钢结构钢桁架变形监测方案

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大跨钢管拱桁架结构施工期变形监测及分析(可编辑)

大跨钢管拱桁架结构施工期变形监测及分析（可编辑）大跨钢管拱桁架结构施工期变形监测及分析

华中科技大学

硕士学位论文

大跨钢管拱桁架结构施工期变形监测及分析

姓名:汪志香

申请学位级别:硕士

专业:结构工程

指导教师:李惠强

20051102

摘要

钢管拱桁架结构是目前大跨度结构中较流行的结构体系之一它具有受力明确计算模型简单施工方便用钢量省等优点近些年来它以简洁流畅美观的视觉效果出现在门厅飞机场体育馆会展中心等场所但由钢管直接焊接而成的

节点的工作机理还处在探索性阶段尤其是当钢管构件本身弯曲后性能变化的研究更

是相当缺乏在施工过程中荷载的不断变化及外力的影响会使建筑物产生变形

沉降及裂缝因此对结构在施工阶段和竣工后服役阶段的受力及变形分析显得很重

要本文结合某大学体育馆大跨钢管拱桁架结构施工对其变形进行了监测及系统分

析

本文首先简要地介绍了大跨度结构的应用及发展定义与分类并介绍了钢管桁架的结构特点及分类然后归纳整理了设计钢管桁架结构节点所要掌握的基本内容

包括管节点的连接分类与破坏模式构造要求及节点强度计算公式

其次阐述了钢管桁架的结构形式受力特点及分析模型并结合实际工程采用不同的计算模型进行计算分析其结果对工程设计有着重要意义

最后本文阐述了建筑物产生变形的原因和类型对体育馆大跨度钢管拱桁架结构施工过程中变形监测方法变形结果进行分析对大跨度钢管桁架结构施工过程中

的受力及变形进行有限元计算分析以确定体育馆产生变形的主要影响因素从而保

证工程的顺利施工关键词钢管拱桁架大跨度结构变形监测变形分析有限元 I

Abstract

Steel tube arch truss, which has merits of definite load condition, concise calculation

