一种空间钢结构施工合拢温度确定方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种空间钢结构施工合拢温度确定方法及系统，该方法包括：根据空间钢结构的环境温度工况和合拢温度工况，确定空间钢结构的温度作用工况；计算空间钢结构在不同温度作用工况下的应力响应；确定所述应力响应的波动指标；取所述波动指标所对应的合拢温度为所述空间钢结构施工的最优合拢温度；所述波动指标，包括：应力响应的最小值。本发明专利技术提供的技术方案，通过计算不同环境温度工况及合拢温度工况下空间钢结构的应力响应，分析应力响应与合拢温度工况的关系，基于应力最小准则确定最优施工合拢温度范围，能在年环境温度变化范围内使结构应力波动最小，相比现有技术，合拢温度取值颗粒度小、精准度高，能够提高施工运营安全保障度。

A Method and System for Determining Closure Temperature of Space Steel Structure Construction

【技术实现步骤摘要】
一种空间钢结构施工合拢温度确定方法及系统
本专利技术涉及土木工程
，具体涉及一种空间钢结构施工合拢温度确定方法及系统。
技术介绍
空间钢结构是一种覆盖跨度大，具有三维空间形态，且在荷载作用下具有三维空间受力特性的建筑结构，被广泛用于机场、展览中心以及大型剧院。空间钢结构是高次超静定结构，通常直接外露在太阳下，太阳辐射温度变化引起的钢结构变形包括轴向变形、弯曲变形和面外变形等，这些变形在多余约束下会引起温度内力，因此需要重点关注太阳辐射与温度场的关系。此外，温度反复变化会产生大的变形差，也会使结构构件发生疲劳破坏。由此可见，温度作用对结构的应力与疲劳有较大影响，开展温度作用研究对空间钢结构的设计与安全使用具有重要意义。空间钢结构的温度作用是指温度差值，温度差值等于环境温度减去初始温度。对于有明确合拢阶段的空间钢结构而言，初始温度值就是结构的合拢温度。现阶段对空间钢结构合拢温度的取值一般是取合拢期间的平均温度，该取值方法略显粗糙，因此有必要对空间钢结构的合拢温度取值做进一步研究。通过研究空间钢结构的温度效应，可以反过来给出空间钢结构施工合拢温度的确定方法，该方法对结构在设计阶段温度作用取值的确定、施工阶段合拢温度的选取以及运营阶段安全性的提高具有重要意义。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种空间钢结构施工合拢温度确定方法及系统，以解决现有技术中合拢温度取值颗粒度大、精准度不高，导致的施工运营安全保障度低的问题。为实现以上目的，本专利技术采用如下技术方案：一种空间钢结构施工合拢温度确定方法，包括：步骤S1、根据空间钢结构的环境温度工况和合拢温度工况，确定空间钢结构的温度作用工况；步骤S2、计算空间钢结构在不同温度作用工况下的应力响应；步骤S3、确定所述应力响应的波动指标；步骤S4、取所述波动指标所对应的合拢温度为所述空间钢结构施工的最优合拢温度；所述波动指标，包括：应力响应的最小值。优选地，所述确定空间钢结构的合拢温度工况，包括：以空间钢结构所在地的年平均气温值为基准值，在该基准值上分别增减第一预设幅度和第二预设幅度作为合拢温度的取值范围，得到多种合拢温度工况；其中，相邻合拢温度工况之间的取值跨度相同。优选地，所述环境温度工况包括：极低温度工况，极高温度工况以及平均温度工况。优选地，所述步骤S4，包括：对任一合拢温度工况，计算所对应的应力响应的最大值；计算所有合拢温度工况所对应的所述最大值中的最小值；取所述最小值所对应的合拢温度作为所述最优合拢温度。优选地，所述步骤S3，包括：根据预存的有限元模型，获取所述空间钢结构的结构信息；根据所述结构信息，确定所述应力响应的波动指标。优选地，所述根据所述结构信息，确定所述应力响应的波动指标，包括：若所述结构信息显示所述空间钢结构包括单一结构形式的子结构，将轴应力响应、y向剪应力响应、z向剪应力响应、y向弯曲应力响应、z向弯曲应力响应确定为所述波动指标；若所述结构信息显示所述空间钢结构包括非单一结构形式的子结构，按照结构形式的不同，对所述空间钢结构进行分区，将每个分区的所有钢构件在不同温度作用工况下的轴应力响应确定为所述波动指标。优选地，若所述结构信息显示所述空间钢结构包括单一结构形式的子结构，所述步骤S3，包括：计算所有合拢温度工况所对应的应力响应的最大值中的最小值；取所述最小值所对应的合拢温度作为所述最优合拢温度的取值集合；其中，所述应力响应，包括：轴应力响应、y向剪应力响应、z向剪应力响应、y向弯曲应力响应、z向弯曲应力响应。优选地，所述计算所有合拢温度工况所对应的应力响应的最大值中的最小值，包括：计算任一环境温度工况下任一合拢温度工况所对应的应力响应的第一最大值；计算任一合拢温度工况下所有环境温度工况所对应的应力响应的第一最大值中的第二最大值；计算所有合拢温度工况下应力响应所对应的第二最大值中的最小值；其中，所述应力响应，包括：轴应力响应、y向剪应力响应、z向剪应力响应、y向弯曲应力响应、z向弯曲应力响应。优选地，若所述结构信息显示所述空间钢结构包括非单一结构形式的子结构，所述步骤S3，包括：对任一分区，计算任一环境温度工况下任一合拢温度工况所对应的轴应力响应的第一最大值；对任一分区，计算任一合拢温度工况下所有环境温度工况所对应的轴应力响应的第一最大值中的第二最大值；对任一分区，计算所有合拢温度工况所对应的第二最大值中的最小值；取每个分区的所述最小值所对应的合拢温度作为所述最优合拢温度的取值集合。另外，本专利技术还提出了一种空间钢结构施工合拢温度确定系统，包括：确定单元，用于根据空间钢结构的环境温度工况和合拢温度工况，确定空间钢结构的温度作用工况；计算单元，用于计算空间钢结构在不同温度作用工况下的应力响应；所述确定单元，还用于确定所述应力响应的波动指标；取值单元，用于取所述波动指标所对应的合拢温度为所述空间钢结构施工的最优合拢温度；所述波动指标，包括：应力响应的最小值。本专利技术采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：通过计算不同环境温度工况及合拢温度工况下空间钢结构的应力响应，分析应力响应与合拢温度工况的关系，基于应力最小准则确定最优施工合拢温度范围，能在年环境温度变化范围内使结构应力波动最小，相比现有技术中合拢温度的取值一般取合拢期间的平均温度的方法，本专利技术提供的技术方案，合拢温度取值颗粒度小、精准度高，能够提高施工运营安全保障度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一实施例提供的一种空间钢结构施工合拢温度确定方法的流程图；图2为本专利技术一实施例提供的一种空间钢结构施工合拢温度确定系统的示意框图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本专利技术所保护的范围。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。参见图1，本专利技术一实施例提供的一种空间钢结构施工合拢温度确定方法的流程示意图，参见图1，该方法包括：步骤S1、根据空间钢结构的环境温度工况和合拢温度工况，确定空间钢结构的温度作用工况；步骤S2、计算空间钢结构在不同温度作用工况下的应力响应；步骤S3、确定所述应力响应的波动指标；步骤S4、取所述波动指标所对应的合拢温度为所述空间钢结构施工的最优合拢温度；所述波动指标，包括：应力响应的最小值。可以理解的是，本实施例提供的技术方案，通过计算不同环境温度工况及合拢温度工况下空间钢结构的应力响应，分析应力响应与合拢温度工况的关系，基于应力最小准则确定最优施工合拢温度范围，能在年环境温度变化范围内使结构应力波动最小，相比现有技术中合拢温度的取值一般取合拢期间的平均温度的方法，本实施例提供的技术方案，合拢温度取值颗粒度小、精准度高，能够提高施工运营安全保障度。优选地，所述确定空间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空间钢结构施工合拢温度确定方法，其特征在于，包括：步骤S1、根据空间钢结构的环境温度工况和合拢温度工况，确定空间钢结构的温度作用工况；步骤S2、计算空间钢结构在不同温度作用工况下的应力响应；步骤S3、确定所述应力响应的波动指标；步骤S4、取所述波动指标所对应的合拢温度为所述空间钢结构施工的最优合拢温度；所述波动指标，包括：应力响应的最小值。

