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《大跨度預(yù)應(yīng)力張弦鋼樓梯施工過程仿真分析與應(yīng)用》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、大跨度預(yù)應(yīng)力張弦鋼樓梯施工過程仿真分析與應(yīng)用中億豐建設(shè)集團(tuán)股份有限公司摘要:為滿足建筑大跨結(jié)構(gòu)美觀輕巧的要求,蘇州廣播電視總臺現(xiàn)代傳媒廣場項目采用了張弦鋼樓梯的形式。經(jīng)分析,張弦鋼樓梯內(nèi)力在預(yù)應(yīng)力張拉過程中呈動態(tài)變化,且施工過程受力與最終成型狀態(tài)差異很大,最不利狀態(tài)有可能發(fā)生在施工過程中?;诖?,應(yīng)用了MIDAS有限元軟件對整個張拉過程進(jìn)行仿真,驗證了施工過程的安全、可靠。關(guān)鍵詞:預(yù)應(yīng)力;張弦鋼樓梯;施工過程;仿真分析;作者簡介:滿建政(1985—),男,碩士,工程師。通信地址:江蘇省蘇州市相城區(qū)澄陽路88號(215131)。收稿日期:2017-08-08Simu
2、lationAnalysisandApplicationofLong-SpanPrestressedOpenChordSteelStairConstructionProcessMANJianzhengXULinZhongyifengConstructionGroupCo.,Ltd.;Received:2017-08-081工程概況本工程為蘇州廣播電視總臺現(xiàn)代傳媒廣場項目,工程地處蘇州工業(yè)園區(qū)南施街與蘇州大道東交義口,整個項目由2棟L形塔樓組成,塔樓之間以M形戶外雨幕相連。首層地面與地下1層的下沉廣場之間采用一部鋼樓梯相連,該樓梯上下端高差7m、寬度6m,其水平投影
3、跨度為21.3m,為達(dá)到建筑效果,要求樓梯在跨度范圍內(nèi)不能再設(shè)置梯柱。為了實現(xiàn)大跨度樓梯,同時兼顧到建筑要求并盡量使結(jié)構(gòu)達(dá)到輕巧美觀的效果,項目采用了預(yù)應(yīng)力交叉張弦梁的樓梯梁形式(閣1、圖2)。本鋼結(jié)構(gòu)折線形樓梯梁采用箱型截面形式,交義布罝的拉索采用鋼拉桿的形式,拉桿與梯梁之間的撐桿由圓管組合而成的平面桁架構(gòu)成,以上3個部分組成了張弦樓梯梁。為了消除預(yù)應(yīng)力張拉對主體結(jié)構(gòu)的影響,樓梯下端支座采用鉸支座,上端采用滑動支座。圖1鋼樓梯平面布置下載原圖2張弦結(jié)構(gòu)特點隨著現(xiàn)代建筑美學(xué)的發(fā)展以及人們對使用功能的要求,現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)跨度越來越大,結(jié)構(gòu)形式卻耍求越來越輕巧,普通的結(jié)構(gòu)
4、形式已不能滿足建筑對空間及美學(xué)效果的要求。常規(guī)的大跨結(jié)構(gòu)大都采用鋼結(jié)構(gòu),如桁架、網(wǎng)架、網(wǎng)殼等形式,對于超大跨度的建筑,需采用預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)。預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)是將現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力技術(shù)與普通鋼結(jié)構(gòu)形式融合在一起形成的一種新型雜交結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)受力合理,具有材料利用率高、剛度大、自重輕、體形美觀等優(yōu)點,近年來在大跨度公共建筑和工業(yè)建筑中應(yīng)用越來越廣泛。張弦結(jié)構(gòu)是從預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)中發(fā)展而來的一種大跨結(jié)構(gòu)形式,它是將上弦剛性受壓構(gòu)件(實腹式梁或桁架)通過撐桿與下弦拉索組合在一起形成自平衡受力體系。通過調(diào)整張弦結(jié)構(gòu)中索的預(yù)拉力,使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的預(yù)拱度,可以抵消一部分結(jié)構(gòu)變形。同時由于索的張
5、力作用,撐桿對上部構(gòu)件有一個彈性支撐作用,故拉索與上部結(jié)構(gòu)剛?cè)岵?jì)、揚長避短,協(xié)同工作。圖2鋼樓梯立面下載原圖由于引入丫預(yù)應(yīng)力張拉索,故張弦結(jié)構(gòu)具有柔性結(jié)構(gòu)的特點,根據(jù)施工及受力形態(tài),通常將此類結(jié)構(gòu)分為3種狀態(tài),即零狀態(tài)、初始狀態(tài)和工作狀態(tài)。零狀態(tài)即加工放樣時的零散構(gòu)件狀態(tài);初始狀態(tài)即安裝就位,張拉完畢時的自重作用下的狀態(tài);工作狀態(tài)即使用荷載作用在初始狀態(tài)上的受力狀態(tài)。在這3種受力形態(tài)中,初始狀態(tài)最為重要,預(yù)應(yīng)力的施加直接影響到最終的結(jié)構(gòu)受力狀態(tài),而實際施工過程屮很難實現(xiàn)所有索一次張拉到位,通常采取分次、分批、分級的施工工藝,這使得結(jié)構(gòu)形態(tài)與受力狀態(tài)是一個動態(tài)變化
6、的過程。傳統(tǒng)的設(shè)計方法以使用階段作為對象,不考慮施工過程中構(gòu)件內(nèi)力的動態(tài)變化,不能反映構(gòu)件在施工階段的實際受力狀態(tài)。構(gòu)件的最不利受力狀態(tài)有可能在施工過程中出現(xiàn),另外,不同的張拉次序?qū)φw結(jié)構(gòu)的影響也不容忽視。因此,在實際施工中,有必要應(yīng)用有限元分析軟件對張弦結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工過程分析,避免結(jié)構(gòu)在施工過程中出現(xiàn)事故并選擇出最優(yōu)的施工張拉方案。3預(yù)應(yīng)力施工過程分析3.1預(yù)應(yīng)力張拉方案選擇對普通鋼結(jié)構(gòu)而言,構(gòu)件有主次之分,受力明確,施工時只要搭建臨時腳手架或者支撐,將主要構(gòu)件依次安裝就位,再安裝次要構(gòu)件即可,過程比較簡單。而對于張弦結(jié)構(gòu)來說,柔性構(gòu)件張拉后才能與剛性構(gòu)件形成受
7、力整體,而II張拉過程屮整個結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力隨著預(yù)應(yīng)力的施加動態(tài)變化,因此選擇合理的張拉順序以及荷載級數(shù)對結(jié)構(gòu)能否順利安裝起著至關(guān)重耍的作用。目前借助有限元軟件可以對施工過程進(jìn)行全過程模擬,發(fā)現(xiàn)張拉過程中的關(guān)鍵問題,并提前采取有效措施。本工程中鋼樓梯主要由3榀張弦梁組成,各榀張弦梁通過橫向撐桿、次梁以及樓梯梯板連接。施工時首先將3榀梯梁與鋼拉桿、側(cè)向撐桿拼裝后吊裝就位,最后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力施工。根據(jù)各種張拉方案的優(yōu)劣(表1),結(jié)合本鋼樓梯結(jié)構(gòu)特點與施工經(jīng)濟(jì)性,采取先張拉中間榀張弦梁,然后依次張拉邊榀張弦梁的方式。單榀張拉時為了保證受力均衡,釆取兩級荷載張拉的方式,張拉過程為
8、:鋼梁1~