随着新材料、新技术突破性的发展,大跨度钢结构在世界范围内得到了广泛的应用与发展。在我国,随着国家经济的发展,大型钢结构建设项目日益增多,且呈现出结构形式多样化、复杂化的发展趋势。这些趋势在为钢结构施工技术的飞速发展提供宝贵机遇的同时也提出了更高的要求。传统的过度依赖经验的施工方法已经不能满足钢结构精细化、定量化的施工要求,因此,有必要在施工阶段对整个施工过程进行定量描述、实行跟踪控制,以保证结构的最终成形满足设计要求。钢结构施工仿真模拟技术正是在这样的时代背景下应运而生。本文在分析研究钢结构稳定理论及施工模拟仿真理论的基础上,以ANSYS有限元软件为分析工具,对新汉口火车站大跨度雨棚的施工过程进行模拟仿真分析,定量描述施工过程“未完整”结构的稳定性及工作状态,以指导施工过程并确定优化的施工方案,力图为大跨度钢结构施工技术的发展做出有效探索。本文主要包括以下几个方面的内容:①在分析研究结钢结构稳定性理论的基础上,对钢结构的失稳形式进行分类并具体阐述每种失稳类型的失稳原理,指出稳定性问题的分析方法及各种分析方法的特点及适用范围。②分别从施工力学、施工分析理论及施工过程跟踪数值理论三个方面详细阐述了钢结构施工过程仿真模拟的理论基础,并结合ANSYS有限元软件阐述其在施工过程中的仿真模拟功能。③以新汉口火车站项目为工程背景,对大跨度雨棚结构施工过程中“未完整”结构的稳定性进行线性屈曲分析和非线性屈曲分析,确定其失稳模态、极限承载力及初始缺陷对结构体系的影响,并指出分析结果在施工阶段的指导意义。④以ANSYS有限元软件为分析工具,对新汉口火车站大跨度雨棚结构施工过程中临时支撑布置方案和屋面板安装方案进行优化,结合施工实际条件确定安全、经济的施工方案;然后按照优化后的施工方案,基于单元生死概念,对雨棚结构的施工全过程进行仿真模拟分析,定量描述各施工阶段结构的工作状态、把握结构的变形规律,根据分析结果采取有效的施工措施,保证结构的竣工状态满足设计要求。
