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风暴魔域新区升级攻略:秀場復雜結構形式的鋼結構安裝研究

時間:2019-05-16 來源:青島理工大學 作者:趙亞飛 本文字數:6121字
  摘 要
  
  現如今覆有震撼華麗外形的鋼結構建筑層出不窮,設計者將其智慧與靈感傾注于此,為使用者帶來了空前絕后的視覺沖擊。在感嘆與稱贊設計者巧奪天工的同時,此類復雜結構形式鋼結構的施工過程同樣不容小覷,特別是其在施工過程中的力學問題繁冗復雜以及安裝就位技術難度大,導致施工時會出現很多不利因素,換句話說,如果沒有切實可行的安裝技術保證,一切雄偉宏大的鋼結構設計都是紙上談兵。因此針對復雜鋼結構在施工過程中的力學分析以及鋼結構安裝技術的研究必不可少。本文結合某秀場項目工程,對復雜結構形式的鋼結構安裝技術進行針對性的研究,希望為其他復雜鋼結構項目的施工提供借鑒和指導。

秀場復雜結構形式的鋼結構安裝研究
  
  本文的主要研究內容有:(1)首先針對國內外大跨空間復雜鋼結構的常用施工方法進行深入研究,為本項目安裝技術方案的確定奠定理論基??;(2)其次結合某秀場項目,在熟悉與掌握工程主要概況及鋼結構概況的基礎上,對比分析并選擇鋼結構安裝方案,從吊裝思路、吊裝設備選型及性能參數、吊裝工況、安裝流程四個角度入手,分別對本工程屋面鋼結構安裝方案及前廳鋼結構安裝方案進行深入研究分析,并提出保證安裝方案順利進行的施工措施;(3)然后針對鋼結構安裝過程中的臨時支撐體系——支撐胎架進行數值模擬分析及驗算,進而驗證施工措施的可行性;(4)最后分別從焊接 H 型鋼加工制作方案、箱型構件加工制作方案、焊接方案和工藝以及焊接缺陷及對策入手對鋼結構的加工制作方案進行分析。
  
  通過本文的研究,主要得出以下結論:(1)由于桁架的重量及長度較大,應采用整體桁架分段吊裝的安裝方案對屋面鋼結構進行安裝;(2)前廳鋼結構的結構形式為網片結構,應采取網片分區分塊的安裝方案對前廳鋼結構進行安裝;(3)通過對支撐胎架進行模擬分析及驗算可知,支撐胎架的結構形式及平面布置方案滿足強度及剛度要求;(4)應針對對鋼結構的加工制作及焊接工藝采取必要的質量控制措施以保證工程的質量。
  
  關鍵詞:  復雜鋼結構;安裝技術;模擬分析及驗算;鋼結構加工制作。
  
  Abstract
  
  Nowadays, there are many steel structures with gorgeous shapes. Designers pour their wisdom and inspiration into them, which brings unprecedented visual impact to users. While lamenting and praising the skillful work of the designers, the construction process of such complex structural forms of steel structures should not be underestimated. Especially, the mechanical problems in the construction process are complicated and the installation technology is difficult, resulting in a lot of adverse factors in the construction, in other words, if not feasible. The installation technology ensures that all the magnificent and grand steel structure designs are all on paper.
  
  Therefore, it is necessary to study the mechanical analysis of complex steel structure in the construction process and the installation technology of steel structure. In thispaper, the installation technology of steel structure with complex structure is studied in combination with the project of a showground, hoping to provide reference andguidance for the construction of other complex steel structure projects.
  
  The main research contents of this paper are as follows: (1) Firstly, the common construction methods of large-span and complex steel structures at home and abroad are studied in depth to lay a theoretical foundation for the determination of the installation technical scheme of this project; (2) Secondly, combined with a show site project, on the basis of familiar with and mastering the general situation of the project and the general situation of the steel structure, on the basis of the project. By comparing and selecting the steel structure installation scheme, starting from the hoisting idea, hoisting equipment selection and performance parameters, hoisting working conditions and installation process, this paper makes a thorough study and Analysis on the roof steel structure installation scheme and the front hall steel structure installation scheme respectively, and puts forward the construction measures to ensure the installation scheme to proceed smoothly. (3) Then, numerical simulation analysis and checking calculation are carried out to verify the feasibility of construction measures for the temporary support system in the process of steel structure installation, i.e. the bracing tire frame. (4) Finally, the manufacturing scheme of welded H-beam, the manufacturing scheme of box-shaped components, welding scheme and technology, as well as the welding defects and the corresponding countermeasures are discussed. The plan of steel structure processing is analyzed.
  
