成都新世纪环球中心中央游艺区钢结构屋盖施工过程仿真
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
［收稿日期］ 201203 19 ［作者简介］ 邢遵胜， E-mail ： 65553089@ qq． com 工程师，
图1 Fig． 1
施工工艺
Construction technology
88
施工技术
第 41 卷
由于本工程结构特 殊， 施 工 工 艺 较 复 杂， 且“拱 的施工技术在行 形结构零变形状态 分 段 累 积 提 升 ” 故需要采取计算机仿真分析 业内属 于 首 次 应 用， （ SAP2000 ） 的手段， 对施工过程进行模拟分析， 以验 证施工方案的合理 、 可 行， 确 保 施 工 过 程 的 安 全、 经 济等 。 2 施工过程仿真分析的意义 对于结构 构 成 比 较 特 殊 、 体 量 较 大、 施工工艺 复杂的结构， 因 为 非 线 性 施 工 过 程 中， 改变了结构 的边界条件和受力 状 态， 导致施工过程中结构杆件 的受力模式和设计 状 态 不 同， 因此应通过施工过程 非线性仿 真 分 析， 模 拟 结 构 在 施 工 过 程 中 的 反 应， 以确保： ① 非 线 性 施 工 过 程 中， 结构杆件均处于弹 避 免 结 构 杆 件 因 受 力 较 大 而 屈 服 破 坏， 甚 性状态， 至影响施工过程的 安 全 性， 对于部分不满足要求的 需要 采 取 加 固 措 施 进 行 加 强； ② 分 析 非 线 性 杆件， 确保非线性施 施工对杆件产生的 附 加 应 力 的 大 小， 工不会对结构的安 全 富 余 度 产 生 过 大 的 削 弱， 降低 结构的安全 性； ③ 通 过 非 线 性 施 工 过 程 仿 真 分 析， 模拟结构在施工过 程 中 的 变 形 等， 确保相邻施工单 以保证安装精 元之间 不 会 产 生 较 大 的 相 对 变 形， 模拟结构在 度； ④ 通过 非 线 性 施 工 过 程 仿 真 分 析， 施工过程中的反应， 如 变 形、 应 力 等， 与实际施工的 以确保施工过程的安全 。 测量结果相对照， 3 施工工艺流程 施工 关 键 步 骤 如 下： ① 搭 设 支 撑 系 统， 原位拼 5 分 段 吊 装， 装分段 3 ； ② 分 段 1 ， 并浇筑内灌混凝 4； ④ 安 土； ③ 搭设 两 次 提 升 的 提 升 架， 吊 装 分 段 2， 与分段 3 形成内 装并预紧第 1 次提 升 水 平 钢 绞 线， 力自平衡结构； ⑤ 第 1 次提升试提升， 将分段 3 提至 将分段 3 提升就 脱开支撑架 20cm ； ⑥ 第 1 次 提 升， 4 补杆 、 位， 并与分段 2 ， 对 接， 形成分段 6； ⑦安装并 预紧第 2 次提升水 平 钢 绞 线； ⑧ 分 级 张 拉 第 2 次 提 升水平钢绞线和第 2 次 提 升 竖 向 钢 绞 线， 并卸载第 1 次提 升 水 平 钢 绞 线 和 第 1 次 提 升 竖 向 钢 绞 线， 之 后拆除第 1 次 提 升 的 提 升 器 、 提 升 架、 提升钢绞线 等； ⑨ 第 2 次提升， 将分段 6 提 升 就 位， 并与分段 1， 5 补杆 、 对接； ⑩ 分级卸载第 2 次 提 升 水 平 钢 绞 线 和 第 2 次提升竖向钢 绞 线， 并拆除第 2 次提升的提升 提升架 、 提 升 钢 绞 线 等， 结 构 成 型； 瑡安装并张 瑏 器、 拉结构拉索， 结构施工完成 。 4 提升力的提取 液压提升施工 中， 被提升结构对提升支撑系统 产生的提 升 力 的 提 取 是 整 个 施 工 仿 真 分 析 过 程 中 最基础和关键的一 步， 该提升力将用于设计提升架 系统， 并指导提升钢绞线 、 提升器等设备的选型 。 5
（ 1. Zhejiang Jinggong Steel Building Co． ，Ltd． ，Shaoxing ，Zhejiang 2. Guangzhou Rongbosheng Building Design Firm ，Shenzhen ，Guangdong 312030 ，China ； 518040 ，China ）
Abstract ： The steel roof in central entertainment area of Chengdu New Century Global Center is a largespan arch structure ，whose cross section takes the shape of semi-circle． The construction technology of ‘Accumulative Segment Lifting with No Deformation ’is developed and applied． Nonlinear finite element analysis of the construction process verified the feasibility of this technique． According to the calculation results ，parts which do not meet the strength and stiffness requirements are reinforced． With this technology ，the arch structure has very low additional stress level ，and the construction process is safe and reliable． Key words ： steel structures ； roofs ； arc structures ； lifting ； nonlinear ； simulation 1 工程概况 成都新 世 纪 环 球 中 心 中 央 游 艺 区 钢 结 构 壳 体 长 443. 