【技术特征摘要】
1.一种空间钢结构施工合拢温度确定方法，其特征在于，包括：步骤S1、根据空间钢结构的环境温度工况和合拢温度工况，确定空间钢结构的温度作用工况；步骤S2、计算空间钢结构在不同温度作用工况下的应力响应；步骤S3、确定所述应力响应的波动指标；步骤S4、取所述波动指标所对应的合拢温度为所述空间钢结构施工的最优合拢温度；所述波动指标，包括：应力响应的最小值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定空间钢结构的合拢温度工况，包括：以空间钢结构所在地的年平均气温值为基准值，在该基准值上分别增减第一预设幅度和第二预设幅度作为合拢温度的取值范围，得到多种合拢温度工况；其中，相邻合拢温度工况之间的取值跨度相同。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述环境温度工况包括：极低温度工况，极高温度工况以及平均温度工况。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S4，包括：对任一合拢温度工况，计算所对应的应力响应的最大值；计算所有合拢温度工况所对应的所述最大值中的最小值；取所述最小值所对应的合拢温度作为所述最优合拢温度。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3，包括：根据预存的有限元模型，获取所述空间钢结构的结构信息；根据所述结构信息，确定所述应力响应的波动指标。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述结构信息，确定所述应力响应的波动指标，包括：若所述结构信息显示所述空间钢结构包括单一结构形式的子结构，将轴应力响应、y向剪应力响应、z向剪应力响应、y向弯曲应力响应、z向弯曲应力响应确定为所述波动指标；若所述结构信息显示所述空间钢结构包括非单一结构形式的子结构，按照结构形式的不同，对所述空间钢结构进行分区，将每个分区的所有钢构件在不同温度作用工况下的轴应力响应确定为所述波动指标。7.根据权利要求6所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢伟，黄凯，滕军，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：广东,44