  Through the study of this paper, the main conclusions are as follows: (1) Because of the large weight and length of the truss, the installation scheme of integral trusssection hoisting should be adopted to install the roof steel structure; (2) The structure of the front hall steel structure is mesh structure, and the installation scheme of mesh section should be adopted to install the front hall steel structure. Installation; (3) Through the simulation analysis and checking calculation of the support tire frame, it is known that the structural form and plane layout of the support tire frame meet the strength and stiffness requirements; (4) The necessary quality control measures shouldbe taken to ensure the quality of the project in accordance with the manufacturing and welding process of the steel structure.
  
  Keywords:  Complex steel structure,Installation technology,Simulation analysis and checking computations,Fabrication of steel structure。
  
  第 1 章 緒論。
  
  1.1 本文研究的背景、目的及意義。

  
  隨著我國建筑業的蓬勃發展,我國的鋼結構發展方興未艾。近幾十年來由于現代技術的支持和新材料的產生,網殼結構、網架結構和管桁架結構憑借其受力合理,抗震性能優秀等優點得到了迅速的發展和廣泛的運用。現如今,建筑結構也朝著超高、超強及強大的方向發展,幢幢造型奇特、結構獨特及外觀優美的大跨空間鋼結構建筑拔地而起,來滿足國民經濟日新月異的發展和人民生活水平的需要。要使大跨空間鋼結構的施工技術得到創新和發展,這一點值得深入研究[1-2]。
  
  本文研究的目的是在已有的國內外大跨空間復雜鋼結構常用施工方法研究的基礎上,結合某秀場項目,在熟悉及掌握工程主要概況及鋼結構概況的情況下,對比分析并選擇鋼結構安裝方案,分別對本工程屋面鋼結構安裝方案及前廳鋼結構安裝方案進行深入研究,并提出保證安裝方案順利進行的施工措施,其次通過對安裝過程中的臨時支撐體系——支撐胎架進行有限元軟件模擬分析及驗算,驗證胎架體系的合理性,最后提出保證整個工程質量的鋼結構加工制作方案以及焊接工藝質量保證措施。
  
  本文研究的意義在于將本文的研究成果直接用于指導本工程復雜鋼結構建筑的施工,同時希望能為其他類似結構形式的復雜鋼結構施工提供一定的借鑒及指導。
  
  1.2 國內外大跨空間復雜鋼結構施工技術發展現狀。
  
  1.2.1 國外大跨空間復雜鋼結構施工技術發展現狀。
  

  由于工業革命的發生和科技水平的提高,特別是水泥與鋼鐵等一系列新型建筑材料的發展與投入應用,人類為了追求更大、更舒適的生活空間,開始積極使用建筑材料搭建某些結構,如剛架、拱及桁架等[3]。19 世紀末大跨度結構取得重大成就。如巴黎世界博覽會機械展覽館在 1867 年建造時采用的是鋼三鉸拱式結構,跨度達到 115m,堪稱跨度上的一次大飛躍[4]。到了 20 世紀,由于金屬材料和鋼筋混凝土的發展和運用,使許多新的結構形式變為可能,此次以美國歐洲等國家和墨西哥發展尤為快速[5]。
  
  在大跨度空間結構的發展方面,發達國家更是不惜重金。在 20 年以前,美國土木工程協會(ASCE)制定了一個空間結構研究計劃,耗時十年時間,使用研究經費 1500 余萬美元[6]。與次同時,在歐洲地區,一個名為“大跨度空間結構整體研究計劃”被西德斯圖加特大學提出,其每年使用的科研費用都超過了100 萬馬克[7]。綜上所述,正是有了這些研究院所對大跨度結構投入的精力和金錢,才使得大跨度結構理論能夠快速的發展,進而也推動了經濟的發展。隨著大跨度鋼結構的不斷發展,與其相關的各種學術會議交流活動每年也在逐漸增多,這也促進了大跨度鋼結構理論的進步。
  
