大跨度钢结构施工工程的结构分析

刘海川

河北中房钢结构有限公司（072750）

大跨度钢结构施工工程的结构分析

刘海川

河北中房钢结构有限公司（072750）

这里对大跨度钢结构的施工力学原理进行了分析，并结合具体的实例介绍了大跨度钢结构施工过程。

大跨度钢结构；结构分析；分析

与其他材料相比，钢结构稳定性更高，可以实现批量生产。大跨度钢结构安装存在一定的困难，设计不合理和安装不合理都会导致大跨度钢结构变形，造成大跨度钢结构稳定性下降。

1 大跨度钢结构施工力学分析

1）施工力学原理

大跨度钢结构需要进行阶段性焊接安装。在安装过程中，如何保证每个阶段的连续性是施工中必须解决问题。阶段性受力不等是大跨度钢结构施工中的主要特点之一，因此阶段施工会对相邻阶段的受力分析和安装造成一定影响。这要求对建筑施工过程进行合理的设计、计算、检测和记录。计算公式为:①拉格朗日列式:钢结构主要用于连接较大的跨度空间,根据拉格朗日列式对其进行受力分析，采取合理的焊接和安装方式，控制其变形。拉格朗日列式通过描述物体的运动状态分析质点位置，从而确定中心点坐标，使焊接位置和装配位置更加合理，防止倾斜。②ANSYS:ANSYS通过对大跨度钢结构的预应力进行动态处理和分析，从而得出正确的设计和施工数据。

2）大跨度钢结构的施工特点大跨度钢结构会由于受力过大而出现变形。因此，施工中控制变形成为主要问题之一。大跨度钢结构构件抗弯和抗剪的能力较差，张拉力的分布状态使其几何构形只能处于最小的几何形态。荷载作用于钢结构构件将产生一定的变形以达到受力平衡。根据施工材料不同，大跨度钢结构可分为刚性结构、柔性结构和半刚性结构，因此在施工方法和受力上这三种结构具有差异性。现阶段随着建筑行业的快速发展，大跨度钢结构已经成为施工的主要材料,但大跨度钢结构安装较为复杂，因此安装人员应了解这一特点并采取必要的措施。

2 大跨度钢结构的施工力学分析方法

大跨度钢结构的施工力学分析主要针对新增构件。根据施工力学分析产生的变形，根据新增构件尺寸判断构件的位置准确度，通过调整变形确保其稳定性。具体施工设计中，可绘制设计原理施工图，并对进行相应的受力分析，制定变形部位采取有效的方案，确保施工稳定性。由于新增构件同已安装构件的长度不同,且存在一定的位置关系，因此可结合设计原理和最新设计软件对其进行分析，从而计算出构件的变形大小。

3 实例分析

我们通过具体的实例对大跨度钢结构施工进行分析，以减少施工变形。以大跨度钢结构的两端固定梁为分析对象，固定梁多选择H型钢，研究对象的跨度为24m，尺寸为600×180×8×8。考虑到所用H型钢尺寸较大，钢结构梁自身重量会对施工造成一定影响，因此均布荷载按40 kN/m计算。大跨度钢结构采用分段施工和分段计算方式，我们将H型钢分为九段，两端为固定端。采用由外向内的对称式施工方式，施工被分成五个步骤完成。对称施工能够提高钢结构梁的稳定性，施工至跨中段处合拢，表示完成施工。由于施工各个步骤钢结构梁的结点处会受到大小不同的应力，因此可对其进行模拟计算，分析应力变化。

在安装施工过程中，越靠近中段，应力越大，说明越靠近中段部位钢结构梁越易发生变形。在同一施工阶段，施工按从外固定端到内部无支撑端的对称顺序进行，因此位形曲线下移说明处于施工阶段的钢梁变形对已施工完成的钢梁会造成一定的影响，导致已施工完成的钢梁发生更大的变形。为解决施工变形问题，可采用预起拱的方式设计安装阶段依照水平直线进行，以提高安装效率。在这个过程中，钢结构自重导致的变形较小,可以忽略不计。但在设计过程中，要严格按照规范进行，对相关数据进行计算和记录，尽量减小施工过程由于不合理设计而导致的变形。

4 总结

随着建筑机械行业的快速发展，大跨度钢结构的应用变得广泛。大跨度钢结构具有施工复杂、工程量大的特点，为保证稳定性和安全性，应对其进行必要的结构分析。以提高施工质量，使大跨度钢结构的应用更加广泛。

[1]潘多忠.大跨度钢结构施工力学分析及应用研究[D].华南理工大学,2011(6).

[2]王驰.大跨度钢结构施工过程的结构分析方法研究[J].中国建筑金属结构,2013(5).