某鋼結(jié)構(gòu)施工仿真分析正式

1、博物館鋼結(jié)構(gòu)施工仿真分析一 計(jì)算內(nèi)容分析成都博物館新館鋼結(jié)構(gòu)安裝過程結(jié)構(gòu)受力與設(shè)計(jì)狀態(tài)不完全一樣，整個結(jié)構(gòu)體系是個逐階段建立的過程，特別是在胎架卸載過程中，存在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換，結(jié)構(gòu)受力從胎架轉(zhuǎn)移到結(jié)構(gòu)本身，部分構(gòu)件受力特性可能發(fā)生改變，因此對施工過程中的若干關(guān)鍵工況需要進(jìn)行計(jì)算，以保證結(jié)構(gòu)的安全。根據(jù)施工全過程的分析結(jié)果，對結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸與安裝位置進(jìn)行預(yù)調(diào)整。施工過程需要計(jì)算分析的內(nèi)容：（1）安裝及卸載過程形分析（2）安裝及卸載過程構(gòu)件受力計(jì)算分析（3）構(gòu)件的尺寸與安裝的預(yù)調(diào)整值二 計(jì)算軟件分析選用 結(jié)構(gòu)計(jì)算選用了通用有限元程序Midas（版）。三 模型分析計(jì)算模型采用空間三維實(shí)尺模型,按照實(shí)際的安裝

2、及卸載順序，進(jìn)行施工過程分析。主結(jié)構(gòu)中懸挑桁架的腹桿與地下一榀大桁架的腹桿采用桁架單元模擬，其余構(gòu)件采用梁單元模擬，樓板采用板單元，核心筒采用墻單元。施工過程分析中所考慮的荷載工況包括三種類型：恒載DL；活載LL；溫度荷載T(T+為升溫，T-為負(fù)溫)。設(shè)計(jì)工況匯總?cè)缦卤恚罕? 設(shè)計(jì)工況匯總序號荷載符號名稱說明1DL結(jié)構(gòu)自重鋼結(jié)構(gòu)及附屬結(jié)構(gòu)自重（結(jié)構(gòu)理論重量）2LL活荷載施工中臨時的人、機(jī)荷載（暫取為150kg/m2，即1.5kN/m2）3T+升溫荷載設(shè)定常溫為25，升溫荷載按+20溫差考慮。4T-降溫荷載降溫荷載按-20溫差考慮。在計(jì)算模型中胎架按安裝單位提供的實(shí)際規(guī)格考慮，主要分為鋼管格構(gòu)式

3、胎架；型鋼組合胎架及懸挑桁架胎架。由于胎架支承點(diǎn)反力為拉力時，該胎架應(yīng)退出工作，將胎架模型上部與結(jié)構(gòu)連接構(gòu)件按“只受壓單元”考慮。 計(jì)算模型胎架三維圖胎架平面布置圖四 施工過程分析4.1 模擬仿真過程按照安裝單位的施工方案，擬將施工過程分為安裝22個階段，卸載1個階段。4.1.1 安裝過程（主要針對鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，樓板與核心筒隨鋼結(jié)構(gòu)依次自下而上）第一階段 安裝地下-20m處第1節(jié)鋼柱第二階段 安裝地下-16m處鋼梁 第三階段 安裝地下-12m處鋼梁 第四階段 安裝地下-12m處以上的第2節(jié)鋼柱第五階段 安裝地下-8m處鋼梁第六階段 安裝懸挑桁架的胎架 第七階段 安裝地下-4m、0m及夾層處的鋼梁

4、及懸挑桁架安裝第八階段 安裝東南角部的胎架 第九階段 安裝地上第1節(jié)鋼柱第十階段 安裝地上西側(cè)開洞部位的胎架第十一階段 安裝地上4.5m處的鋼梁第十二階段 安裝地上9.0m處的鋼梁及外部第1層網(wǎng)格第十三階段 安裝地上第2節(jié)鋼柱第十四階段 安裝中部門洞處的胎架第十五階段 安裝地上12.5m、16m處的鋼梁及外部第2層網(wǎng)格第十六階段 安裝地上19.5m、23m處的鋼梁及外部第3層網(wǎng)格第十七階段 安裝地上第3、4節(jié)鋼柱第十八階段 安裝東側(cè)大廳處的胎架第十九階段 安裝地上26.5m、30m處的鋼梁及外部第4層網(wǎng)格第二十階段 安裝東立面網(wǎng)格胎架第二十一階段 安裝地上34.0m處的鋼梁及屋面鋼梁第二十二階

