鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼體育場項目施工過程模擬分析35

十四施工過程模擬分析

（-）施工步驟的劃分

根據(jù)施工總進度計劃及主體結(jié)構(gòu)施工方案，將結(jié)構(gòu)施工過程劃分為10個步驟來進

行施工模擬分析。將整個I標(biāo)段的主體鋼結(jié)構(gòu)分成5個結(jié)構(gòu)單元，首先安裝樹形柱和

東側(cè)展望橋核心筒部分，然后安裝展望橋上部結(jié)構(gòu)（包括上面的屋面網(wǎng)殼）和西側(cè)大

樹廣場花籃，之后花籃上部的網(wǎng)殼外擴，體育場上部網(wǎng)殼以東西軸線為對稱軸南北兩

側(cè)自西向東同時施工。

施工步驟具體如下表所示:

施工步驟步驟簡述

Stagel樹形柱和展望橋核心筒

Stage2展望橋上部結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼、大樹廣場花籃

Stage3花籃上部結(jié)構(gòu)外擴、體育場西側(cè)頂部網(wǎng)殼

Stage4花籃上部結(jié)構(gòu)和體育場西側(cè)頂部網(wǎng)殼外擴

Stage5花籃上部結(jié)構(gòu)繼續(xù)外擴，開始施工體育場南北兩側(cè)網(wǎng)殼

Stage6花籃上部結(jié)構(gòu)繼續(xù)外擴，體育場南北兩側(cè)網(wǎng)殼繼續(xù)安裝

Stage7花籃上部結(jié)構(gòu)繼續(xù)外擴，體育場南北兩側(cè)網(wǎng)殼繼續(xù)安裝

Stage8大樹廣場網(wǎng)殼和體育場南北兩側(cè)網(wǎng)殼完成施工

Stage9體育場上部網(wǎng)殼之間合龍

StagelO體育場網(wǎng)殼和大樹廣場上部結(jié)構(gòu)之間合龍

（二）計算內(nèi)容及原因

計算各施工階段結(jié)構(gòu)變形及應(yīng)力的變化和發(fā)展過程。

由于施工順序和加載條件不同，實際施工的結(jié)構(gòu)的受力情況與建立整個模型后進

行結(jié)構(gòu)分析的分析結(jié)果是不同的。

導(dǎo)致產(chǎn)生這些誤差的原因可大致分為兩點：

1）對整個結(jié)構(gòu)的模型同時施加荷載時，所施加的荷載會被傳遞到還未施工的主體

結(jié)構(gòu)上，這與實際施工條件不同，因此會產(chǎn)生誤差。

2）在各施工階段的荷載會導(dǎo)致豎向構(gòu)件的不同收縮。

因此必須進行施工階段的變形和應(yīng)力分析，確保施工階段的安全。

（三）算法及荷載概述

根據(jù)施工順序，我們采用MIDAS/GEN進行施工階段模擬分析，計算模型為一整體

模型，按照施工步驟將結(jié)構(gòu)構(gòu)件、支座約束、荷載工況分別劃分為10個組，按照施工

步驟、工期進度進行施工階段定義，程序按照控制數(shù)據(jù)進行分析。在分析某一施工步

驟時，程序?qū)鼋Y(jié)該施工步驟后期的所有構(gòu)件及后期需要加載的荷載工況，僅允許

該步驟之前完成的構(gòu)件參與運算，例如第一步驟的計算模型，程序凍結(jié)了該步驟之后

的所有構(gòu)件，僅顯示第一步驟完成的構(gòu)件，參與運算的也只有這一階段的構(gòu)件，計算

完成顯示計算結(jié)果時，同樣按照每一步驟完成情況進行顯示。計算過程采用考慮時間

依從效果（累加模型）的方式進行分析，得到每一階段完成狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形,

在下一階段程序會根據(jù)新的變形對模型進行調(diào)整，從而可以真實地模擬施工的動態(tài)過

程。

計算模型完全按照結(jié)構(gòu)招標(biāo)圖建立，所有構(gòu)件的截面、材質(zhì)與招標(biāo)圖完全一致，

計算荷載主要考慮結(jié)構(gòu)自重，并考慮溫度荷載和風(fēng)荷載的影響。計算變形時采用的是

各荷載工況的標(biāo)準(zhǔn)值組合，計算應(yīng)力時采用的是各荷載工況的設(shè)計值組合。

具體的荷載組合如下表所示:

荷載組合恒(CD)活(CL)Y0/yRE

SLCB1(CD控)1.350.98y0=l.1

SLCB2（變形）1.01.0yO=l.1

SLCB3(CL控)1.21.4y0=l.1

另外將整個安裝步驟分成十大部分，分別在stagel、stage5、stage9和stagelO

階段計算溫度以及風(fēng)荷載作用對施工過程中結(jié)構(gòu)的影響，具體的荷載組合如下表所示:

荷載組合恒(CD)活(CL)風(fēng)荷載（WL）溫度（TL）y0/yRE

SLCB4(WL)//1.0/丫0二1.1

SLCB5(TL)///1.0y0=l.1

SLCB61.21.40.840.7yO=l.1

SLCB71.0/1.4/Y0=1.1

溫度荷載根據(jù)《中國建筑熱環(huán)境分析專用氣象數(shù)據(jù)集》（中國氣象局氣象信息中心

氣象資料室及清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系聯(lián)合編著出版）提供的深圳地區(qū)氣象資料結(jié)合

施工進度施加。

施工過程分析依據(jù)的相關(guān)規(guī)范如下所示:

建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001（2006版）

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50017-2003

冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范GB50018-2002

建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)程JGJ81-2002

鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范GB50205-2001

建筑抗震設(shè)計規(guī)范GB50011-2006

風(fēng)荷載基本風(fēng)壓為0.75KPa,地面粗糙度類別為B,其余荷載按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)

范》取值。

結(jié)構(gòu)計算模型（整體圖）

（四）各施工步驟計算簡圖

STAGE1（樹形柱和展望橋核心筒）

STAGE4（大樹廣場和體育場西側(cè)頂部網(wǎng)殼外擴）

STAGE7（體育場南北兩側(cè)網(wǎng)殼與大樹廣場繼續(xù)安裝）

STAGE10（體育場網(wǎng)殼和大樹廣場上部結(jié)構(gòu)之間合龍）

(五)施工過程模擬分析

每一施工過程中的分項工程，其中包括X、Y、Z三個主軸方向上的位移值(DX,

DY,DZ),結(jié)構(gòu)的最不利應(yīng)力以及主要構(gòu)件應(yīng)力比將以圖解形式詳細描述。

1STAGE1【第一階段】

(1)變形分析

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STAGE1Y-方向位移圖(DY)

STAGE1Z-方向位移圖(DZ)

X方向最大變形DX為128.10mm；Y方向最大變形DY為155.42mm；Z方向最大變

形DZ為-246.45mm,主要是樹形支撐的豎向位移，可見此階段變形比較小。

(2)應(yīng)力分析

STAGE1單元應(yīng)力圖

單元的應(yīng)力最大值為T92.24MPa,出現(xiàn)在樹形柱處，而大部分構(gòu)件的應(yīng)力比此值

還低許多，可見此階段構(gòu)件的應(yīng)力是比較小的。

（3）承載力分析

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STAGE1結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力分布圖

STAGE1構(gòu)件應(yīng)力比圖

整個結(jié)構(gòu)桿件應(yīng)力比最大為0.78,而大部分構(gòu)件的應(yīng)力比要比此值低很多，滿足

應(yīng)力比的要求。

2STAGE2【第二階段】

(1)變形分析

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