况不符合。另一个办法是在直接约束重心上的“点”的水平转动，这种办法更合理一些。 1.3荷载施加
吊装过程中一般只考虑构件的自重，不考虑其他荷载，但应考虑吊装过程自重的增大系数。对于恶劣环境可以适当考虑风载荷的影响。
2 吊装分析实例
采用STAAD/CHINA软件对某管桁架屋面的一榀桁架进行吊装分析。STAAD/CHINA软件包含STAAD.PRO和SSDD。本文应用STAAD.PRO进行吊装分析，最后采用SSDD对分析结构进行规范检验。
2.1三维建模
几何建模一般在软件环境下进行，也可导入AutoCAD及其他软件的模型。
2.2检查结构
可采用软件强大的工具选项对模型进行检验，检查构是否唯一，是否有重复构件等等。
2.3 截面定义
可在截面数据库中选择所需截面，也可以在工具选项下自行创建用户表。
2.4 定义杆件特性
本例中可将吊绳采用缆索单元进行模拟。
2.5 定义支座及约束
吊绳交点处即吊钩位置采用铰接支座，并在桁架重心线上的节点处增加约束，限制水平位移。
2.6施加荷载
考虑自重增大系数1.2，不考虑其他荷载。
2.7 运行分析
可采用软件中的命令编辑器，查找错误，直到分析成功。完成后，采用命令“Print CG”找到桁架的重心位置，吊绳的交点即吊钩位置应位于重心正上方。同时在重心对称位置找到桁架上的节点作为吊点，吊绳与水平面夹角约为50度，即可确定吊绳的交点。
2.8分析结果
在软件的后处理分项页查看分析结果，包括节点位移、反力；梁单元内力、应力等，桁架杆件的应力图如图1所示。然后采用SSDD软件进行桁架杆件的内力检验和位移检验，杆件的强度及稳定性均满足要求。
图1
3结束语
随着三维建模计算软件被广泛应用于结构工程领域，它为工程进度、施工安全等方面提供了强有力的支持。本文结合STAAD/CHINA软件，分析了管桁架结构吊装分析的要点，对类似工程提供借鉴。
参考文献
[1] 彭玉丰,罗永峰.大跨度钢桁架吊装过程分析[J].结构工程师,2011,(04).
[2] 李九阳,于洪枚.某大型钢桁架吊装方案的计算与分析[J]建筑科技与管理,2009,(11).
[3] 常建新.大跨度空间钢管桁架屋盖吊装方案研究[J]建筑施工,2011,(07).
[4] 美国Bentley公司.STAAD/CHINA技术参考手册.
【关键词】 管桁架结构；吊装分析；STAAD/CHINA
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
前言
近年来，随着我国钢铁产量的不断增长，钢结构以其自身的优势，在建筑中所占的比例越来越大，钢管结构也取得较大的突破。钢管结构中的管桁架结构以其独特的优势受到人们的青睐，管桁架具有结构整体性能好，扭转刚度大，且造型美观、制作安装方便、经济效果好等特点。管桁架结构将人们对建筑物的功能要求、感观要求以及经济效益要求完美地结合在一起，因此应用越来越广泛，如会展中心、体育场馆或其他一些大型公共建筑中都得到了运用。
随着建筑结构的发展，管桁架的跨度也越来越大，造成现场安装的难度也大大增加。吊装分析是施工过程中一个非常重要的环节，它是结构安全和施工安全的重要保证。对桁架进行吊装之前，应进行相应的受力分析，了解桁架在吊裝过程中的受力状况，避免桁架产生较大的变形而对结构产生影响，同时保证吊装过程的安全。目前多采用三维结构计算软件模拟吊装过程，进行受力分析，以便确定合理的吊装方案。吊装分析过程中吊点的选择、约束及荷载的施加是否合理，直接关系到模拟分析的准确性。
1 吊装分析要点
吊装分析中吊点的选择、约束及荷载的施加是否合理，直接关系到模拟分析的准确性。
