某大跨度管桁架施工关键技术研究

管桁架结构论文 分段吊装论文 有限元模拟论文 施工变形预调值论文
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随着新结构、新材料和新工艺的发展,出现了许多造型独特、结构形式复杂的大型公共建筑,虽然给人们带来一定的视觉震撼效果,但从施工角度考虑,为工程技术人员提出了巨大的挑战。即使在科技已高度发达的今天,施工工艺仍然还有很大的提升空间。如何选用最优的施工方案,保证钢结构工程安全高效的施工,同时降低工程成本,缩短工期,提高施工效率,确保工程质量,具有十分重要的研究意义。本文以大剧院项目为背景,以屋顶管桁架结构为研究对象,采用有限元软件进行模拟分析,对卸载过程进行监测,主要研究内容和成果如下:(1)针对大剧院项目详细分析了工程特点和难点,通过对常用施工方法优缺点的对比,结合项目特点,采用分段吊装法施工。考虑施工过程中结构的时变因素和生死单元技术,运用Midas Gen软件进行数值模拟,建立管桁架结构的有限元模型,分别对两种施工方案进行施工过程模拟,通过位移和应力对比,考虑两种施工方案的特点及施工难易程度,选取最优方案。(2)通过对卸载过程进行监测,将计算值与实测值对比分析,结果表明二者存在差异但偏差不大,结构整体下降位移满足要求,并且分析产生误差的原因。为保证结构施工过程中的安全以及施工完成后能够达到设计目标,采用正装迭代法,将一次正装成型后的节点位移作为结构的施工变形预调值,考虑施工变形预调值后,能够实现结构成型后的位形与设计位形相吻合的施工要求。(3)针对管桁架结构异形杆件的加工制作,运用BIM手段进行深化设计,从三维模型中得到桁架的节点连接形式、杆件尺寸等信息,解决杆件出图和下料难题。利用BIM信息技术定位模拟和施工过程中的测量控制,解决了管桁架在施工过程中的空间定位和精度控制难题,为工程实际施工提供一定的参考价值。
摘要第3-4页
abstract第4-5页
1 绪论第9-25页
    1.1 研究背景及意义第9-10页
    1.2 研究现状第10-21页
        1.2.1 管桁架结构研究现状第10-16页
        1.2.2 BIM技术研究现状第16-21页
    1.3 技术研究路线第21-22页
    1.4 本文主要研究内容第22-25页
2 管桁架施工力学理论第25-35页
    2.1 施工力学理论第25-27页
        2.1.1 时变力学理论第25页
        2.1.2 施工时变力学效应第25-26页
        2.1.3 大跨度钢结构施工时变性第26页
        2.1.4 施工过程中结构分析第26-27页
    2.2 计算方法第27-30页
        2.2.1 考虑施工工况的施工阶段状态变量叠加法第27-28页
        2.2.2 生死单元技术第28-29页
        2.2.3 一般有限单元法第29-30页
    2.3 有限元软件的施工分析原理第30-31页
        2.3.1 有限元软件概述第30页
        2.3.2 软件分析原理第30-31页
    2.4 钢结构施工变形预调值第31-33页
        2.4.1 钢结构施工变形预调值概念第31-32页
        2.4.2 钢结构施工变形预调值计算方法第32-33页
    2.5 本章小结第33-35页
3 管桁架施工方案分析第35-47页
    3.1 大跨度钢结构常用施工方法分析第35-40页
        3.1.1 常用施工方法第35-39页
        3.1.2 常用卸载方法第39-40页
    3.2 分段吊装方案研究第40-44页
        3.2.1 工程概况第40-41页
        3.2.2 工程难点分析第41-42页
        3.2.3 施工方案的选取第42-43页
        3.2.4 桁架吊装分段第43-44页
        3.2.5 两种施工方案第44页
    3.3 本章小结第44-47页
4 基于MidasGen施工模拟分析第47-67页
    4.1 有限元模型建立第47-50页
        4.1.1 材料定义第47-49页
        4.1.2 荷载组合第49-50页
        4.1.3 有限元模型第50页
    4.2 不同荷载工况下的受力分析第50-61页
        4.2.1 结构静力分析第50-51页
        4.2.2 施工过程模拟第51-56页
        4.2.3 施工过程位移和应力分析第56-58页
        4.2.4 施工过程稳定性验算第58-61页
    4.3 计算值和理论值对比分析第61-64页
    4.4 施工变形预调值的计算第64-65页
    4.5 本章小结第65-67页
5 基于BIM的施工过程控制研究第67-87页
    5.1 异形桁架加工制作第67-72页
        5.1.1 难点分析第67页
        5.1.2 钢结构深化设计第67-71页
        5.1.3 管桁架工厂加工与制作第71-72页
    5.2 桁架预拼装、吊装和焊接第72-84页
        5.2.1 难点分析第72页
        5.2.2 三维场地布置第72-74页
        5.2.3 分段吊装施工全过程模拟第74-75页
        5.2.4 测量控制第75-78页
        5.2.5 误差的消除第78页
        5.2.6 桁架的预拼装第78-80页
        5.2.7 现场吊装第80-82页
        5.2.8 桁架焊接第82-84页
    5.3 本章小结第84-87页
6 结论与展望第87-89页
    6.1 结论第87页
    6.2 展望第87-89页
致谢第89-91页
参考文献第91-97页
附录 攻读硕士阶段论文发表及科研情况第97页
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