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1、第八章 钢结构吊装工况分析8.1 结构卸载工况分析结构在施工过程中采用了支撑架起临时支撑作用，在整个结构安装完毕前，结构的受力主要是通过支撑架及后柱来传到地面上；而当整个结构施工完毕后需要卸载支撑架，结构的受力转换到设计的受力状态，此时结构转换到前、后柱共同承受结构荷载。在卸载的过程中，桁架结构随支座的改变而发生受力状态的改变，从而使构件的内力发生改变，尤其是支撑架附近的杆件内力及端部构件的变形位移都会发生较大的变化，因此我们对结构的卸载过程进行分析，以保证整个结构的变形。支撑架的拆除方案有两种，即中间向两边拆除方案与两边向中间拆除的方案。通过两种方案对比分析可知，采用中间向两边拆除方案比较合
2、理，我们对此方案的卸载过程进行了分析。8.1.1 卸载过程的描述卸 载 过 程 描 述卸 载 前 的 结 构 初 始 状 态1、 每榀主桁架吊装之后，支承在支撑架上及后柱上，并将端部连接到后柱上。支撑架支撑点设置在如下图1所示位置处，该点布置在拉索、竖向腹杆、斜腹杆与桁架下弦交点处。图2为支撑点的平面布置图。2、 卸载前径向主次桁架结构以及环向次桁架都已经安装完毕，同时锥型柱脚与其下面的预埋支座均已连接安装。 图1 图2卸载顺序结构卸载的顺序是从中间到两边的顺序进行。第一次拆除中间一榀；其后每次沿中间向两边对称各拆除一榀桁架的支撑；最后分两次拆除右末端四榀空间主桁架，共进行12次卸载。结构受力
3、的描述（1）、卸载前支撑架承受主要竖向荷载的作用，支撑架附近的下弦杆及腹杆承受较大的压力，而前锥型柱未承受荷载作用，此时前端部的节点竖向位移较小。此时整个结构的控制重点是局部杆件的内力、结构的稳定性。（2）、卸载过程中，随着支撑架的逐步拆除，桁架的受力发生改变，原后支撑架附近的弦杆变为了受拉杆件，部分腹杆由原来的受压变为了受拉；而随着前锥型柱的受力，桁架与柱的节点附近的杆件的受力也发生了较大的变化，同时杆件的前端部节点位移较大，应作为控制重点。（3）、卸载结束后，结构实现从施工安装到设计阶段的转化；结构已没有了设计以外的多余约束，此时将验算结构的振型、应力与变形是否符合设计要求。8.1.2 卸
4、载过程的模型对比卸载过程示意图卸载的第一阶段卸载的第二阶段卸载的第三阶段卸载的第四阶段卸载过程示意图卸载的第五阶段卸载的第六阶段卸载的第七阶段卸载的第八阶段卸载过程示意图卸载的第九阶段卸载的第十阶段卸载的第十一阶段卸载的第十二阶段8.1.3 卸载过程的结构计算分析8.1.3.1卸载的计算模型卸载的计算模型卸载的计算模型图支撑架支座计算模拟的说明1、卸载前，桁架主结构都已经安装完毕，即后柱支座与前柱支座处均以安装就位。整个卸载过程中，后柱脚均设为铰支座受力，而前柱支座在拆除该榀主桁架支撑后，才将其设为铰支座承受结构荷载。因此前柱支座在整个卸载过程中是沿中间向两边逐个依次受力。2、支撑架支座模拟为
5、竖向的弹性支座。3、支撑架支座的弹性系数的取值用近似线形的方法模拟求取，方法简介如下：分别在支撑架的计算模型顶部支点处加两个垂直向下的力（如N1、N2），用计算软件计算出对应的顶部支点值（如A1、A2）。那么此支撑架对应支座的弹性系数为K=|N2-N1|/ |A2-A1|。4、在施工卸载过程中，我们只考虑结构恒载及自重的作用，而为了使结构偏于安全，因此采用1.2x自重的分析工况对结构卸载各步骤进行了分析。8.1.3.2卸载各阶段的结构分析卸载前的初始阶段结构位移图构件验算比条状表构件验算比图小结1、Z方向位移最大值出现在左端主桁架悬挑端部处，约为-14.18mm；Y方向位移最大值位于主桁架前V
6、型柱柱脚处，约为-19.26 mm；X方向位移最大值约为-4.85mm。2、所有杆件应力均小于材料的允许应力值，多数杆件应力比在0.3内，只有部分位于支撑架附近的腹件应力比超过0.3，而这部分杆件在整体卸载后应力比趋于更小。3、左图红色线条为拉索，在整体结构中起水平支撑作用，其应力较小。廊坊市体育场钢结构工程施工组织设计卸载第一阶段结构位移图构件验算比条状表构件验算比图小结1、该榀主桁架两边的前V型柱柱脚支座开始受力。2、Z方向位移最大值出现在中间该榀主桁架悬挑端部处，约为-15.21mm；Y方向位移最大值位于主桁架前V型柱柱脚处，约为-14.31 mm；X方向位移最大值约为-7.42mm。3
7、、所有杆件应力均小于材料的允许应力值，多数杆件应力比在0.3内，只有部分位于支撑架附近的腹件应力比超过0.3，而这部分杆件在整体卸载后应力比趋于更小。4、左图红色线条为拉索，在整体结构中起水平支撑作用，其应力较小。卸载第二阶段结构位移图构件验算比条状表构件验算比图小结1、Z方向位移最大值出现在中间榀主桁架悬挑端部处，约为-23.14mm；Y方向位移最大值位于主桁架前V型柱柱脚处，约为-11.46 mm；X方向位移最大值约为-6.11mm。2、所有杆件应力均小于材料的允许应力值，多数杆件应力比在0.3内，只有部分位于支撑架附近的腹件应力比超过0.3，而这部分杆件在整体卸载后应力比趋于更小。3、左
