钢结构在吊装阶段的计算分析

王吉琮　张雨豪

（五邑大学　广东江门　529020）

1　工程概况

某市体育中心，总建设用地面积约600亩，总建筑面积约20.25万m2，其中体育场建筑总面积为42360m2，设有25518个座位。体育场看台屋盖成两瓣月牙形，其中西看台长轴为264.5m，短轴为121.7m，结构安全等级为一级。

体育中心体育场西看台大跨度钢结构屋盖，在看台的南北向设有混凝土支座以此给大跨度屋盖主拱提供支撑，同时设有24榀径向桁架梁和三道稳定桁架。西看台钢结构大量采用钢管构件，安装过程中通常使用焊接跟栓接，钢结构屋盖采用“分段高空吊装”的方法。

2　施工阶段的有限元计算方法

据资料统计，我国近几年来发生的建筑安全隐患和事故有近60%都发生在建筑施工期间，其主要原因就是，由于施工阶段的受力与设计状态存着很大的区别，对于施工阶段进行受力分析时不能采用完整的计算模型，因此对于结构施工阶段结构性能的研究要采取新的计算方法。常用的方法有“生死单元法”。

生死单元法：

“生死单元法”是先将模型建立，再通过控制结构单元的“生”和“死”来模拟实际施工阶段构件的状态变化。其中对于将单元“杀死”并非是将单元删除，而是将其刚度矩阵乘以一个极小的系数，此时该单元的质量，载荷等特性被看做为一个极小的量，对其他单元不产生作用。

3　建模计算结果分析

计算结果分析：

按照拟定的施工方案，对钢结构屋盖在安装过程中的结构安全进行施工阶段模拟计算，将屋盖施工分为3个施工阶段进行模拟分析，计算结构在每个施工阶段的结构变形及应力情况，计算结果如图1～6所示。

图1　第一阶段结构竖向位移（3.40mm）

图2　第一阶段结构应力（19.80MPa）

图3　第二阶段结构竖向位移（38.66mm）

图4　第二阶段结构应力（72.00MPa）

图5　第三阶段结构竖向位移（38.85mm）

图6　第三阶段结构应力（73.05MPa）

4　结论与展望

本文通过采用“生死单元法”来对钢结构屋盖进行了建模分析，通过每一阶段结构的位移及应力数值对施工中结构的安全性进行评估为可靠。

大型复杂钢结构施工力学分析现在仍处于探索阶段，很多理论和技术仍需要进一步研究和深入，通过本文的研究提出一些展望。

[1]张煊铭.大跨度钢结构卸载期间的受力分析与安全监测[D].内蒙古：内蒙古科技大学，2014.

[2]金砺.大跨度钢结构全过程施工监测及分析研究[D].浙江：浙江大学，2014.