4m ， 跨 度 155 ～ 194m ， 结 构 最 高 点 约 98m 。 钢结构屋 盖 由 横 向 18 榀 倒 三 角 拱 桁 架 + 5 道 纵 向 倒三角拱次 桁 架 + 主 次 桁 架 间 的 单 层 网 壳 + 拉 索 构成， 整个屋盖由 2 条温度缝分为 3 个部分， 且每个 部分均有不同长度 的 大 悬 挑 结 构， 悬挑长度分别为 27 ， 39m 等 。 本工程采取“拱形 结 构 零 变 形 状 态 分 段 累 积 提 升” 施工方法： 在拱 形 结 构 下 方 附 加 柔 性 钢 绞 线， 形 成内力自平衡结构， 通过累积提升的施工技术将该 自平衡结构提升至设计标高， 施工工艺如图 1 所示 。
2012 年 7 月下 第 41 卷 第 369 期
施 工 技 术 CONSTRUCTION TECHNOLOGY
87
成都新世纪环球中心中央游艺区钢结构 屋盖施工过程仿真分析
1 1 1 2 邢遵胜 ， 刘中江精工钢结构有限公司， 浙江 绍兴
312030 ； 518040 ）
Simulation of the Construction Process of the Steel Roof in Central Entertainment Area of Chengdu New Century Global Center
Xing Zunsheng 1 ，Liu Zhonghua 1 ，Xu Dehao 1 ，Wu Changgen 2
2. 广州容柏生建筑工程设计事务所， 广东 深圳
［摘要］ 成都新世纪环球中心中央游艺区钢结构屋盖是横剖面为半圆形的大跨度拱 形 结 构， 施 工 中， 开发和应用了 “拱形结构零变形状态分段累积提升 ” 施工技术 。 通过非 线 性 施 工 过 程 仿 真 分 析 ， 验 证 了 该 施 工 技 术 的 可 行 性， 并 根据计算结果对强度和刚度不满足要求的部位采取了加强措施 。 使用本技术施工， 拱形结构内产生的附加应力水 平较低， 施工过程安全可靠 。 ［关键词］ 钢结构； 屋盖； 拱形结构； 提升； 非线性； 仿真分析 ［中图分类号］ TU323. 4 ； TU758. 11 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 10028498 （ 2012 ） 14008703
图1 Fig． 1
施工工艺
Construction technology
88
施工技术
第 41 卷
由于本工程结构特 殊， 施 工 工 艺 较 复 杂， 且“拱 的施工技术在行 形结构零变形状态 分 段 累 积 提 升 ” 故需要采取计算机仿真分析 业内属 于 首 次 应 用， （ SAP2000 ） 的手段， 对施工过程进行模拟分析， 以验 证施工方案的合理 、 可 行， 确 保 施 工 过 程 的 安 全、 经 济等 。 2 施工过程仿真分析的意义 对于结构 构 成 比 较 特 殊 、 体 量 较 大、 施工工艺 复杂的结构， 因 为 非 线 性 施 工 过 程 中， 改变了结构 的边界条件和受力 状 态， 导致施工过程中结构杆件 的受力模式和设计 状 态 不 同， 因此应通过施工过程 非线性仿 真 分 析， 模 拟 结 构 在 施 工 过 程 中 的 反 应， 以确保： ① 非 线 性 施 工 过 程 中， 结构杆件均处于弹 避 免 结 构 杆 件 因 受 力 较 大 而 屈 服 破 坏， 甚 性状态， 至影响施工过程的 安 全 性， 对于部分不满足要求的 需要 采 取 加 固 措 施 进 行 加 强； ② 分 析 非 线 性 杆件， 确保非线性施 施工对杆件产生的 附 加 应 力 的 大 小， 工不会对结构的安 全 富 余 度 产 生 过 大 的 削 弱， 降低 结构的安全 性； ③ 通 过 非 线 性 施 工 过 程 仿 真 分 析， 模拟结构在施工过 程 中 的 变 形 等， 确保相邻施工单 以保证安装精 元之间 不 会 产 生 较 大 的 相 对 变 形， 模拟结构在 度； ④ 通过 非 线 性 施 工 过 程 仿 真 分 析， 施工过程中的反应， 如 变 形、 应 力 等， 与实际施工的 以确保施工过程的安全 。 测量结果相对照， 3 施工工艺流程 施工 关 键 步 骤 如 下： ① 搭 设 支 撑 系 统， 原位拼 5 分 段 吊 装， 装分段 3 ； ② 分 段 1 ， 并浇筑内灌混凝 4； ④ 安 土； ③ 搭设 两 次 提 升 的 提 升 架， 吊 装 分 段 2， 与分段 3 形成内 装并预紧第 1 次提 升 水 平 钢 绞 线， 力自平衡结构； ⑤ 第 1 次提升试提升， 将分段 3 提至 将分段 3 提升就 脱开支撑架 20cm ； ⑥ 第 1 次 提 升， 4 补杆 、 位， 并与分段 2 ， 对 接， 形成分段 6； ⑦安装并 预紧第 2 次提升水 平 钢 绞 线； ⑧ 分 级 张 拉 第 2 次 提 升水平钢绞线和第 2 次 提 升 竖 向 钢 绞 线， 并卸载第 1 次提 升 水 平 钢 绞 线 和 第 1 次 提 升 竖 向 钢 绞 线， 之 后拆除第 1 次 提 升 的 提 升 器 、 提 升 架、 提升钢绞线 等； ⑨ 第 2 次提升， 将分段 6 提 升 就 位， 并与分段 1， 5 补杆 、 对接； ⑩ 分级卸载第 2 次 提 升 水 平 钢 绞 线 和 第 2 次提升竖向钢 绞 线， 并拆除第 2 次提升的提升 提升架 、 提 升 钢 绞 线 等， 结 构 成 型； 瑡安装并张 瑏 器、 拉结构拉索， 结构施工完成 。 