  1.2.2 國內大跨空間復雜鋼結構施工技術發展現狀。
  
  以前我國在大跨空間鋼結構相比于美國、日本等發達國家實力薄弱,起步較晚,且發展較為滯后,但是隨著國家綜合實力的不斷提升,國民經濟實力的迅猛發展,我國在大跨空間鋼結構方面的技術水平得到了有目共睹的提高,也正在趕超世界國際水準[8-9]。社會發展對于大跨度空間鋼結構的需求逐年增加,大跨度空間鋼結構的工程實踐也越來越多,特別在北京申辦 2008 年奧運會成功和上海申辦 2010 世界博覽會成功之后,我國在此十年內建設了一批高規格、高技術、高標準的機場航站樓、體育場館和展覽館[10]。這些都為我國大跨空間鋼結構的設計技術和施工技術積累了寶貴的經驗,也推動了進一步的發展。
  
  國家體育場即“鳥巢”,采用的是空間鋼結構體系,其構件為非常不規則的形狀,如圖 1.1 所示;建筑總面積 80000m2的國家游泳中心則是規則的方箱,采用了國內首創的多面體空間剛架體系,如圖 1.2 所示;南京奧林匹克中心鋼結構屋蓋東西跨度達到 372m,由跨越整個看臺的鋼桁架和支撐組合成的空間鋼結構體系,如圖 1.3 所示。
  
  
  
  在國內和國外的復雜鋼結構案例中,大型復雜鋼結構的發展方向和趨勢可以清晰的被我們看到:
  
 ?。?)鋼結構的跨度不斷的加大。
  
  空間結構的主要特點便是具有超強的跨越能力。建筑師 Fuller 在 1959 年想在曼哈頓島建立一個大跨度的圓頂來對其進行遮蓋,其直徑達到了三千多米,但是由于技術條件不足,并不能被實現。此后,在日本的巴組鐵工所,其對大跨度鋼結構著重的進行研究,取得了很多重要的成果,也使大跨度鋼結構的跨長不斷的增加,其最大跨度可以達到幾千米[14-15]。
  
  (2)結構的功能正在向多樣化進行發展。
  
  其結構的功能正在向多樣化進行發展,以獲得更高的經濟效益,這也意味著對建筑結構的變化提出了更高了要求[16-17]。通常要求一所體育場其功能不僅僅是一所體育場,還有可能兼展覽館、音樂廳等。譬如,日本崎玉體育場,就追求晴天可以打開屋頂接受采光,天氣不好就封閉屋頂提高場館內的舒適性[18-19]。
  
  (3)大型建筑日趨國際化。
  
  伴隨著經濟全球化的進程加快,大型空間鋼架構的施工圖和施工最后也是由數個國家的數個單位共同合作完成。但是因為地域文化的差異,不同國家的設計理念可能會不同甚至有所沖突,這其中的還引起了學術界的強烈探討[20]。
  
  (4)施工過程的多樣性。
  
  隨著大跨空間鋼結構的快速發展,傳統的施工方法已經不能滿足,隨之而來的挑戰便是施工方式的改進和創新[21-22]。由于大型鋼結構都有其各自的特點,所以在進行施工時需要根據各自的結構特點進行最優的施工方案選擇[23]。
  
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  1.3 國內外大跨空間復雜鋼結構施工技術研究現狀
  1.3.1 國外大跨空間復雜鋼結構施工技術研究現狀
  1.3.2 國內大跨空間復雜鋼結構施工技術研究現狀
  1.4 本文研究的內容、方法及技術路線
  1.4.1 本文研究的內容
  1.4.2 本文研究的方法
  1.4.3 本文研究的技術路線
  
  第 2 章 大跨空間復雜鋼結構施工方法及力學分析概述
  
  2.1 大跨空間復雜鋼結構常用施工方法
  2.1.1 分塊安裝法
  2.1.2 高空散裝法
  2.1.3 整體吊裝法
  2.1.4 高空滑移法
  2.1.5 整體提升法
  2.1.6 整體頂升法
  2.2 施工過程中的力學分析
  2.3 MIDAS/Gen 在模擬施工過程中的應用
  2.4 本章小結
  