钢结构检测方案

一、背景介绍

钢结构广泛应用于建筑、桥梁、船舶等领域，其安全性和稳定性对于保障工程

质量至关重要。为了确保钢结构的安全运行，及时发现潜在的问题，制定一套科学合理的钢结构检测方案是必要的。

二、检测目的

1. 确保钢结构的安全性和稳定性。

2. 检测钢结构的质量，发现并修复潜在的缺陷。

3. 延长钢结构的使用寿命，提高工程的经济效益。

三、检测内容

1. 表面检测：对钢结构的表面进行目视检查，发现明显的损伤、腐蚀、裂纹等

问题。

2. 声波检测：利用超声波检测仪器对钢结构进行检测，发现内部的缺陷、裂纹

等问题。

3. 磁粉检测：利用磁粉检测仪器对钢结构进行检测，发现表面和近表面的裂纹、缺陷等问题。

4. 磁性检测：利用磁性检测仪器对钢结构进行检测，发现钢材中的磁性异常情况，判断是否存在缺陷。

5. 温度检测：对钢结构进行温度检测，发现异常温度情况，判断是否存在结构

问题。

6. 荧光检测：利用荧光检测仪器对钢结构进行检测，发现裂纹、缺陷等问题。

四、检测方法

1. 目视检查：检测人员对钢结构进行目视检查，发现明显的损伤、腐蚀、裂纹

等问题。

2. 超声波检测：将超声波探头贴附在钢结构上，通过探头发射超声波并接收反

射回来的信号，利用仪器分析信号，判断是否存在缺陷。

3. 磁粉检测：将磁粉喷洒在钢结构表面，通过磁粉吸附在缺陷处形成磁粉痕迹，利用仪器观察和分析磁粉痕迹，判断是否存在裂纹、缺陷。

4. 磁性检测：将磁性检测仪器贴附在钢结构上，利用磁性检测仪器测量钢材的

磁性，判断是否存在缺陷。

5. 温度检测：利用温度计等仪器对钢结构进行温度测量，判断是否存在异常温

钢结构工程测量方案

钢结构测量方案

一、编制依据

二、工程概况

1、工程概况

2、重点及难点

（1）屋面钢结构安装重难点：

a、本工程屋面钢梁分布范围广泛，平面尺寸为158.8m×78.45m；

b、钢桁架下方无楼板结构，离地面高度较高；

（2）屋面钢结构安装重难点：

a、屋面共设有三片网架，网架距离下层楼面均较高。

b、网架1投影面积约1350m2，网架2投影面积约1080 m2，网架3投影面积约2493m2，网架平面尺寸较大；

d、网架1、2节点形式为螺栓球，网架3为焊接球-螺栓球节点。

基于以上几点，本工程钢结构分布范围广泛，网架跨度大，网架距离下层楼面高。施工控制网布设的好坏、合理与否，竖向传递过程中的精度控制是本工程测量工作的重点和难点。如何消除桁架、外圈钢梁在吊装过程中因自重或撞击产生的变形、因焊接产生位移变形等造成的误差累积，使安装构件的空间位置符合

设计要求，也是钢结构施工测量需重点考虑的问题。

三、测量内容及基本要求

1、钢结构测量主要内容

测量工序伴随整个钢结构施工过程，应对施工进行全程检测，并将测量记录结果反馈到技术部门，为下一步施工提供决策依据。钢结构测量主要内容：（1）平面控制网测设与垂直传递；

（2）水准控制网测设与垂直传递；

（3）主轴线、水准线测量放样；

（4）钢柱、钢梁吊装测量控制；

（5）网架下挠度测量；

（6）测量数据的整理与归档。

2、钢结构测量基本要求及注意事项

（1）施工测量放线工作应执行《工程测量规范》(GB50026-2007)及国家有关规定。

（2）测量放线人员在工作中应遵守施工测量放线工作基本准则和验线基本准则。

钢结构施工质量检测方案

第七节钢结构施工质量检测方案

一检测执行标准

《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2001）；

《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）

《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81-2002）；

《钢焊缝手工焊超声波探伤方法及质量分级法》（GB/T11345）；

《钢结构超声波探伤及质量分级法》（JG/T203-2207）；

《钢结构高强螺栓连接的设计、施工验收规程》（JGJ82-91）。

《中厚板超声波检验方法》(GB/T2970-1991)

《铸钢件超声波探伤及质量评级方法》(GB/T7233-1987)

《涂装前钢材表面粗糙程度等级的评定（比较样块法）》(GB/T13288-1991)

《钢结构防火涂料》(GB14907-2002、CECS24：90)

二制作质量检测方案

从工程实施的源头开始，凡进入钢结构各分项工程实施现场的前提下，明确对主要材料、零件和部件、成品和标准件等产品进行层层把关的指导思想提出的检测方案。（一）原材料进厂检验