5、段 安裝屋面板、外網(wǎng)格檐口構(gòu)件及部分構(gòu)件填裝4.1.2 卸載過程實(shí)際施工中拆撐卸載是利用放置在臨時胎架頂端的千斤頂縮短達(dá)到卸載的目的。卸載方法根據(jù)“變形協(xié)調(diào)，卸載均衡”的原則，通過放置在支架上的千斤頂，多次循環(huán)微量下降來實(shí)現(xiàn)“荷載平衡轉(zhuǎn)移”。 4.1.2.1 胎架卸載量施工過程中需要卸載的量值為對應(yīng)時期結(jié)構(gòu)的荷載所能產(chǎn)生的下?lián)现担竟こ讨行遁d時存在的荷載包括有結(jié)構(gòu)自重和對應(yīng)的樓板自重， 根據(jù)計(jì)算模型算出胎架支承點(diǎn)處在該組合工況下的豎向變形值。 各支承點(diǎn)卸載前后的豎向位移值以及需要卸載的總位移如下所示 ( 支承點(diǎn)編號與胎架編號一致)。胎架編號圖表2 各支承點(diǎn)豎向位移及卸載量值胎架點(diǎn)編號卸載前豎向

6、位移卸載后豎向位移卸載總位移DZ (mm)DZ (mm)DZ (mm)1-0.40-9.288.882-0.55-7.657.103-0.68-5.765.084-0.93-4.663.735-0.55-9.719.166-0.16-10.149.987-0.19-9.819.628-0.14-8.978.839-0.16-7.797.6310-0.15-5.765.6111-0.18-4.244.0612-0.13-8.278.1413-0.35-8.458.114-0.13-7.747.6115-0.39-7.226.8316-0.13-7.116.9817-0.30-7.096.7918

7、-0.11-6.616.519-0.37-6.456.0820-0.13-5.455.3221-0.28-4.624.3422-0.26-3.793.5323-0.30-3.232.9324-0.15-6.196.0425-0.22-5.715.4926-0.08-4.934.8527-0.46-4.514.0528-0.11-3.903.7929-0.15-3.793.6430-0.07-3.223.1531-0.13-2.902.7732-0.07-2.142.0733-1.96-7.335.3734-0.14-3.273.1335-0.23-2.932.7036-0.11-2.041.9

8、337-3.22-5.802.5838-3.94-6.742.8039-2.13-3.671.5440-2.36-6.374.0141-1.52-5.173.6542-2.92-6.113.1943-2.75-4.902.1544-4.12-6.592.4745-2.81-5.943.1346-2.13-3.411.2847-5.90-8.602.7048-3.28-6.753.4749-0.87-4.003.1350-0.51-4.113.651-4.21-8.494.2852-3.16-6.523.3653-4.53-10.696.1654-1.88-6.404.5255-3.25-7.7

9、64.515610.842.927.9257-1.21-4.743.5358-3.77-4.881.1159-2.07-6.574.5060-2.22-6.394.1761-5.17-10.104.9362-3.10-7.844.7463-4.50-9.134.6364-1.95-7.145.1965-1.71-5.633.9266-1.93-3.031.1067-2.63-4.782.1568-3.78-8.024.2469-5.21-8.723.5170-3.55-10.016.4671-3.71-12.688.9772-2.47-10.157.6873-2.53-7.394.8674-4

10、.21-10.065.8575-1.07-8.277.276-2.73-8.145.4177-1.95-8.696.7478-2.22-3.150.9379-5.01-8.683.6780-3.09-8.525.4381-2.74-8.675.9382-4.11-5.991.8883-2.31-5.773.4684-9.97-12.222.2585-1.90-2.470.5786-2.64-3.641.087-2.76-4.701.9488-8.47-10.922.45如上表所示：支承點(diǎn)處所有胎架卸載總位移在10mm以內(nèi)，卸載量比較小，為確保千斤頂和砂箱卸載同階段性，可采取一次卸載的方式，對結(jié)

11、構(gòu)的強(qiáng)度剛度及整體穩(wěn)定影響甚微（見后續(xù)），即整體卸載方式。第二十三階段 拆除胎架，結(jié)構(gòu)整體卸載4.2 變形分析為了便于更直觀反應(yīng)結(jié)構(gòu)的變形分布，板單元與墻單元未顯示。4.2.1 安裝過程變形第一階段變形最大為0.03mm，發(fā)生第一節(jié)鋼柱上第二階段變形最大為9.88mm，發(fā)生在-16m處的斜梁上第三階段變形最大為9.92mm，發(fā)生在-16m的斜梁上第四階段變形最大為9.92mm，發(fā)生在-16m的斜梁上第五階段變形最大為12.48mm，發(fā)生在地下桁架弦桿上第六階段變形最大為12.48mm，發(fā)生在地下桁架弦桿上第七階段變形最大為32.15mm，發(fā)生在門洞底部的鋼梁上第八階段變形最大為32.15mm，

12、發(fā)生在門洞底部的鋼梁上第九階段變形最大為32.24mm，發(fā)生在門洞底部的鋼梁上第十階段變形最大為32.24mm，發(fā)生在門洞底部的鋼梁上第十一階段變形最大為32.33mm，發(fā)生在門洞底部的鋼梁上第十二階段變形最大為32.38mm，發(fā)生在門洞底部的鋼梁上第十三階段變形最大為32.50mm，發(fā)生在門洞底部的鋼梁上第十四階段變形最大為32.50mm，發(fā)生在門洞底部的鋼梁上第十五階段變形最大為32.75mm，發(fā)生在門洞底部的鋼梁上第十六階段變形最大為33.07mm，發(fā)生在門洞底部的鋼梁上第十七階段變形最大為33.21mm，發(fā)生在門洞底部的鋼梁上第十八階段變形最大為33.21mm，發(fā)生在門洞底部的鋼梁上第

