大型復雜鋼結(jié)構(gòu)的數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)和制作安裝測試技術(shù)研究.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，各類工程建設(shè)項目規(guī)模日益擴大，重大工程項目包括高聳結(jié)構(gòu)、大跨建筑、超高層建筑以及一些大型復雜異形結(jié)構(gòu)等日益增多。這些工程的共同特點是施工規(guī)模大、范圍廣、周期長、過程復雜。工程規(guī)模的擴大和結(jié)構(gòu)體系的復雜也帶來了一系列的設(shè)計效率和施工安全性問題，本文就以下幾個方面進行了探討。 國家經(jīng)濟水平的不斷提升和建筑設(shè)計理念的創(chuàng)新，出現(xiàn)了越來越多造型十分新穎的大型復雜鋼結(jié)構(gòu)建筑。其基本特點是構(gòu)件與節(jié)點數(shù)量巨大，其構(gòu)造都非

2、常復雜，對詳圖放樣及加工制作的精度要求極高。精確的放樣詳圖是精確加工的首要前提，而精度不足很可能會直接導致復雜構(gòu)件的安裝錯位或甚至構(gòu)件報廢。因此，高效準確的計算機加工詳圖制作軟件系統(tǒng)已經(jīng)成為大型復雜鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)流程中所急需的技術(shù)措施。本文建立了全三維的實體結(jié)構(gòu)模型，從主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件到節(jié)點的板件、焊縫、螺栓等都用與真實結(jié)構(gòu)完全一致的實體模型來表示。所有施工圖直接由該模型生成，保證了各個圖的表達是完整一致的。工程實踐表明：本文開發(fā)的數(shù)字化詳圖制

3、作系統(tǒng)顯著提高加工詳圖工作的技術(shù)水平，大大提升詳圖繪制的效率和準確性，從而確保重大鋼結(jié)構(gòu)項目的構(gòu)件加工質(zhì)量和工程進度。同時數(shù)據(jù)庫技術(shù)的應用把詳圖制作系統(tǒng)和鋼結(jié)構(gòu)材料管理結(jié)合起來，能極大地提高生產(chǎn)效率。 建筑鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件在成型過程中，由于不均勻的加熱而造成板件上溫度分布不均或機械加工使板件產(chǎn)生局部塑性變形，都會在其內(nèi)部產(chǎn)生殘余應力，這種殘余應力對于薄板或普通小型構(gòu)件的影響前人都已做過試驗研究，根據(jù)試驗及在焊件上進行的實際殘余應力測試

4、結(jié)果來看，對于鋼材，其焊接殘余應力最大值基本都接近或達到材料的屈服強度；對于厚板、約束度較大的構(gòu)件，其分布更為復雜。但是隨著建設(shè)規(guī)模的日益擴大，目前工程中使用的構(gòu)件的規(guī)格和板件的厚度都是史無前例的，并且很多構(gòu)件都是大型異型構(gòu)件。由于殘余應力的存在對構(gòu)件的失穩(wěn)破壞、脆性斷裂及疲勞破壞等都有明顯的影響，對于這樣的構(gòu)件在設(shè)計之前了解內(nèi)部的焊接和冷加工殘余應力是非常必要的。 本文簡要介紹了目前消除殘余應力的幾種方法，并詳細論述了盲孔法測

5、量鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件殘余應力的原理及方法，以廣州新電視塔鋼結(jié)構(gòu)工程用厚壁直縫焊管為研究對象，采用盲孔法進行了實測分析，檢測結(jié)果表明了該方法可以的有效地測出鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的殘余應力，為指導工程設(shè)計提供理論依據(jù)。 由于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的殘余應力是不可避免的，采取一定的技術(shù)措施對其進行消除或降低也是結(jié)構(gòu)工程師非常關(guān)注的問題。本文針對于殘余應力的消除方法進行了總結(jié)，綜合各種方法的優(yōu)缺點，本文選用振動時效技術(shù)消除構(gòu)件的殘余應力，在總結(jié)前人研究的基礎(chǔ)上，對振

6、動時效消除鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件殘余應力的機理進行了簡要探討與分析，以國家體育場“鳥巢”為工程背景，對該工程使用的焊接箱形雙扭梁采用振動時效技術(shù)消除構(gòu)件殘余應力的檢測試驗，通過振動前后的殘余應力分布的比較分析表明該方法可以有效地降低構(gòu)件內(nèi)部的殘余應力峰值，并使初始殘余應力得到勻化。實踐證明振動時效技術(shù)在消除焊接構(gòu)件的焊后殘余應力方面是有效的，工藝是可靠的，可供實際工程參考使用。 隨著各種新型復雜鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)項目的增多，科研人員對太跨度及高層結(jié)

7、構(gòu)的施工技術(shù)及施工過程中表現(xiàn)出諸多力學問題越來越重視。鋼結(jié)構(gòu)工程的施工過程受力分析，亦即施工力學分析是結(jié)構(gòu)工程設(shè)計計算的一個重要組成部分。土木工程設(shè)計計算應該包括對于其使用階段的整體結(jié)構(gòu)分析和施工過程分析，這樣才能保證工程從建設(shè)到使用的整個生命期內(nèi)的安全與可靠，同時施工過程計算對于優(yōu)化施工方案、保證結(jié)構(gòu)安全是非常重要的。 結(jié)構(gòu)施工全過程的跟蹤方法有兩種：一種是采用計算機進行施工過程跟蹤數(shù)值仿真分析，通過力學分析確定結(jié)構(gòu)在各種不同