一种高空多层环状钢结构/建构筑物合拢卸载的方法技术

本发明专利技术公开了一种高空多层环状钢结构/建构筑物合拢卸载的方法，属于高空钢结构施工技术领域，该合拢卸载方法主要利用Abaqus软件建立多层环状钢结构和核心筒的三维模型，通过计算机模拟不同合拢卸载方案的重要构件的应变，并选取最佳合拢卸载方案作为实际施工中合拢卸载方案，同时，对合拢卸载过程中受力较大的重要构件进行应力检测，并在合拢卸载完成施工后，通过对模拟值和实测值之间进行比较，为整个项目验收合格提供科学的数据保障，有效提高了高空合拢卸载过程中的合理性和安全性。了高空合拢卸载过程中的合理性和安全性。了高空合拢卸载过程中的合理性和安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种高空多层环状钢结构/建构筑物合拢卸载的方法


[0001]本专利技术涉及高空钢结构施工
，具体涉及一种高空多层环状钢结构/建构筑物合拢卸载的方法。

技术介绍

[0002]钢结构是由钢制材料组成的结构，是主要的建筑结构类型之一。结构主要由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成，并采用硅烷化、纯锰磷化、水洗烘干、镀锌等除锈防锈工艺。各构件或部件之间通常采用焊缝、螺栓或铆钉连接。因其自重较轻，且施工简便，广泛应用于大型厂房、场馆、超高层等领域。
[0003]传统的结构设计方法是按照结构已完成形态建立模型，在模型上一次性施加所有荷载或卸载所有加固构件进行分析，并未考虑施工过程受力的变化。然而所有建筑物均是逐步成型，在施工过程中的不同阶段，随着结构形式的变化、荷载的变化，不同构件的受力亦会发生转变，尤其一些突加荷载还可能带来很大的冲击效应，对结构安全带来很大的挑战。
[0004]在现代大型复杂工程中，预测和控制施工过程中结构的应力和变形是一个重要的研究方向，而对于受力复杂的高耸结构，其显得更为重要。目前主要按照实际的施工顺序对施工过程进行分析，分析的方法主要有拓扑变化法、时变单元法和有限单元法。
[0005]高耸结构吊装施工过程受力状态与设计受力状态不同，合拢焊接后卸载，由吊装状态受力向设计受力状态转换，难度高、困难大，而液压提升设施、临时支撑的卸载与拆除引起的受力构件转换，对高耸结构施工安全性提出了更大的挑战。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对
技术介绍
中钢结构在高空合拢卸载中遇到的技术问题，尤其是多层环状钢结构与核心筒之间合拢卸载存在的诸多技术难题，提供了一种高空多层环状钢结构/建构筑物合拢卸载的方法。
[0007]为达到上述目的本专利技术采用了以下技术方案：一种高空多层环状钢结构/建构筑物合拢卸载的方法，其特征在于，主要包括有以下步骤：
[0008]S1.有限元模型分析并选取最佳合拢卸载方案：
[0009]a.利用Abaqus软件建立多层环状钢结构和核心筒的三维模型，建模主要参数采用Abaqus/Explicit瞬态动力模块计算，所述多层环状钢结构和核心筒均采用两节点线性BEAM单元,提升钢绞线采用两节点线性三维TRUSS单元；
[0010]b.针对核心筒模型底部设置自由度完全约束，使多层环状钢结构合拢卸载过程中，多层环状钢结构所受的荷载为其自重，选取核心筒上的提升环梁及最上层连接牛腿、下提升环梁、多层环状钢结构中由转换桁架单元拼装焊接成的转换桁架作为受力模拟计算对象，并分析其在不同卸载方案中的应力变化情况；
[0011]c.根据多层环状钢结构设计模型在多种合拢卸载方案中的初始状态的应力云图
和最后状态的应力云图，选取应力变化幅度最小所对应的合拢卸载方案为最佳合拢卸载方案。
[0012]S2.多层环状钢结构拼装焊接：
[0013]a.在核心筒的裙楼屋顶面上环绕核心筒搭建一个钢结构的拼装平台，所述拼装平台中靠近核心筒的内环梁为下提升环梁，由核心筒伸出牛腿作为下提升环梁支撑，并将多层环状钢结构的所有零构件通过塔吊运送到裙楼屋面上，等待下一步的拼装焊接；