抗滑移试验接副（最大数量2000套），按批抽取8套。

涂装材料合格证及质量

证明文件

全数检查。

外观质量检查按每批采购量每种规格抽查5%，且不应少于3桶。涂装材料复检见证取样，送往国家指定检验单位复检。

其它材料合格证及质量

证明文件

全数检查。

外观质量检查按每批采购量抽查5%，且不少于5件。

（二）钢材切割

可实施对钢板的直条切割，异行曲线切割、穿孔、打孔切割、剖口切割、喷粉划线等精度达±0.2mm。确保每件符合设计尺寸要求。

1数控切割机和剪板机

可实施对钢板的直条切割，异行曲线切割、穿孔、打孔切割、剖口切割、喷粉划线等精度达±0.2mm。确保每件符合设计尺寸要求。

钢结构变形检测实施细则

一、引言

钢结构在建筑工程中被广泛应用，为确保其安全性和稳定性，变形检测是必不

可少的一项工作。本文旨在制定钢结构变形检测的实施细则，以确保检测工作的准确性和可靠性。

二、检测目的

钢结构变形检测的目的是评估结构的变形情况，包括水平位移、垂直位移、倾

斜度等参数，以判断结构是否存在异常变形，及时采取措施进行修复或加固，确保结构的安全运行。

三、检测方法

1. 传统测量法：采用测量仪器（如测距仪、水平仪等）对钢结构进行直接测量，获取结构的位移和倾斜数据。

2. 激光测量法：利用激光测距仪对钢结构进行非接触式测量，具有高精度和快

速测量的优势。

3. 光纤传感器法：通过在结构表面安装光纤传感器，实时监测结构的变形情况，可以进行长期连续监测。

4. 影像测量法：利用摄像机或无人机等设备，对钢结构进行拍摄或录像，通过

图像处理技术获取结构的位移和变形信息。

四、检测步骤

1. 准备工作：确定检测范围和目标，选择合适的检测方法和仪器设备，并进行

校准和调试。

2. 安装测点：根据设计要求，在钢结构上设置测点，测点应均匀分布在结构的

关键位置，如节点、连接处等。

3. 进行测量：按照事先制定的测量方案，对各个测点进行测量，记录测量数据。

4. 数据处理：对测量数据进行处理和分析，计算结构的位移、变形等参数。

5. 结果评定：根据结构设计要求，对测量结果进行评定，判断结构是否存在异

常变形。

6. 编制报告：根据检测结果，编制详细的检测报告，包括结构的变形数据、分

析结果和建议修复或加固方案。

五、数据处理和分析

1. 数据处理：对测量数据进行校正和滤波处理，确保数据的准确性和可靠性。

钢结构监测技术方案概况

钢结构监测技术方案是针对建筑物钢结构系统进行的一项监测和评估工作，包括钢结构的安全性、可靠性、抗震性能等方面。本文将从技术方案的概述、监测对象、监测内容和监测方法等方面进行详细介绍。

一、技术方案概述

1. 项目概况

本项目是一个大型的建筑钢结构系统的安全性监测和评估工程。监测对象为建筑物内的所有钢结构构件，包括梁、柱、桥架等。

2. 监测目的

本次监测的主要目的是确保建筑物的钢结构构件的安全性和稳定性，并保证其在出现任何异常情况时能够及时发现并采取相应的措施进行修复或更换，保证建筑物系统的稳定性和安全性。

3. 监测周期

监测周期应根据建筑物的使用寿命、使用频率和钢结构的材质等因素来确定。一般建议在使用寿命的一半进行首次监测，之后每年或每两年进行一次定期监测。

二、监测对象

监测对象是建筑物内的所有钢结构构件，包括梁、柱、桥架等。

1. 钢结构构件

在监测钢结构构件时，要对其相关信息进行整理和分类，主要包括：构件名称、构件编号、制作日期、施工日期、钢材规格、连接方式、连接构件、受力点位置、方位角等信息。

2. 声发射检测

钢结构监测方案采用声发射检测技术，该技术能够实时监测结构体的应力、裂纹和变形情况，通过该技术可以详细记录结构体的工作状态，并能够及时发现结构体的异常状态，为结构体的维护提供依据。

三、监测内容

1. 钢结构的完整性监测

通过钢结构的完整性监测，可以了解结构的材质、质量、受力状态和锈蚀等情况，以便进一步评估其安全性和可靠性。

2. 监测裂纹

裂纹是建筑物钢结构上最常见的问题之一，裂纹存在的原因可能是由于钢材材质的问题、钢材质量不好、结构重量过大、再生材料等。在监测过程中应对裂缝情况进

钢结构测量方案

钢结构罩棚工程施工测量方案

时间：

1.编制依据 (1)

2. 工程概况 (1)

2.1工程概况 (1)

2.2结构概况 (1)

3、测量准备 (1)

3.1、技术准备 (1)

3.2、测量仪器、工具准备 (1)

4.测量控制网的布置 (2)

5. 测量施工 (3)

5.1测量内容 (3)

5.2拼装测量 (3)

5.3支撑塔架安装测量 (6)

5.4吊装模块就位测量 (7)

5.5卸载过程测量 (8)

5.6挠度监测 (8)

6、质量标准及质量保证措施 (8)

6.1保证措施 (8)

7、安全措施 (9)

8、资料整理 (9)

附件： (10)

1.编制依据

1、《工程测量规范 GB50026-2020》；

2、《钢结构工程施工质量验收标准GB50205-2020》；

3、技术组移交的测量控制网；

2. 工程概况

2.1工程概况

2.2结构概况

本工程钢结构主要结构形式两点支承平面管桁架悬挑钢结构。

钢结构由径向主桁架、环向内、外桁架、环向水平杆件、马道组成。

3、测量准备

3.1、技术准备

3.1.1测量专业技术员1人，普工若干人。

序号人员证书编号备注

1 中级测量证书

3.1.2人员进场后要对所有进场的仪器设备重新进行检查，发现问题及时调校或送检。并对进场的仪器设备和人员进行初步调配，开工前对施测组全体人员进行详细的图纸及方案交底。