4 提升力的提取 液压提升施工 中， 被提升结构对提升支撑系统 产生的提 升 力 的 提 取 是 整 个 施 工 仿 真 分 析 过 程 中 最基础和关键的一 步， 该提升力将用于设计提升架 系统， 并指导提升钢绞线 、 提升器等设备的选型 。 5
（ 1. Zhejiang Jinggong Steel Building Co． ，Ltd． ，Shaoxing ，Zhejiang 2. Guangzhou Rongbosheng Building Design Firm ，Shenzhen ，Guangdong 312030 ，China ； 518040 ，China ）
Abstract ： The steel roof in central entertainment area of Chengdu New Century Global Center is a largespan arch structure ，whose cross section takes the shape of semi-circle． The construction technology of ‘Accumulative Segment Lifting with No Deformation ’is developed and applied． Nonlinear finite element analysis of the construction process verified the feasibility of this technique． According to the calculation results ，parts which do not meet the strength and stiffness requirements are reinforced． With this technology ，the arch structure has very low additional stress level ，and the construction process is safe and reliable． Key words ： steel structures ； roofs ； arc structures ； lifting ； nonlinear ； simulation 1 工程概况 成都新 世 纪 环 球 中 心 中 央 游 艺 区 钢 结 构 壳 体 长 443. 4m ， 跨 度 155 ～ 194m ， 结 构 最 高 点 约 98m 。 钢结构屋 盖 由 横 向 18 榀 倒 三 角 拱 桁 架 + 5 道 纵 向 倒三角拱次 桁 架 + 主 次 桁 架 间 的 单 层 网 壳 + 拉 索 构成， 整个屋盖由 2 条温度缝分为 3 个部分， 且每个 部分均有不同长度 的 大 悬 挑 结 构， 悬挑长度分别为 27 ， 39m 等 。 本工程采取“拱形 结 构 零 变 形 状 态 分 段 累 积 提 升” 施工方法： 在拱 形 结 构 下 方 附 加 柔 性 钢 绞 线， 形 成内力自平衡结构， 通过累积提升的施工技术将该 自平衡结构提升至设计标高， 施工工艺如图 1 所示 。
2012 年 7 月下 第 41 卷 第 369 期
施 工 技 术 CONSTRUCTION TECHNOLOGY
87
成都新世纪环球中心中央游艺区钢结构 屋盖施工过程仿真分析
1 1 1 2 邢遵胜 ， 刘中江精工钢结构有限公司， 浙江 绍兴
312030 ； 518040 ）
Simulation of the Construction Process of the Steel Roof in Central Entertainment Area of Chengdu New Century Global Center
Xing Zunsheng 1 ，Liu Zhonghua 1 ，Xu Dehao 1 ，Wu Changgen 2
2. 广州容柏生建筑工程设计事务所， 广东 深圳
［摘要］ 成都新世纪环球中心中央游艺区钢结构屋盖是横剖面为半圆形的大跨度拱 形 结 构， 施 工 中， 开发和应用了 “拱形结构零变形状态分段累积提升 ” 施工技术 。 通过非 线 性 施 工 过 程 仿 真 分 析 ， 验 证 了 该 施 工 技 术 的 可 行 性， 并 根据计算结果对强度和刚度不满足要求的部位采取了加强措施 。 使用本技术施工， 拱形结构内产生的附加应力水 平较低， 施工过程安全可靠 。 ［关键词］ 钢结构； 屋盖； 拱形结构； 提升； 非线性； 仿真分析 ［中图分类号］ TU323. 4 ； TU758. 11 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 10028498 （ 2012 ） 14008703