13、十九階段變形最大為34.76mm，發(fā)生在連體結(jié)構(gòu)的鋼梁上第二十階段變形最大為34.38mm，發(fā)生在連體結(jié)構(gòu)的鋼梁上第二十一階段變形最大為36.28mm，發(fā)生在連體結(jié)構(gòu)的鋼梁上第二十二階段變形最大為36.28mm，發(fā)生在連體結(jié)構(gòu)的鋼梁上 以上安裝過程中的22個階段表明，結(jié)構(gòu)的變形逐漸增大，最大變形的位置主要發(fā)生在門洞的底部與連體結(jié)構(gòu)上。變形的幅度比較均勻且不大，均控制在40mm以內(nèi)，且最大豎向變形為36.28mmL/400，滿足規(guī)范對容許變形的要求。4.2.2 卸載過程變形第二十三階段變形最大為38.52mm，發(fā)生在連體結(jié)構(gòu)的鋼梁上表3 各施工階段結(jié)構(gòu)變形圖如上圖所示：由于各支承點(diǎn)卸載量很小，采

14、用一次整體卸載的方式，結(jié)構(gòu)的變形較安裝時的變形增加幅度不大，說明結(jié)構(gòu)在卸載時整體力學(xué)性能良好，內(nèi)力重分布未明顯影響懸挑桁架處與門洞上部的連體結(jié)構(gòu)的變形。最大的豎向變形為38.52mmL/400，滿足規(guī)范對容許變形的要求。4.3 施工過程構(gòu)件受力4.3.1 構(gòu)件應(yīng)力分布第7階段梁柱結(jié)構(gòu)應(yīng)力圖第16階段梁柱結(jié)構(gòu)應(yīng)力圖安裝完成時梁柱結(jié)構(gòu)應(yīng)力圖卸載完成時梁柱結(jié)構(gòu)應(yīng)力圖表4 各施工階段梁柱結(jié)構(gòu)應(yīng)力變化施工步最大拉應(yīng)力（N/mm2）最大壓應(yīng)力（N/mm2）11.35-1.60216.04-19.62316.02-20.32416.03-20.22517.96-44.29617.96-44.29795.24

15、-191.37895.24-191.37995.47-194.811094.49-193.901195.90-200.821295.98-206.181395.97-206.651495.60-206.681597.84-213.881696.97-218.9361797.09-220.431898.09-220.271995.22-223.4420207.11-229.7921224.48-233.8022224.48-233.8023113.98-245.41從上圖可以看出，隨著安裝過程不斷推移，梁柱構(gòu)件受到的壓應(yīng)力與拉應(yīng)力不斷增大。在第7階段即地下結(jié)構(gòu)安裝完成后，構(gòu)件最大的壓應(yīng)力為-19

16、1.37 N/m2，拉應(yīng)力為95.24 N/m2；安裝到第16階段即連體結(jié)構(gòu)形成時，構(gòu)件最大的壓應(yīng)力增大為-218.93 N/m2，拉應(yīng)力為96.97 N/m2。依次向上安裝，待完成時構(gòu)件應(yīng)力達(dá)到最大，壓應(yīng)力為-233.80 N/m2，拉應(yīng)力為224.48 N/m2。卸載后由于內(nèi)力重分布，構(gòu)件的拉應(yīng)力明顯減少，壓應(yīng)力緩慢增大。構(gòu)件的材質(zhì)大多數(shù)為Q345，其余的材質(zhì)性能高于Q345，由于壁厚不同，其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值最小為250 N/m2，故滿足規(guī)范要求。4.3.2 構(gòu)件應(yīng)力比第7階段構(gòu)件應(yīng)力比第7階段構(gòu)件應(yīng)力比柱狀圖第16階段構(gòu)件應(yīng)力比第16階段構(gòu)件應(yīng)力比柱狀圖安裝完成時構(gòu)件的應(yīng)力比安裝完成時構(gòu)件的應(yīng)

17、力比柱狀圖卸載完成時構(gòu)件的應(yīng)力比卸載完成時構(gòu)件的應(yīng)力比柱狀圖由上圖可知:隨著安裝過程遞進(jìn)，構(gòu)件的應(yīng)力比依次增大，最大應(yīng)力比集中體現(xiàn)在開洞部位的鋼梁上。在第7階段應(yīng)力比最大為0.74，大部分構(gòu)件的應(yīng)力比在0.25以下；在第16階段應(yīng)力比最大為0.85，大部分構(gòu)件的應(yīng)力比在0.40以下。安裝完成與完全卸載兩個階段的應(yīng)力比相差不大，說明卸載對整體結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與變形影響不大，盡管個別構(gòu)件應(yīng)力比達(dá)到0.9以上，但對于大多數(shù)構(gòu)件應(yīng)力比均控制在0.5以下，說明結(jié)構(gòu)有一定的富裕度，在安裝過程與卸載過程中結(jié)構(gòu)滿足要求。4.3.3 胎架的強(qiáng)度驗(yàn)算臨時胎架在施工中充當(dāng)臨時支座的作用，必須保證其強(qiáng)度和穩(wěn)定性能，以確保在