[0014]b.在所述拼装平台上进行不同分区的转换桁架单元、上弦杆单元、下弦杆单元、腹杆单元、环向钢梁单元拼装焊接，在不同分区的上弦杆单元、下弦杆单元之间环安装有多个临时支撑立柱，完成转换层的拼装作业；
[0015]c.在上述步骤b中由所述环向钢梁单元拼装焊接成的环向钢梁上均匀安装有多个钢立柱，在所述上弦杆单元上安装有多个临时支撑立柱，在其中一分区的钢立柱和临时支撑立柱上安装有由环向钢梁单元和主桁架单元组成的平台板层分块，逐步再进行不同分区上平台板层分块的拼装作业，由不同分区环向钢梁单元、主桁架单元分别拼装成环向钢梁、主桁架板层，完成单层主体层的拼装作业；
[0016]d.重复上述步骤c，由下至上逐层进行主体层的拼装作业，完成多层环状钢结构的地面拼装焊接；
[0017]所述步骤b至c中的上弦杆单元、下弦杆单元、主桁架单元均由多组十字交错的横梁焊接而成，且靠近核心筒的横梁向内环形截断成合拢截断头；
[0018]S3.应变传感器布置：根据步骤S1中的应力分析，采用振弦式应变传感器对在合拢卸载过程中受力较大的构件进行应变监测，具体分别选取在核心筒的最上层连接牛腿、中间层的主桁架板层、下提升环梁上的加固构件安装振弦式应变传感器，所述振弦式应变传感器外连接在远程监视系统，用于检测在合拢卸载过程中所检测构件的应力变化。
[0019]S4.整体吊运提升：采用安装在核心筒顶部由悬挑上提升环梁、液压提升油缸、液压泵组成的液压提升设施，由计算机控制液压系统通过多股钢绞线连接液压提升设施对步骤S3中拼装焊接完成的多层环状钢结构进行同步提升至核心筒合拢焊接处的设计标高，其中上提升环梁的上端均匀环绕安装有多部液压提升油缸，所述液压提升油缸上连接有钢绞线的一端，所述钢绞线的另一端穿过多层环状钢结构连接在下提升环梁上，所述液压提升油缸由所述液压泵提供动力，所述连接牛腿由核心筒向外延伸与所述合拢截断头对应布置，并在最上层连接牛腿的下端安装有下斜支撑；
[0020]S5.多层环状钢结构与核心筒高空合拢卸载：
[0021]a.按照从下至上逐层进行连接牛腿与合拢截断头之间的合拢焊接，完成多层环状钢结构与核心筒之间的合拢焊接作业；
[0022]b.经超声波对所有合拢焊接点进行探伤合格后，根据步骤S1中得出最佳合拢卸载方案从上至下逐层对称拆除主体层的临时支撑立柱，并通过施工电梯将拆除的临时支撑立柱运送至地面；
[0023]c.对液压系统进行分级卸载；
[0024]d.对称拆除转换层中的临时支撑立柱；
[0025]e.对称拆除核心筒的最上层连接牛腿的下斜支撑，完成多层环状钢结构与核心筒的高空合拢卸载；
[0026]f.下放下提升环梁回落至地面，依次拆除钢绞线、液压提升油缸、液压泵、上提升环梁，并通过施工电梯将拆除的钢绞线、液压提升油缸、液压泵、上提升环梁运送至地面；
[0027]S6.合拢卸载应变评价：根据步骤S1中有限元模拟得出最佳合拢卸载方案中的模拟值与步骤S3中布置的振弦式应变传感器在步骤S5中的实测值进行比对，通过比对模拟值和实测值之间的吻合程度，以此评价多层环状钢结构在高空合拢卸载过程中是否满足设计施工标准。
[0028]进一步，所述步骤S2.b中转换层拼装是按照以下步骤进行拼装焊接：
[0029](1)在所述拼装平台上进行不同分区的下弦杆单元拼接焊接，拼装成下弦杆板层；
