大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工過程結(jié)構(gòu)分析

郝長鑫

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施工中往往會遇見大跨度鋼結(jié)構(gòu)，我們要明白其原理，才能更有效、更安全的對其施工，如何從力學(xué)角度去分析其結(jié)構(gòu)，保證其安全快速搭建，是我們接下來要討論的問題。

1 對于大跨度鋼力學(xué)概述

1.1 力學(xué)概述

建筑力學(xué)是一種緩慢的施工力學(xué)。隨著建筑結(jié)構(gòu)的不斷變化，我們必須分析機械分析過程中各種工作狀態(tài)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。一般來說，在施工和施工中，對于某些跨度結(jié)構(gòu)，需要增加一些臨時支撐系統(tǒng)，并與原有結(jié)構(gòu)相結(jié)合構(gòu)成工作系統(tǒng)。

目前施工力學(xué)中使用更多數(shù)據(jù)值的方法主要包括：一般單位法。在單位持續(xù)增加或減少的情況下，對區(qū)域變化的分析是不方便的，因為電網(wǎng)需要不斷分析。

時變元素法。一般離散網(wǎng)格不變，但求解區(qū)域的變化通過改變單位來分析，但其不足之處在于數(shù)值積分穩(wěn)定性不強。

拓?fù)涓淖兎椒?。該地區(qū)變化的解決方案通常基于拓?fù)浠▓@，并且時變時間數(shù)量的不足不會影響計算的有效性。由此可見，在我國項目數(shù)量不斷增加的背景下，上述方法的不足，都是未來鋼結(jié)構(gòu)力學(xué)研究的重要方面。

1.2 施工特點

大跨度鋼結(jié)構(gòu)具有較強的剛度，因此該結(jié)構(gòu)變形的可能性較小，因此可以從線性理論的角度分析其結(jié)構(gòu)，以求解力學(xué)方程。大跨度鋼結(jié)構(gòu)的電纜網(wǎng)和膜結(jié)構(gòu)都是柔性結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)的剪切和抗彎曲性相對較低。其配置主要取決于張力和張力的分布。對于整個大跨度鋼結(jié)構(gòu)，它是通過變形來避免外部荷載對其自身的影響，這個理論在結(jié)構(gòu)分析中起著非常重要的作用?；谝陨戏治觯瑒傂越Y(jié)構(gòu)，半剛性結(jié)構(gòu)和柔性結(jié)構(gòu)各有其特點，并且在力量上也有很大差異。隨著越來越多的大跨度鋼筋的應(yīng)用，設(shè)計師在分析施工結(jié)構(gòu)時必須結(jié)合施工特點和結(jié)構(gòu)特點，并將分析方法運用到實際工作中，使設(shè)計更加穩(wěn)定。為了確保施工質(zhì)量和施工安全[1]。

2 大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工過程的結(jié)構(gòu)分析方法

2.1 結(jié)構(gòu)原理分析

一般情況下，大跨度鋼結(jié)構(gòu)需要連續(xù)施工，其應(yīng)力條件總是變化的。前一階段的位移和內(nèi)部力量將對下一階段產(chǎn)生一定的影響，需要每個階段的位移和內(nèi)力。比如更全面的分析，才能真正提高其施工安全性和可靠性。同時，施工分階段進(jìn)行，其相應(yīng)的指標(biāo)也在不斷變化：預(yù)應(yīng)力，約束，溫度等必須可靠地跟蹤，以便準(zhǔn)確反映其結(jié)構(gòu)。隨著中國建筑業(yè)的快速發(fā)展，有限元的發(fā)展越來越快。例如，在處理混合計算時，應(yīng)該使用以下軟件應(yīng)用程序：MANSYS，MSC等，這可以極大地提高各種結(jié)構(gòu)形式的操作的準(zhǔn)確性。 。