18、整個施工過程中結(jié)構(gòu)的安全。胎架構(gòu)件應(yīng)力比胎架構(gòu)件應(yīng)力比柱狀圖從上圖可知臨時胎架在最不利荷載組合作用下最大應(yīng)力比為0.66，大多數(shù)構(gòu)件在0.35以下，表明所有構(gòu)件在施工過程中均在安全范圍之內(nèi)。4.3.4 結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性對卸載后的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行屈曲分析，屈曲分析中，以1.0恒載+0.5活載的工況下進(jìn)行。屈曲因子如下表所示： 表5 卸載后結(jié)構(gòu)整體屈曲因子TABLE: Buckling FactorsOutputCaseStepTypeStepNumScaleFactorTextTextUnitlessUnitlessBucklingMode136.192737BucklingMode242.88216

19、2BucklingMode346.030179BucklingMode454.866688BucklingMode560.419094BucklingMode662.553516BucklingMode766.730033BucklingMode871.091269BucklingMode972.083723BucklingMode1077.715655 如上表所示，結(jié)構(gòu)卸載完成后，第一階屈曲因子符合大于35的一般規(guī)定，該結(jié)構(gòu)卸載后的屈曲因子最小約為36.19，隨著模態(tài)數(shù)的增加，屈曲因子逐階段增大。由此可見，該結(jié)構(gòu)卸載后穩(wěn)定性較好，結(jié)構(gòu)安全可靠。 五 施工全過程監(jiān)測本工程設(shè)計(jì)新型、結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜

20、，特別是設(shè)計(jì)有大懸挑承重桁架、大跨度鋼梁、承重網(wǎng)格立面、復(fù)雜鑄鋼節(jié)點(diǎn)等組合結(jié)構(gòu)。在施工前，要通過受力模擬分析選擇較優(yōu)的施工流程，盡量減少施工過程中產(chǎn)生的應(yīng)力。為了量化施工中產(chǎn)生的應(yīng)力應(yīng)變及結(jié)構(gòu)變形，擬對本工程施工全過程安裝過程進(jìn)行監(jiān)測。5.1 施工監(jiān)測的目的結(jié)構(gòu)在施工過程中的邊界條件、受力狀態(tài)往往與設(shè)計(jì)模型有很大差別，結(jié)構(gòu)在施工過程中的受力狀態(tài)也非常復(fù)雜，為了確保結(jié)構(gòu)在整個結(jié)構(gòu)使用過程中的安全性，有必要對結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工過程跟蹤監(jiān)測。施工監(jiān)測是根據(jù)實(shí)際施工過程對結(jié)構(gòu)的變形及應(yīng)力變化及沉降進(jìn)行監(jiān)測。對需監(jiān)測變形處進(jìn)行標(biāo)記，需監(jiān)測應(yīng)力的位置布置應(yīng)變計(jì)。 施工監(jiān)測的目的是為確保施工過程中主體結(jié)構(gòu)的可靠度

21、、安全性與穩(wěn)定性，保證結(jié)構(gòu)施工完畢后結(jié)構(gòu)變形及受力狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求。5.2 施工監(jiān)測的內(nèi)容結(jié)構(gòu)施工全過程跟蹤方法有兩種：一種是采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行施工過程跟蹤仿真分析，通過力學(xué)分析確定結(jié)構(gòu)在各種不同的邊界條件和各種復(fù)雜的荷載作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力狀態(tài)，另一種是施工過程在線實(shí)時監(jiān)測，通過監(jiān)測手段來監(jiān)測在整個施工階段結(jié)構(gòu)構(gòu)件的實(shí)際工作狀態(tài)。根據(jù)對結(jié)構(gòu)的施工仿真分析，建議對本工程以下兩個方面的內(nèi)容進(jìn)行施工監(jiān)測：結(jié)構(gòu)變形控制與內(nèi)力控制。變形控制包括：1、測量胎架支撐點(diǎn)的定位高度，并記錄在案；2、掌握各次安裝量，每一步的安裝量都要按照規(guī)定要求的安裝量進(jìn)行施工，要對安裝過程進(jìn)行精確控制；3、每次安裝結(jié)束后，測量

22、監(jiān)控點(diǎn)的變形數(shù)據(jù)，以確定施工過程變形與受力模擬分析值是否一致，從而達(dá)到指導(dǎo)施工的目的。內(nèi)力控制包括：通過對復(fù)雜結(jié)構(gòu)形式的理論分析，在結(jié)構(gòu)施工過程中， 大懸挑承重體系由支撐前的簡支梁單元轉(zhuǎn)換成支撐拆除后的懸臂梁單元，此處的應(yīng)力應(yīng)變最大。為實(shí)現(xiàn)對其的應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)控，采用在胎架和桁架弦桿上貼應(yīng)力應(yīng)變片實(shí)施應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)控。六 構(gòu)件尺寸與安裝位置預(yù)調(diào)整6.1 鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件下料長度鋼結(jié)構(gòu)在安裝過程中由于自重及施工荷載及焊縫焊接收縮的影響，導(dǎo)致鋼構(gòu)件長度與設(shè)計(jì)長度帶來一定的誤差。因此，要求我們施工單位在加工制作時準(zhǔn)確考慮由此帶來的與設(shè)計(jì)的誤差。構(gòu)件的實(shí)際下料長度的計(jì)算通過一下兩點(diǎn)來準(zhǔn)確預(yù)測：（1） 通過全過程仿真