1.1吊点的选择
吊点的选择关系到吊装过程中结构的稳定及安全，若选择不当就可能造成结构变形过大、结构滑落等安全事故。
在结构单元吊装分析过程中，一般平面桁架采用两点吊装，空间桁架采用三点或更多点吊装，要求吊钩与吊装单元的重心在同一竖直线上。吊点的个数和位置要合理选择，应避免吊点位于较弱腹杆中间等，吊点最好在节点上。对于对称结构，吊绳也应当对称布置。对于非对称结构，吊点较难选择，因此尽量多设吊点，以保证结构的稳定，防止吊装过程中结构滑落。此外，要合理确定钢丝绳的方向角度，一般钢丝绳与水平面夹角40~60度。
1.2施加约束
约束的施加关系到模拟分析的准确性，在进行分析时应增加合理的约束，以保证分析模型更符合实际情况。
对于平面对称结构(吊绳的布置也必须是对称的)，可以采用对称性约束，分析的结果与实际情况是比较吻合的；对于空间双轴对称结构，也可以采用对称性约束来解决问题。但对于不对称结构，无法使用对称性约束条件，那么需要增加约束。对于平面结构，在吊钩与重心的竖直线上的所有"点"，基本上只能够发生竖直变形，可以在这些"点"上增加水平约束。因此这里所说的“点”，是虚拟的点。
对于空间结构，除了对重心线上的“点”进行水平约束外，还应该防止结构本身绕该直线的转动，在重心线以外找一点进行水平约束，是可以达到目的的，但与实际情况不符合。另一个办法是在直接约束重心上的“点”的水平转动，这种办法更合理一些。 1.3荷载施加
吊装过程中一般只考虑构件的自重，不考虑其他荷载，但应考虑吊装过程自重的增大系数。对于恶劣环境可以适当考虑风载荷的影响。
2 吊装分析实例
采用STAAD/CHINA软件对某管桁架屋面的一榀桁架进行吊装分析。STAAD/CHINA软件包含STAAD.PRO和SSDD。本文应用STAAD.PRO进行吊装分析，最后采用SSDD对分析结构进行规范检验。
2.1三维建模
几何建模一般在软件环境下进行，也可导入AutoCAD及其他软件的模型。
2.2检查结构
可采用软件强大的工具选项对模型进行检验，检查构是否唯一，是否有重复构件等等。
2.3 截面定义
可在截面数据库中选择所需截面，也可以在工具选项下自行创建用户表。
2.4 定义杆件特性
本例中可将吊绳采用缆索单元进行模拟。
2.5 定义支座及约束
吊绳交点处即吊钩位置采用铰接支座，并在桁架重心线上的节点处增加约束，限制水平位移。
2.6施加荷载
考虑自重增大系数1.2，不考虑其他荷载。
2.7 运行分析
可采用软件中的命令编辑器，查找错误，直到分析成功。完成后，采用命令“Print CG”找到桁架的重心位置，吊绳的交点即吊钩位置应位于重心正上方。同时在重心对称位置找到桁架上的节点作为吊点，吊绳与水平面夹角约为50度，即可确定吊绳的交点。
2.8分析结果
在软件的后处理分项页查看分析结果，包括节点位移、反力；梁单元内力、应力等，桁架杆件的应力图如图1所示。然后采用SSDD软件进行桁架杆件的内力检验和位移检验，杆件的强度及稳定性均满足要求。
图1
3结束语
随着三维建模计算软件被广泛应用于结构工程领域，它为工程进度、施工安全等方面提供了强有力的支持。本文结合STAAD/CHINA软件，分析了管桁架结构吊装分析的要点，对类似工程提供借鉴。
参考文献
[1] 彭玉丰,罗永峰.大跨度钢桁架吊装过程分析[J].结构工程师,2011,(04).
[2] 李九阳,于洪枚.某大型钢桁架吊装方案的计算与分析[J]建筑科技与管理,2009,(11).
[3] 常建新.大跨度空间钢管桁架屋盖吊装方案研究[J]建筑施工,2011,(07).
[4] 美国Bentley公司.STAAD/CHINA技术参考手册.