  第 3 章 某秀場鋼結構安裝方案分析
  
  3.1 工程概況
  3.1.1 工程總體概況
  3.1.2 鋼結構概況
  3.2 秀場鋼結構施工方案對比分析
  3.2.1 現場施工條件分析
  3.2.2 施工方案對比分析與選擇
  3.3 屋面鋼結構安裝方案
  3.3.1 安裝思路
  3.3.2 吊裝設備選型及性能參數
  3.3.3 吊裝工況分析
  3.3.4 安裝流程
  3.4 前廳鋼結構安裝方案
  3.4.1 安裝思路
  3.4.2 吊裝設備選型及性能參數
  3.4.3 吊裝工況分析
  3.4.4 安裝流程
  3.5 施工措施
  3.5.1 屋面鋼桁架吊具設置
  3.5.2 屋面鋼桁架支撐胎架設置
  3.6 本章小結
  
  第 4 章 鋼結構施工模擬分析及驗算
  
  4.1 鋼結構臨時支撐體系介紹
  4.2 胎架驗算單元的選取
  4.3 胎架驗算單元的結構形式
  4.4 胎架數值模型的建立
  4.4.1 數值模型建立的原則及注意事項
  4.4.2 幾何模型的建立
  4.4.3 荷載及邊界條件
  4.5 有限元計算結果分析
  4.5.1 胎架變形結果分析
  4.5.2 胎架強度結果分析
  4.5.3 胎架反力分析
  4.6 本章小結
  
  第 5 章 鋼結構加工制作方案
  

  5.1 焊接 H 型鋼加工制作方案
  5.1.1 焊接 H 型鋼構件加工制作方法
  5.1.2 焊接 H 型鋼構件加工制作工藝
  5.2 焊接施工工藝
  5.2.1 焊接方法的確定
  5.2.2 埋弧焊焊接工藝
  5.3 焊接質量控制
  5.3.1 焊接質量控制程序
  5.3.2 焊接質量控制措施
  5.4 某秀場項目安裝方案最終實施效果
  5.5 本章小結

风暴魔域挂机刷魔石,快速培养幻兽升星教程 www.awyiy.icu   第 6 章 結論

  一個覆有震撼華麗外形的鋼結構建筑不僅包含了設計師的頂級藝術靈感,更重要的是在其背后蘊含著建造者將所有分散鋼構件安裝成雄偉宏大鋼結構建筑的匠心精神。本文結合某秀場項目對復雜結構形式的鋼結構安裝技術進行針對性的研究,得出以下結論:

 ?。?)針對跨內吊裝施工方案、局部滑移與分段吊裝相結合施工方案、局部提升與分段吊裝相結合施工方案以及跨外吊裝施工方案進行闡述與對比分析,結合現場施工條件和工期要求,考慮各方案在實現經濟、質量及安全等方面的難易程度,最終選擇跨外吊裝作為屋面鋼結構的施工方案;(2)由于屋面鋼桁架的重量和長度均較大,因此針對屋面鋼結構安裝采用整體分段的吊裝方式,通過對跨內及跨外桁架進行最不利吊裝工況分析,得出所選的吊裝設備滿足安裝方案的要求;(3)前廳鋼結構為網片結構,因此針對前廳鋼結構的安裝采用網片分區分塊的吊裝方式,通過對分區網片進行最不利吊裝工況分析,得出所選的吊裝設備滿足安裝方案的要求;(4)通過 MIDAS Gen 分析軟件對鋼結構安裝過程中的臨時支撐體系——支撐胎架進行模擬分析驗算,得出支撐胎架的強度和剛度滿足鋼結構安裝方案的要求;(5)應當從焊接 H 型鋼加工制作方案、箱型構件加工制作方案、焊接方案和工藝以及焊接缺陷及對策等方面入手保證鋼結構的加工制作及焊接工藝質量,進而保證整個鋼結構工程的質量。

  通過本項目的研究,提出了切實可行的復雜鋼結構安裝方案,希望為其他類似結構形式的復雜鋼結構項目的安裝提供一定的借鑒及指導。

  參考文獻

    趙亞飛. 青島某秀場項目復雜鋼結構安裝技術分析[D].青島理工大學,2018.
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