23、力學(xué)分析計(jì)算后，可以得出了結(jié)構(gòu)構(gòu)件自重及施工荷載作用下的變形s1，從而為鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件下料長度提供依據(jù)。（2）根據(jù)高層民用建筑技術(shù)規(guī)程第條計(jì)算焊縫理論收縮值：厚鋼板焊縫的橫向收縮值，可按下式計(jì)算確定，也可按下表4選用。式中 s2焊縫的橫向收縮值（mm）；A焊縫橫截面面積（mm2）；t焊縫厚度，包括熔深（mm）；k常數(shù)，一般可取0.1；以上兩點(diǎn)，可以計(jì)算確定鋼構(gòu)件在加工制作時的下料長：式中： s 構(gòu)件下料長度（mm）；s0構(gòu)件設(shè)計(jì)長度（mm）；s1根據(jù)仿真力學(xué)分析構(gòu)件變形壓縮長度（mm）；s2焊縫的橫向收縮值（mm）；表6 焊縫的橫向收縮值根據(jù)Midas仿真力學(xué)計(jì)算模型對結(jié)構(gòu)的分析，通過結(jié)構(gòu)四個有代

24、表性的構(gòu)件，來計(jì)算其下料長度，其余構(gòu)件下料長度均可按照上述公式進(jìn)行計(jì)算。（1）框架柱：選取門洞上方處的連體結(jié)構(gòu)部位的框架柱單元23662進(jìn)行計(jì)算，其截面規(guī)格為箱型400X400X20。（注：空間位置規(guī)則的構(gòu)件變形壓縮為構(gòu)件頂端壓縮與尾端壓縮的差值）仿真力學(xué)分析構(gòu)件變形壓縮長度：s1=38.5190-38.4335=0.086mm焊縫理論收縮：s2=1.8mm構(gòu)件設(shè)計(jì)長度：s0=8823mm構(gòu)件下料長度：s =s0+ (s2 +s1)=8825mm（2）框架梁：選取門洞上方處的連體結(jié)構(gòu)部位的框架梁單元16959進(jìn)行計(jì)算，其截面規(guī)格為箱型500X500X22。仿真力學(xué)分析構(gòu)件變形壓縮長度：s1=-

25、Ns0/(EA)=-235980x7247/(2.06x105x42064)=-0.197mm焊縫理論收縮：s2=1.6mm構(gòu)件設(shè)計(jì)長度：s0=7247mm構(gòu)件下料長度：s =s0+ (s2 +s1)=7248mm(3）懸挑桁架弦桿：選取北側(cè)懸挑桁架下弦部位的桿件單元5852進(jìn)行計(jì)算，其截面規(guī)格為箱型500X300X14X18。仿真力學(xué)分析構(gòu)件變形壓縮長度：s1=1.008-0.642=0.366mm焊縫理論收縮：s2=1.3mm構(gòu)件設(shè)計(jì)長度：s0=8200mm構(gòu)件下料長度：s =s0+ (s2 +s1)=8202mm（4）立面網(wǎng)格構(gòu)件：選取東立面網(wǎng)格梁單元12957進(jìn)行計(jì)算，其截面規(guī)格為箱型

26、400X500X40X40。仿真力學(xué)分析構(gòu)件變形壓縮長度：s1=Ns0/(EA)=822057x5416/(2.06x105x65600)=0.313mm焊縫理論收縮：s2=2.0mm構(gòu)件設(shè)計(jì)長度：s0=5416mm構(gòu)件下料長度：s =s0+ (s2 +s1)=5418 mm6.2 控制焊接變形的工藝措施 根據(jù)全過程仿真力學(xué)分析，結(jié)合上節(jié)鋼構(gòu)件的焊接變形，提出相應(yīng)的工藝措施如下：表7 焊接變形的工藝控制序號焊接變形的工藝控制1 下料切割時采用NC切割保證切割精度，下料后對下料零部件進(jìn)行檢驗(yàn)矯正，控制零部件狀態(tài)下的變形，對薄板采取七輥矯平機(jī)消除變形。2 對焊接坡口，參照國家標(biāo)準(zhǔn)手工電弧焊焊接接頭