8、图红色线条为拉索，在整体结构中起水平支撑作用，其应力较小。卸载第三阶段结构位移图构件验算比条状表构件验算比图小结1、Z方向位移最大值出现在中间榀主桁架悬挑端部处，约为-27.86mm,X方向位移最大值位于主桁架前V型柱柱脚处，约为-13.16mm；X方向位移最大值约为-8.82mm。2、所有杆件应力均小于材料的允许应力值，多数杆件应力比在0.3内，只有部分位于支撑架附近的腹件应力比超过0.3，而这部分杆件在整体卸载后应力比趋于更小。3、左图红色线条为拉索，在整体结构中起水平支撑作用，其应力较小。卸载第四阶段结构位移图构件验算比条状表构件验算比图小结1、Z方向位移最大值出现在中间榀主桁架悬挑端部
9、处，约为-28.68mm；Y方向位移最大值位于主桁架前V型柱柱脚处，约为11.49 mm；X方向位移最大值约为-8.76mm。2、所有杆件应力均小于材料的允许应力值，多数杆件应力比在0.3内，只有部分位于支撑架附近的腹件应力比超过0.3，而这部分杆件在整体卸载后应力比趋于更小。3、左图红色线条为拉索，在整体结构中起水平支撑作用，其应力较小。4、此阶段杆件Z向变形出现最大值为-28.68mm，相对于杆件长度/l1/15341/500，满足规范要求。卸载第五阶段结构位移图构件验算比条状表构件验算比图小结1、Z方向位移最大值出现在中间榀主桁架悬挑端部处，约为-28.32mm；Y方向位移最大值位于主桁
10、架前锥型柱柱脚处，约为11.05 mm；X方向位移最大值约为-6.58mm。2、所有杆件应力均小于材料的允许应力值，多数杆件应力比在0.3内，只有部分位于支撑架附近的腹件应力比超过0.3，而这部分杆件在整体卸载后应力比趋于更小。3、左图红色线条为拉索，在整体结构中起水平支撑作用，其应力较小。卸载第六阶段结构位移图构件验算比条状表构件验算比图小结1、Z方向位移最大值出现在中间榀主桁架悬挑端部处，约为-27.75 mm；Y方向位移最大值位于主桁架前V型柱柱脚处，约为9.32mm；X方向位移最大值约为-6.64mm。2、所有杆件应力均小于材料的允许应力值，多数杆件应力比在0.3内，只有部分位于支撑架
11、附近的腹件应力比超过0.3，而这部分杆件在整体卸载后应力比趋于更小。3、左图红色线条为拉索，在整体结构中起水平支撑作用，其应力较小。卸载第七阶段结构位移图构件验算比条状表构件验算比图小结1、Z方向位移最大值出现在中间榀主桁架悬挑端部处，约为-27.17 mm；Y方向位移最大值位于主桁架前V型柱柱脚处，约为10.70 mm；X方向位移最大值约为5.70mm。2、所有杆件应力均小于材料的允许应力值，多数杆件应力比在0.3内，只有部分位于支撑架附近的腹件应力比超过0.3，而这部分杆件在整体卸载后应力比趋于更小。3、左图红色线条为拉索，在整体结构中起水平支撑作用，其应力较小。卸载第八阶段结构位移图构件
12、验算比条状表构件验算比图小结1、Z方向位移最大值出现在中间榀主桁架悬挑端部处，约为-26.75 mm；Y方向位移最大值位于主桁架前V型柱柱脚处，约为10.52 mm；X方向位移最大值约为4.63mm。2、所有杆件应力均小于材料的允许应力值，多数杆件应力比在0.3内，只有部分位于支撑架附近的腹件应力比超过0.3，而这部分杆件在整体卸载后应力比趋于更小。3、左图红色线条为拉索，在整体结构中起水平支撑作用，其应力较小。卸载第九阶段结构位移图构件验算比条状表构件验算比图小结1、Z方向位移最大值出现在中间榀主桁架悬挑端部处，约为-26.46 mm；Y方向位移最大值位于主桁架前V型柱柱脚处，约为10.40
13、 mm；X方向位移最大值约为3.72mm。2、所有杆件应力均小于材料的允许应力值，多数杆件应力比在0.3内，只有部分位于支撑架附近的腹件应力比超过0.3，而这部分杆件在整体卸载后应力比趋于更小。3、左图红色线条为拉索，在整体结构中起水平支撑作用，其应力较小。卸载第十阶段结构位移图构件验算比条状表构件验算比图小结1、Z方向位移最大值出现在中间榀主桁架悬挑端部处，约为-26.45 mm；Y方向位移最大值位于主桁架前V型柱柱脚处，约为10.40 mm；X方向位移最大值约为3.81mm。2、所有杆件应力均小于材料的允许应力值，多数杆件应力比在0.3内，只有部分位于支撑架附近的腹件应力比超过0.3，而这部分杆件在整体卸载后应力比趋于更小。3、左图红色线条为拉索，在整体结构中起水平支撑作用，其应力较小。4、通过上序卸载步骤，整个结构变形趋向稳定，杆件Z向变形最大值为28.11mm，相对于杆件长度/l1/1565