3.1.3人员进场后，与现场技术组共同对测量控制网的点位精度、点位之间的边长距离和夹角进行复测。如点位误差较大，则需进一步核对并确认，直到满足精度后方可投入使用。

3.1.4测量技术小组根据图纸条件及工程结构特征确定轴线控制网形式。

钢结构工程沉降观测方案

一、背景

钢结构工程是目前建筑行业中常见的一种建筑结构形式，由于其轻质、高强度、易加工等

优点，被广泛应用于各种建筑中。然而，在使用过程中，由于各种外部和内部因素的影响，钢结构工程的沉降现象是不可避免的。在施工和使用阶段，工程沉降会对建筑结构造成一

定影响，因此需要对其进行严格的观测和监测。

二、观测目的

1.准确了解钢结构工程沉降情况，及时发现并纠正工程施工或使用中的问题。

2.为工程质量评估提供可靠数据，为工程安全运行提供支持。

3.为钢结构工程的维护和维修提供依据。

三、观测对象

本方案主要针对钢结构工程的主体结构以及周边地基土体进行沉降观测，包括但不限于以

下对象：

1. 钢结构主体框架的柱、梁、桁架等结构部位。

2. 基础土壤的沉降情况。

3. 与钢结构工程相邻的其他建筑或结构的变形情况。

四、观测方法

1. 建立观测点

钢结构工程的实际沉降情况主要通过观测点进行观测，观测点的建立需要考虑工程的具体

结构形式和地基环境。通常情况下，观测点设置在结构的主要受力部位和地基土壤附近，

以确保观测数据的准确性。观测点的设置需要充分考虑工程结构及其周边地基土壤的变形

情况，同时保证观测点的分布均匀和完整，以全面地了解结构变形情况。

2. 观测设备的选择

针对不同类型的结构和地基情况，观测设备的选择可以有所差异。常用的观测设备包括但

不限于水准仪、经纬仪、测斜仪、GPS和应变仪等。在选择观测设备时，需要考虑其测量

精度、稳定性、适用范围等因素，以确保观测数据的准确性和可靠性。

3. 观测频次

观测频次的确定需要综合考虑工程的使用状况、地基土壤的变形情况以及观测设备的响应速度等因素。通常情况下，初次观测点的建立后，需要在工程的不同施工阶段和使用阶段进行多次观测，以获得完整的变形数据。在后续观测中，观测频次可以适当减少，但需要保证在发生重大施工或使用变化时，能够及时进行观测和监测。

