導(dǎo)語：文化藝術(shù)中心鋼結(jié)構(gòu)施工分析及建議一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

［摘要］為確保海峽文化藝術(shù)中心戲劇廳上部鋼結(jié)構(gòu)的施工方案安全可行，采用MIDAS/GEN有限元程序進行施工安裝及卸載全過程分析。結(jié)果表明:在整個安裝過程中，胎架的變形和應(yīng)力均在合理范圍內(nèi)，卸載后結(jié)構(gòu)各項指標也均滿足規(guī)范要求，說明該結(jié)構(gòu)施工方案合理、可行。建議對卸載過程主體結(jié)構(gòu)的變形和應(yīng)力進行監(jiān)測，出現(xiàn)異常情況及時預(yù)警，確保卸載過程主體結(jié)構(gòu)的安全。

［關(guān)鍵詞］數(shù)值模擬;施工過程;監(jiān)測

近年來，復(fù)雜結(jié)構(gòu)越來越多且造型呈現(xiàn)出多樣性、奇特性。如何確保這些結(jié)構(gòu)在成型過程中的體系平穩(wěn)過渡、安全轉(zhuǎn)換往往是施工控制的關(guān)鍵。因此，施工過程力學(xué)分析是必不可少的［1－3］。對整個施工過程的應(yīng)力及變形進行計算從而制定合理安全的施工方案，確保結(jié)構(gòu)施工的安全。本文結(jié)合海峽文化藝術(shù)中心戲劇廳上部鋼結(jié)構(gòu)的施工，利用MIDAS/GEN有限元程序?qū)κ┕ぐ惭b及卸載過程進行數(shù)值仿真分析［4－9］，以期為施工安全提供技術(shù)參考和依據(jù)，確保施工方案安全可行。

1工程概況

海峽文化藝術(shù)中心項目的設(shè)計起點與靈感來源于福州市市花—茉莉花，其主建筑由歌劇廳、音樂廳、戲劇廳、影視中心、藝術(shù)博物館、中央文化大廳等單體組成，單棟建筑外形似“茉莉花花瓣”，按照扇形組合排列形成城市雕塑和茉莉花的形象，整體以“五片帆、一朵花”為理念，造型酷似一朵潔白的茉莉花(如圖1所示)，將成為閩江畔的夢幻建筑群。本工程戲劇廳(見圖1)地上鋼結(jié)構(gòu)主要包括網(wǎng)架支撐柱、屋面桁架、各類支撐、焊接球網(wǎng)架、勁性鋼骨結(jié)構(gòu)、舞臺鋼結(jié)構(gòu)、屋面鋼梁、鋼樓梯、坡道鋼結(jié)構(gòu)等，桁架上、坡道處、屋頂鋼梁處及追光室一層還鋪有壓型鋼板，結(jié)構(gòu)形式多樣，如圖2和圖3所示。

2施工過程仿真分析

2.1MIDAS/GEN有限元分析模型。采用MIDAS/GEN有限元程序進行施工階段模擬分析，建立的計算模型為一整體模型，但考慮各個施工階段的影響，即程序會根據(jù)所定義的施工各個階段控制數(shù)據(jù)進行分析，在圖1海峽文化藝術(shù)中心項目分布示意圖圖2單層網(wǎng)架屋面結(jié)構(gòu)分析某一施工階段時，程序?qū)鼋Y(jié)該施工階段的所有構(gòu)件及后期需要加載的荷載工況，本階段完成狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形，在下一階段程序會自動考慮(累加模型)，從而可以真實地模擬施工的動態(tài)過程。計算模型中梁、柱、斜撐構(gòu)件均采用MIDAS/GEN軟件中的梁單元，樓板采用板單元進行模擬，建立的有限元分析模型如圖4所示?？紤]節(jié)點重量等，取1.2倍的結(jié)構(gòu)自重;施工過程的活載取1.5kN/m2。2.3數(shù)值模擬結(jié)果及分析。限于篇幅，圖5～圖11僅給出某些施工過程的結(jié)構(gòu)變形和應(yīng)力計算結(jié)果。根據(jù)以上分析結(jié)果進行統(tǒng)計，可以繪制出應(yīng)力和變形隨施工步驟的變化曲線，如圖12所示。由圖12可知，整個施工過程中，應(yīng)力和變形的變化趨勢基本一致，結(jié)構(gòu)變形的最大值為32.6mm，出現(xiàn)在卸載之后，但卸載前幾個施工步驟變化并不明顯，一是卸載時采取分級卸載的方法，二是主體結(jié)構(gòu)接近成形時的剛度較大，因此胎架卸載后位移變化較小。此外，結(jié)構(gòu)的應(yīng)力水平也比較合理，隨著施工過程應(yīng)力基本呈階梯型增加，而在胎架最后應(yīng)力突降，這是由于最大應(yīng)力出現(xiàn)在胎架上，最大值為128.6MPa(第49步工況)，而當胎架卸載后，主結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力僅為76.0MPa，遠小于材料屈服強度，結(jié)構(gòu)安全。

3結(jié)論及建議

復(fù)雜結(jié)構(gòu)在成型過程中涉及到結(jié)構(gòu)體系平穩(wěn)過渡和安全轉(zhuǎn)換，文中采用MIDAS/GEN有限元數(shù)值模擬分析得到了施工過程關(guān)鍵部位最大應(yīng)力和變形變化曲線，計算結(jié)果表明:整個施工過程中，胎架的變形和應(yīng)力均滿足規(guī)范要求，且卸載后主體結(jié)構(gòu)處于安全狀態(tài)，驗證了該施工方案合理、可行，從而為指導(dǎo)施工提供參考和依據(jù)。建議施工過程應(yīng)進行必要的變形和應(yīng)力監(jiān)測，尤其在支撐胎架卸載過程，以確保施工過程安全。

作者:陳華 單位:福州新區(qū)開發(fā)投資集團有限公司