27、的基本形式和尺寸GB985-88和埋弧焊焊接接頭的基本形式和尺寸GB986-88，根據(jù)接頭板厚、焊接方法、接頭型式、施工經(jīng)驗(yàn)和焊接仿真，選擇經(jīng)濟(jì)合理、容易保證焊接質(zhì)量和有益于控制焊接收縮變形的坡口形式，通過工藝評定掌握預(yù)留和控制，控制焊接變形和收縮應(yīng)力。3 坡口加工和裝配時，控制坡口加工精度和裝配間隙，使坡口大小和填充量一致；組裝時調(diào)平裝配平臺，使用必要的裝配和焊接胎架、工裝夾具、工藝支撐，將變形削減并調(diào)整至單一方向，同時根據(jù)預(yù)定的焊縫截面及母材的規(guī)格，預(yù)置焊接收縮余量和反變形，控制焊接變形。4 厚板接頭采取合理的預(yù)熱工藝，BOX箱形構(gòu)件焊接采用雙面坡口對稱分段退焊施焊，同時優(yōu)化坡口焊接工藝，

28、減小焊接坡口和焊接填充量，利用三弧三絲高效深熔龍門焊，減少焊接道數(shù)，完成優(yōu)質(zhì)焊縫的施焊，對厚板深坡口焊縫，焊接中增加翻身次數(shù)，對稱施焊，并隨時檢查變形情況，同時進(jìn)行過程中的火焰矯正和火焰對稱等量熱輸入，減少焊接變形。5典型厚板接頭焊接變形的控制a. 預(yù)置焊接收縮余量；b. 針對接頭特點(diǎn)設(shè)置焊接反變形；c. 合理安排坡口形狀和控制焊接順序； d焊接過程中為了控制厚板焊縫中的收縮應(yīng)力，可對中間焊道進(jìn)行錘擊，以消除焊接應(yīng)力與，防止裂紋；e. 在同一構(gòu)件上焊接時，應(yīng)盡可能采用熱量分散、對稱分布的方式施焊；f. 先焊會有明顯收縮的接頭，后焊會有較小收縮的接頭，應(yīng)在盡可能小的拘束下焊接；g. 對于接點(diǎn)復(fù)雜

29、的構(gòu)件，盡可能采用分塊制作、整體拼裝和焊接的方法進(jìn)行制作，以減少和降低焊接變形與焊接應(yīng)力。6對于大桁架構(gòu)件的拼裝焊接，由于結(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)復(fù)雜、焊接工作量大，采取的裝焊程序、焊接順序、余量設(shè)置和焊接工藝措施，對桁架構(gòu)件的變形收縮、尺寸精度和焊接有很大影響，我們將組織焊接專家，對大桁架構(gòu)件的焊接順序及工藝作出詳細(xì)的論證，采取各種有效措施減小焊接變形和焊接。7對復(fù)雜結(jié)構(gòu)，除焊接前預(yù)置焊接反變形，焊接時相對結(jié)構(gòu)對稱分段施焊，使結(jié)構(gòu)受熱均勻?qū)ΨQ，并根據(jù)變形狀態(tài)調(diào)整焊接次序、方向，采用適當(dāng)?shù)幕鹧娉C正技術(shù)來控制變形的產(chǎn)生外，在質(zhì)量控制和檢測上，我們將根據(jù)構(gòu)件特點(diǎn)，設(shè)置焊接停止點(diǎn)和控制點(diǎn)，做好焊接前后構(gòu)件加工過程

30、的監(jiān)控，調(diào)整和修正焊接收縮與變形，減低焊接。8對厚板和復(fù)雜結(jié)構(gòu)，除采取焊接過程的中間焊道錘擊消應(yīng)力外，我們將根據(jù)接頭情況和結(jié)構(gòu)狀態(tài)，采取合理的焊接后熱工藝與有效的震動時效技術(shù)措施，降低焊接變形，消除焊接。6.3 連接剖口、間隙尺寸 鋼構(gòu)件的連接剖口與間隙尺寸如下所示：6.4 結(jié)構(gòu)的預(yù)調(diào)整為了保證結(jié)構(gòu)在安裝完成后各項(xiàng)尺寸（構(gòu)件的絕對位置與相對位置）符合建筑要求，對于大跨度結(jié)構(gòu)、超高層結(jié)構(gòu)、傾斜結(jié)構(gòu)等往往需要根據(jù)施工過程模擬分析對結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸與安裝位置進(jìn)行預(yù)調(diào)整。每個結(jié)構(gòu)變形特征和安裝過程不一樣，其預(yù)調(diào)整的方案也不相同。（1）對于大跨度空間結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)一般以豎向撓度變形為主，其安裝過程一般為一次性到

31、位，結(jié)構(gòu)自重變形一般沒有逐階段累加的過程，其預(yù)調(diào)整的方案比較簡單。一般做法為，根據(jù)結(jié)構(gòu)各點(diǎn)在恒載下的變形對結(jié)構(gòu)各點(diǎn)實(shí)施反變形，反變形之后的位置即為安裝時各點(diǎn)或構(gòu)件的定位位置（如果結(jié)構(gòu)非線性效應(yīng)明顯時，各點(diǎn)反變形量需經(jīng)過反復(fù)迭代才能求得），這就是安裝位置的預(yù)調(diào)整。將各點(diǎn)變形值與該節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)相加，得到結(jié)構(gòu)變形后各點(diǎn)的坐標(biāo)值，根據(jù)兩點(diǎn)坐標(biāo)即可計(jì)算出結(jié)構(gòu)變形后各構(gòu)件長度，構(gòu)件原長度（設(shè)計(jì)圖中構(gòu)件長度）與變形后長度差即為構(gòu)件在加工制作時需要預(yù)調(diào)整的尺寸，差值為正，表示構(gòu)件需要加長，差值為負(fù)，表示構(gòu)件需要縮短，這就是構(gòu)件加工尺寸的預(yù)調(diào)整。如下圖所示：（2）對于超高層結(jié)構(gòu)，如果其質(zhì)心與剛心偏移較小，結(jié)構(gòu)一般以