可以看出，上述平臺的開發(fā)和研究是當(dāng)前結(jié)構(gòu)分析的重點，也是未來重要趨勢之一。從機械分析的整體情況來看，運動過程的描述通常使用拉格朗日公式進(jìn)行。通常在分析增量非線性時使用它更多，并且可以實時執(zhí)行對象的每個點的變化。跟蹤需要通過增量迭代方法計算，以便在結(jié)構(gòu)元素增加之前的結(jié)構(gòu)狀態(tài)是重要基礎(chǔ)的情況下，能夠使用結(jié)構(gòu)元素的增加狀態(tài)作為其最終狀態(tài)，并且增加結(jié)構(gòu)要素的數(shù)量對結(jié)構(gòu)影響的綜合分析具有重要意義。因此，當(dāng)外部負(fù)載變化時，結(jié)構(gòu)的外部負(fù)載也將相應(yīng)地改變。如果溫度負(fù)載發(fā)生變化，則需要將負(fù)載的變化添加到原始負(fù)載數(shù)組中并重新計算以真正了解其結(jié)構(gòu)變化。

2.2 結(jié)構(gòu)分析方法

目前，新構(gòu)建主要有四種情況，并且還有四個相應(yīng)的原則：如果新構(gòu)件未連接到原始構(gòu)件，則新節(jié)點坐標(biāo)是節(jié)點的設(shè)計坐標(biāo);如果出現(xiàn)新節(jié)點，它的位置應(yīng)該根據(jù)結(jié)構(gòu)和相關(guān)節(jié)點的延伸方向來確定，以確保其未知坐標(biāo)的合理性;如果有新的構(gòu)建，但沒有新節(jié)點，構(gòu)建的長度就是兩點。相應(yīng)的距離;如果有新的構(gòu)建，但兩個構(gòu)建的節(jié)點相同，則需要根據(jù)這兩個點的特定條件來確定節(jié)點的位置。

因此，在合理使用上述四個原則，確定新節(jié)點的坐標(biāo)時，需要結(jié)合相關(guān)公式，充分利用相關(guān)坐標(biāo)，余弦值，節(jié)點數(shù)等，才能真正保證精度的新節(jié)點坐標(biāo)。從上述四個原則的實際應(yīng)用來看，前兩個原則主要是新建造尺寸與建模相同時，后兩者在新建建筑長度不斷變化時更為常用。在施工過程中構(gòu)建影響，需要進(jìn)行全面的分析以減少組件安裝的難度。在新版本未連接到原始版本的情況下，其具體計算應(yīng)以設(shè)計坐標(biāo)單元激活的方式完成。

2.3 對構(gòu)件增加的分析

在大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工的過程當(dāng)中，構(gòu)件增加的情況應(yīng)該是我們首先要進(jìn)行分析的步驟。下面，我們便對構(gòu)件增加的情況進(jìn)行一些歸納。

圖1（原始構(gòu)件和新增單元和節(jié)點示意圖）

從上圖我們可以看出，如果原始構(gòu)件和新增構(gòu)件相連，就可以將節(jié)點設(shè)計坐標(biāo)堪稱是新節(jié)點的坐標(biāo)；根據(jù)原始構(gòu)件設(shè)計的長度|KL|和JK的延長線方向，從而確定新節(jié)點的坐標(biāo)0。如圖(a)所示；如果JK是新構(gòu)件，新增節(jié)點就不存在，那么構(gòu)件的長度就等于J、K節(jié)點間變形之后的距離，如圖(b)所示；若JO1/JO2為新增構(gòu)件，則O1/O2就是同一個節(jié)點。如果JO1/JO2不重合，我們就可用算術(shù)平均的原則，根據(jù)O1/O2來確定新增節(jié)點的坐標(biāo)，如圖(c)所示。

根據(jù)以上對新增構(gòu)件結(jié)構(gòu)的分析，我們可以確定任何一個新增構(gòu)件的幾何位置以及新增節(jié)點的空間坐標(biāo)。通常來說，新增節(jié)點坐標(biāo)可由下面函數(shù)表示：

式中：是新增節(jié)點 o 在 i 方向的坐標(biāo)值；為相連的已有節(jié)點 j 在 i 方向的坐標(biāo)值；

為相連的已有構(gòu)件 j 在 i 方向的余弦值；

是第 s 根新構(gòu)件的長度；

N 是新構(gòu)件與已有構(gòu)件相連的節(jié)點數(shù)；M 為與第 j 個已經(jīng)有節(jié)點相連的新增構(gòu)件數(shù)。

4 結(jié)束語

大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工過程中結(jié)構(gòu)分析中會存在很多計算，這更要求我們在計算的同時一定要保障數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，這樣在施工中才能保障安全，減少失誤。

[1] 黃艷.大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工過程中的問題分析[J].才智,2014,(31):349.