[0030](2)在(1)步骤中任一分区所述下弦杆单元上安装多个转换桁架单元，在多个转换桁架单元的上端外侧安装有环向钢梁单元，并在相邻的转换桁架单元之间对称安装有腹杆单元，然后在多个转换桁架单元和腹杆单元上共同安装有上弦杆单元，且位于环向钢梁单元的内侧，并在上弦杆单元和下弦杆单元之间安装有临时支撑立柱，最后在多个所述转换桁架单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高空多层环状钢结构/建构筑物合拢卸载的方法，其特征在于，主要包括有以下步骤：S1.有限元模型分析并选取最佳合拢卸载方案：a.利用Abaqus软件建立多层环状钢结构(2)和核心筒(1)的三维模型，建模主要参数采用Abaqus/Explicit瞬态动力模块计算，所述多层环状钢结构(2)和核心筒(1)均采用两节点线性BEAM单元，提升钢绞线(4)采用两节点线性三维TRUSS单元；b.针对核心筒(1)模型底部设置自由度完全约束，使多层环状钢结构(2)合拢卸载过程中，多层环状钢结构(2)所受的荷载为其自重，选取核心筒(1)上的提升环梁(5)及最上层连接牛腿(103)、下提升环梁(102a)、多层环状钢结构(2)中由转换桁架单元(201)拼装焊接成的转换桁架作为受力模拟计算对象，并分析其在不同卸载方案中的应力变化情况；c.根据多层环状钢结构(2)设计模型在多种合拢卸载方案中的初始状态的应力云图和最后状态的应力云图，选取应力变化幅度最小所对应的合拢卸载方案为最佳合拢卸载方案。S2.多层环状钢结构(2)拼装焊接：a.在核心筒(1)的裙楼(101)屋顶面上环绕核心筒(1)搭建一个钢结构的拼装平台(102)，所述拼装平台(102)中靠近核心筒(1)的内环梁为下提升环梁(102a)，由核心筒(1)伸出牛腿作为下提升环梁(102a)支撑，并将多层环状钢结构(2)的所有零构件通过塔吊运送到裙楼(101)屋面上，等待下一步的拼装焊接；b.在所述拼装平台(102)上进行不同分区的转换桁架单元、上弦杆单元、下弦杆单元、腹杆单元、环向钢梁单元拼装焊接，在不同分区的上弦杆单元、下弦杆单元之间环安装有多个临时支撑立柱(3)，完成转换层的拼装作业；c.在上述步骤b中由所述环向钢梁单元拼装焊接成的环向钢梁(205)上均匀安装有多个钢立柱(206)，在所述上弦杆单元上安装有多个临时支撑立柱(3)，在其中一分区的钢立柱(206)和临时支撑立柱(3)上安装有由环向钢梁单元和主桁架单元组成的平台板层分块，逐步再进行不同分区上平台板层分块的拼装作业，由不同分区环向钢梁单元、主桁架单元分别拼装成环向钢梁(205)、主桁架板层(207)，完成单层主体层的拼装作业；d.重复上述步骤c，由下至上逐层进行主体层的拼装作业，完成多层环状钢结构(2)的地面拼装焊接；所述步骤b至c中的上弦杆单元、下弦杆单元、主桁架单元均由多组十字交错的横梁焊接而成，且靠近核心筒(1)的横梁向内环形截断成合拢截断头；S3.应变传感器布置：根据步骤S1中的应力分析，采用振弦式应变传感器对在合拢卸载过程中受力较大的构件进行应变监测，具体分别选取在核心筒(1)的最上层连接牛腿(103)、中间层的主桁架板层(207)、下提升环梁(102a)上的加固构件安装振弦式应变传感器，所述振弦式应变传感器外连接在远程监视系统，用于检测在合拢卸载过程中所检测构件的应力变化。S4.整体吊运提升：采用安装在核心筒(1)顶部由悬挑上提升环梁(5)、液压提升油缸(6)、液压泵(7)组成的液压提升设施，由计算机控制液压系统通过多股钢绞线(4)连接液压提升设施对步骤S3中拼装焊接完成的多层环状钢结构(2)进行同步提升至核心筒(1)合拢焊接处的设计标高，其中上提升环梁(5)的上端均匀环绕安装有多部液压提升油缸(6)，所
述液压提升油缸(6)上连接有钢绞线(4)的一端，所述钢绞线(4)的另一端穿过多层环状钢结构(2)连接在下提升环梁(102a)上，所述液压提升油缸(6)由所述液压泵(7)提供动力，所述连接牛腿(103)由核心筒(1)向外延伸与所述合拢截断头对应布置，并在最上层连接牛腿(103)的下端安装有下斜支撑(104)；S5.多层环状钢结构(2)与核心筒(1)的高空合拢卸载：a.按照从下至上逐层进行连接牛腿(103)与合拢截断头之间的合拢焊接，完成多层环状钢结构(2)与核心筒(1)之间的合拢焊...

【专利技术属性】
技术研发人员：范宝秀，郑芳俊，董经民，张星魁，李宏武，路国运，杨会伟，郭丽，冯静，王娜，刘书平，王文雄，
申请(专利权)人：山西建筑工程集团有限公司，
类型：发明
国别省市：