32、豎向壓縮變形為主，其安裝過程一般需要若干階段才能完成，結(jié)構(gòu)的壓縮變形是各階段安裝產(chǎn)生壓縮變形的累加，由于結(jié)構(gòu)只有豎向變形，其預(yù)調(diào)整方案也不是十分復(fù)雜。一般做法為，根據(jù)安裝階段驟計(jì)算每一階段結(jié)構(gòu)已安裝部分各點(diǎn)的變形增量（i代表安裝階段數(shù)），第k階段安裝完成后結(jié)構(gòu)的總變形為，結(jié)構(gòu)全部安裝完成的總變形為（結(jié)構(gòu)總的安裝階段為n），結(jié)構(gòu)安裝第k階段時的安裝位置預(yù)調(diào)整值（如果結(jié)構(gòu)非線性較強(qiáng)，該反變形值需要經(jīng)過多次反復(fù)迭代之后才能得出。）。第k階段安裝結(jié)構(gòu)的構(gòu)件尺寸原設(shè)計(jì)尺寸為，結(jié)構(gòu)全部安裝完成后構(gòu)件的尺寸變?yōu)椋瑯?gòu)件加工制作時需要預(yù)調(diào)整的尺寸為，預(yù)調(diào)整后的構(gòu)件尺寸為。對于在自重作用下水平位移很小的結(jié)構(gòu)，直接

33、根據(jù)各節(jié)點(diǎn)Z向坐標(biāo)及豎向變形即可求得相應(yīng)結(jié)果。如下圖所示：（3）對于豎向傾斜或整體質(zhì)心與剛心偏移較大的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)變形往往是x，y，z三個方向的變形均不能忽略，且結(jié)構(gòu)安裝階段驟很多，結(jié)構(gòu)在自重下的變形在是x，y，z三個方向均是逐階段累加的，其預(yù)調(diào)整方案比較復(fù)雜，但其調(diào)整原理與僅有豎向壓縮變形的結(jié)構(gòu)完全相同，只是每個點(diǎn)均需對x，y，z三個方向進(jìn)行預(yù)調(diào)整，構(gòu)件加工制作尺寸預(yù)調(diào)整值需要考慮x，y，z三個方向的變形進(jìn)行計(jì)算確定。本工程結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn)為外立面折板式單層網(wǎng)殼與內(nèi)部多層鋼框架結(jié)構(gòu)。施工仿真分析中需要按上述第三類結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工過程模擬分析，并確定各構(gòu)件安裝時的位移預(yù)調(diào)整與構(gòu)件加工尺寸的預(yù)調(diào)整。由于

34、該結(jié)構(gòu)有多處大跨度與大懸挑構(gòu)件，結(jié)構(gòu)幾何非線性力學(xué)響應(yīng)突出。計(jì)算采用MIDAS軟件，運(yùn)用非線性控制，按施工安裝順序，逐階段激活每一層結(jié)構(gòu)，并按施工方案中樓板澆注，墻體砌筑等結(jié)構(gòu)恒載逐階段順序施加結(jié)構(gòu)恒載。整個結(jié)構(gòu)完全激活后，需要提取安裝完當(dāng)層結(jié)構(gòu)后當(dāng)層結(jié)構(gòu)構(gòu)件各連接點(diǎn)已發(fā)生的變形和 結(jié)構(gòu)全部安裝完成后每一層構(gòu)件各連接點(diǎn)的總變形，依據(jù)提取的和根據(jù)上述計(jì)算方法即可得出每一構(gòu)件安裝時的位置預(yù)調(diào)整值和構(gòu)件加工的尺寸預(yù)調(diào)整值。 對于大懸挑關(guān)鍵部位和連體結(jié)構(gòu)（門洞上方）的關(guān)鍵部位選取有代表性的一榀平面桁架與大跨鋼梁進(jìn)行分析。大懸挑部位取桁架 STR-L 進(jìn)行分析：桁架 STR-L 構(gòu)件節(jié)點(diǎn)編號圖桁架 ST

35、R-L 構(gòu)件單元編號圖表8 節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)及變形表節(jié)點(diǎn)編號X/mmY/mmZ/mm DX/mmDY/mmDZ/mm1251534648700-4501.46620.656338-10.3639461712124941.78700-8550-0.6080.210203-0.45707417131299008700-8550-0.680.641163-2.93034617141381008700-8550-0.9371.234621-5.705921221463008700-8550-0.9841.28728-8.4536932149124941.78700-6550-0.2750.174543-0.5

36、509125511463008700-4501.21730.420436-8.5575642699124941.78700-4500.9279-0.10543-0.81559327001299008700-4501.10130.045513-2.57912627011381008700-4501.16570.288948-5.6704296783124941.78700-12550-0.245-0.00105-0.29778477301422008700-45000.06430.695705-7.09129577321340008700-45000.0660.543455-4.16798377

37、46127420.98700-45000.43660.751298-1.613061126091463008700-24500.96440.526617-8.53363912642151695.18700-24501.07470.65575-10.097033表9 安裝節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)值節(jié)點(diǎn)編號X/mmY/mmZ/mm125153462.58699.34366-439.6361712124942.38699.7898-8549.541713129900.78699.35884-8547.071714138100.98698.76538-8544.2921221463018698.71272-8541.