钢结构工程安全监测措施

介绍

钢结构工程的安全监测是确保工程安全性和稳定性的关键措施。本文档旨在提供针对钢结构工程的安全监测措施的简要概述，以帮

助确保工程运行期间的安全性。

监测目标

钢结构工程的安全监测旨在实现以下目标：

1. 检测结构变形和位移，确保结构的稳定性；

2. 监测结构材料的变化和腐蚀情况，确保材料的强度和耐久性；

3. 检测结构的震动和振动情况，确保结构在自然灾害和其他负

荷下的稳定性；

4. 监测结构的温度变化情况，确保结构不会因温度变化而受损。

监测措施

以下是钢结构工程安全监测的常用措施：

1. 结构变形监测：使用位移传感器和水平仪等设备，定期测量

结构的变形和位移情况。如发现异常变形，应及时采取补救措施。

2. 材料检测：定期进行材料检测，包括结构材料的抗拉强度、

硬度和腐蚀情况等。如发现材料老化或腐蚀，应及时更换受损部分。

3. 震动监测：安装结构震动传感器，监测结构在地震或其他振

动负荷下的响应情况。如超过安全阈值，应立即采取措施确保结构

的稳定性。

4. 温度监测：使用温度传感器，监测结构的温度变化情况。特

别关注高温和低温对结构的影响，如温度过高或过低可能导致结构

变形或破损。

5. 常规巡检：定期进行结构巡检，检查连接件、焊缝和支撑系

统等是否存在破损、松动或变形情况。如发现问题，应立即修复或

加固。

结论

钢结构工程安全监测措施对于确保工程的安全性和稳定性至关

重要。通过合理选择和使用监测设备，及时发现和解决问题，可以

有效预防潜在的安全风险。务必做好日常监测工作，并根据监测结果采取必要的应对措施，以确保钢结构工程的安全运行。

钢结构监测技术方案

2 设计概况

2.1 体育馆设计概况

**体育馆位于北京市西部，面积63429m2，是**文化体育中心的一部分。**体育馆将作为2008 年北京奥运会篮球比赛场馆，可容纳观众1.8 万人，除满足奥运会比赛外还充分考虑了赛后的利用。

**体育馆结构为地上6 层（含1 个夹层），地下1 层，檐高高度37.3m，二层以下为现浇钢筋混凝土框架－剪力墙－钢支撑结构，屋面采用双向正交空间钢桁架结构，覆盖面积14400m2。

2.2 钢结构设计概况

**体育馆钢屋面结构东西、南北跨度均为120m，由平面桁架双向正交构成，平面呈边长120m 规则正方形，支撑在四周20 根矩形钢筋混凝土柱上。柱间支撑为斜十字撑，水平方向间距24m，竖向高度18.51m。屋面钢桁架间距为12m，共有22 榀；桁架截面共有7 种形式，中间桁架高度从6.3m～9.3m 不等，边桁架为等截面，高度6.3m；桁架上、下弦和腹杆杆件截面为箱形和H 形。钢屋架和支撑材质均为Q345C。

图2.2-1 建筑东西剖面示意图

图2.2-2 比赛馆屋顶部分结构体系示意图

3 对钢结构监测要求的理解与响应

3.1 钢结构监测的必要性

**体育馆是2008 年奥运会比赛场馆，为重要的大型公共建筑，对于政治、国民经济影响较大。根据**体育馆设计文件，**体育馆钢屋面结构东西、南北跨度均为120m，由平面桁架双向正交构成，屋架跨度大，受力情况复杂。

根据有关部门统计，在钢结构的安全事故中，由于构造与连接不当而引起的各种破坏，如失稳以及过度应力集中，次应力所造成的破坏等占相当的比例，这是因为在任何情况下，构造的正确性与可靠性是钢结构构件正常承载能力的最重要保证，一旦构造（特别是中间构造）出现问题，便会直接危及结构构件的安全。

钢结构测量与监控施工方案

本工程钢结构主要为预埋件、钢管柱、框架梁柱、临时匝道钢结构及零星钢结构，其测量与监控的主要内容是临时支撑测控、钢柱测控、钢梁安装测控以及桁架安装测控。

1.钢结构测量流程

2.地脚螺栓及临时支撑测控

临时支撑及地脚螺栓的埋设正确与否是钢结构吊装过程中的一个重要环节，包括临时支

撑及地脚螺栓的安装就位、浇筑混凝土过程中与混凝土凝固后偏差的测量。

2.1.准备工作

(1)准备好临时支撑及地脚螺栓定位板，并在临时支撑及定位板上画出“十”字中心线；

(2)钢筋绑扎完成后，在钢筋上进行“十”字轴线坐标放样并留下记号，将支撑及定位板上的的“十”字中心线与钢筋上的“十”字轴线重合；

(3)临时支撑及地脚螺栓附近利用高程控制点引测高程点；

2.2.临时支撑及地脚螺栓的安装测控

首先将临时支撑或者地脚螺栓摆放在钢筋上，临时支撑或定位板板上刻画的“十”字线和钢筋上投测的理论“十”字中心线完全吻合，利用水准仪指挥调整临时支撑的高度。重复上述过程，直至临时支撑或地脚螺栓的平面位置及及高程都达到规范要求为止。然后固定临时支撑或者地脚螺栓并焊牢，同时记录偏差数据。砼凝固后将放样出临时支撑十字中心线，并再次测量临时支撑或者地脚螺栓偏差，作为钢柱就位的依据。

3.钢柱安装测控

根据轴线控制桩，将轴线投测到临时支撑附近，并作出明显标记；在加工好的钢柱侧面画出与临时支撑或地脚螺栓“十”字线（或下节柱的控制线）对应的控制线；在首节安装时，在临时支撑或地脚螺栓附近引测细部高程控制点。

3.1.钢柱测控

采用以坐标为主，垂直度为辅的方法对钢柱进行校正。首根钢柱就位时除了要校证垂直度外，还要对柱底的标高进行调整，通过调整柱底的临时支撑胎架高度对首根柱的高程进行调整，保证牛腿就位准确。