38、5521491249428699.82546-6549.452551146298.88699.57956-441.4422699124940.88700.10543-449.1842700129898.98699.95449-447.4212701138098.88699.71105-444.336783124941.98700.00105-12549.77730142199.98699.3043-4492.917732133999.98699.45655-4495.837746127420.58699.2487-4498.39126091462998699.47338-2441.471264

39、21516948699.34425-2439.9表10 原設(shè)計(jì)構(gòu)件下料長度單元編號節(jié)點(diǎn)1節(jié)點(diǎn)2節(jié)點(diǎn)1坐標(biāo)節(jié)點(diǎn)2坐標(biāo)構(gòu)件設(shè)計(jì)長度/mmX/mmY/mmZ/mmX/mmY/mmZ/mm519567831712124941.78700-12550124941.78700-85504000561017121713124941.78700-85501299008700-85504958.35611171317141299008700-85501381008700-855082006723171421221381008700-85501463008700-8550820067551712214912494

40、1.78700-8550124941.78700-6550200071582122126091463008700-85501463008700-24506100775626997746124941.78700-450127420.98700-45004748.5727757270017131299008700-4501299008700-855081007758270077321299008700-4501340008700-45005763.0297759270117141381008700-4501381008700-855081007842270177301381008700-45014

41、22008700-45005763.029789921492699124941.78700-6550124941.78700-4506100866626992700124941.78700-4501299008700-4504958.38667270027011299008700-4501381008700-45082008668270125511381008700-4501463008700-450820024999255177301463008700-4501422008700-45005763.02925000773017141422008700-45001381008700-85505

42、763.02925001773021221422008700-45001463008700-85505763.02925005171377321299008700-85501340008700-45005763.02925006773227011340008700-45001381008700-4505763.02925007773217141340008700-45001381008700-85505763.0292504817127746124941.78700-8550127420.98700-45004748.5722504977462700127420.98700-450012990

43、08700-4504748.5192505077461713127420.98700-45001299008700-85504748.5192685525511251463008700-4501534648700-450716431709125126421534648700-450151695.18700-24502670.02317641260925511463008700-24501463008700-450200031868126422122151695.18700-24501463008700-85508143.531 表11 預(yù)調(diào)整后構(gòu)件下料長度單元編號節(jié)點(diǎn)1節(jié)點(diǎn)2節(jié)點(diǎn)1坐標(biāo)節(jié)點(diǎn)2坐

44、標(biāo)構(gòu)件加工制作長度/mmX/mmY/mmZ/mmX/mmY/mmZ/mm519567831712124941.98700-12549.7124942.38699.8-8549.54000.2561017121713124942.38699.8-8549.5129900.78699.4-8547.14958.401561117131714129900.78699.4-8547.1138100.98698.8-8544.38200.2672317142122138100.98698.8-8544.31463018698.7-8541.68200.1675517122149124942.38699.

45、8-8549.51249428699.8-6549.5200071582122126091463018698.7-8541.61462998699.5-2441.56100.1775626997746124940.88700.1-449.184127420.58699.2-4498.44748.164775727001713129898.98699.9-447.421129900.78699.4-8547.18099.679775827007732129898.98699.9-447.421133999.98699.5-4495.85762.601775927011714138098.8869

46、9.7-444.33138100.98698.8-8544.38099.97784227017730138098.88699.7-444.33142199.98699.3-4492.915762.8147899214926991249428699.8-6549.5124940.88700.1-449.1846100.316866626992700124940.88700.1-449.184129898.98699.9-447.4214958.1866727002701129898.98699.-447.421138098.88699.7-444.338199.90186682701255113

47、8098.88699.7-444.33146298.88699.6-441.4428200.0012499925517730146298.88699.6-441.442142199.98699.3-4492.915763.2782500077301714142199.98699.3-4492.91138100.98698.8-8544.35763.2942500177302122142199.98699.3-4492.911463018698.7-8541.65762.8912500517137732129900.78699.4-8547.1133999.98699.5-4495.85763.

48、3732500677322701133999.98699.5-4495.8138098.88699.7-444.335763.2792500777321714133999.98699.5-4495.8138100.98698.8-8544.35762.6862504817127746124942.38699.8-8549.5127420.58699.2-4498.44748.9882504977462700127420.58699.2-4498.4129898.98699.-447.4214748.9892505077461713127420.58699.2-4498.4129900.78699.4-8547.14747.985268552551125146298.88699.6-441.442153462.58699.3-439.6367163.73170912512642153462.58699.3-439.6361516948