基于钢结构施工变形对结构设计性能影响的逆分析方法技术

本申请提供了一种基于钢结构施工变形对结构设计性能影响的逆分析方法，包括：根据设计要求建立钢结构的有限元模型；根据某一施工方案中临时支撑的截面信息、位置信息以及边界信息，在有限元分析软件中建立临时支撑的有限元模型，同时根据施工流程定义结构组、边界组以及荷载组；对施工完成后的钢结构进行三维扫描得到钢结构的实际位移U0(i)，并将该实际位移U0(i)导入有限元分析软件进行模拟计算，输出结构安全及加工或补强措施。该方法可以解决现有技术没有考虑施工过程产生的变形和内力对最终建造完成的钢结构承载力性能的影响的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
基于钢结构施工变形对结构设计性能影响的逆分析方法


[0001]本申请涉及结构性能分析
，具体而言，涉及一种基于钢结构施工变形对结构设计性能影响的逆分析方法。

技术介绍

[0002]当前大跨度钢结构（钢结构跨度大于30mm的结构）设计规范和施工规范中建议的方法，都没有对施工方案、实际安装误差产生的对初始结构方案的承载力性能的影响提出具体解决方案；只是要求建造完成的结构能够具有设计承载力，完成结构产生的变形与设计变形相比不超过某一个限值即可，因此可以认为此时结构性能是处于一个区间，而没有关于该完成结构承载力性能的精确解。
[0003]现有大跨度钢结构施工变形分析技术都是基于现行结构施工规范进行的，通常只是考虑控制建造过程产生的变形量在一个允许范围及保证建造过程中大跨度钢结构的安全性，并没有考虑施工过程产生的变形和内力对最终建造完成的大跨度钢结构承载力性能的影响。

技术实现思路

[0004]本申请的主要目的在于提供一种基于钢结构施工变形对结构设计性能影响的逆分析方法，以解决现有技术没有考虑施工过程产生的变形和内力对最终建造完成的钢结构承载力性能的影响的问题。
[0005]为了实现上述目的，本申请提供了一种基于钢结构施工变形对结构设计性能影响的逆分析方法，该基于钢结构施工变形对结构设计性能影响的逆分析方法包括：步骤S1：根据设计要求建立钢结构的有限元模型；步骤S2：根据某一施工方案中临时支撑的截面信息、位置信息以及边界信息，在有限元分析软件中建立临时支撑的有限元模型，同时根据施工流程定义结构组、边界组以及荷载组；步骤S3：对施工完成后的钢结构进行三维扫描得到钢结构的实际位移U0(i)，并将该实际位移U0(i)导入有限元分析软件进行模拟计算，输出结构安全及加工或补强措施。
[0006]进一步地，在所述步骤S1中，根据设计要求建立钢结构的有限元模型之后还包括：建立直角坐标系，并以该钢结构的有限元模型的初始节点坐标设置为X0(i)，i为节点编号，其中，节点编号连续分布，最小值为1，最大值为n。
[0007]进一步地，所述直角坐标系的X轴沿钢结构的宽度方向，Y轴沿钢结构的长度方向，Z轴沿钢结构的高度方向。
[0008]进一步地，在所述步骤S2中：所述结构组为每一个施工流程新安装的杆件或新拆除的杆件；所述边界组为每一个施工流程新安装的杆件或新拆除的杆件所包含的边界信息；所述荷载组为每一个施工流程新增加的荷载或新消失的荷载。
[0009]进一步地，在所述步骤S2中，根据所述施工流程定义结构组、边界组以及荷载组之后还包括：定义施工阶段，激活每一个施工流程新增加的所述结构组、所述边界组和所述荷载组，钝化每一个施工流程新消失的所述结构组、所述边界组和所述荷载组。
[0010]进一步地，所述步骤S3包括：步骤S31：对施工完成后的钢结构进行三维扫描，得到三维点云模型，将该三维点云模型与钢结构的有限元模型进行拟合分析，得到钢结构的实际位移U0(i)，并将该实际位移U0(i)导入有限元分析软件，同时令钢结构的有限元模型坐标调整值S(i)=U0(i)；步骤S32：将坐标调整值S(i)反向施加于钢结构的初始节点坐标X0(i)，此时钢结构的节点坐标为X1(i)，然后进行施工模拟分析，以表格形式输出结构位移U1(i)；步骤S33：计算钢结构的位移差ΔU1(i)，并将钢结构的位移差ΔU1(i)与事先给定的精度m进行比较，如果，则满足精度要求，修改钢结构的有限元模型的节点坐标得到钢结构的最终设计构型X(i)；如果，则不满足精度要求，令坐标调整值S(i)=U1(i)返回所述步骤S32，之后重复运行所述步骤S32和所述步骤S33直至满足精度要求为止，然后修改钢结构的有限元模型的节点坐标得到钢结构的最终设计构型X(i)，其中，为钢结构的有限元模型上的所有节点的位移差的平方之和；步骤S34：对施工完成后的钢结构的最终设计构型按设计标准进行荷载组合承载力验算，如果满足设计要求，则输出结构安全及加工或补强措施；如果不满足设计要求，则输出结构不安全，修改施工方案后重复所述步骤S31至所述步骤S34，直至施工完成后的钢结构的最终设计构型满足设计要求，最后输出结构安全及加工或补强措施。
[0011]进一步地，在所述步骤S32中，钢结构的节点坐标X1(i)=X0(i)
‑
S(i)。
[0012]进一步地，在所述步骤S33中，钢结构的位移差ΔU1(i)=U1(i)
‑
U0(i)。
[0013]进一步地，在所述步骤S34中，钢结构的最终设计构型X(i)=X0(i)
‑
S(i)。
[0014]进一步地，所述三维点云模型利用数据整合、降噪抽稀或者数据导出的方式处理得到。
[0015]应用本申请的技术方案，本申请的基于钢结构施工变形对结构设计性能影响的逆分析方法考虑具体拼装过程的“真实”结构，其对实际的施工过程进行真实的模拟，可以由最终的实际施工变形倒推出结构初始位形。也即是说，本申请中提出的基于钢结构施工变形对结构设计性能影响的逆分析方法可以精准计算施工变形误差引起的结构性能变化，弥补了现有技术只是考虑钢结构建造过程产生的变形量在一个允许范围及保证建造过程中结构的安全性，而并没有考虑施工过程产生的变形和内力如何影响最终建造完成的建筑结构承载力性能的空白。
附图说明
[0016]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1是本申请实施例公开的基于钢结构施工变形对结构设计性能影响的逆分析方法的流程图。
具体实施方式
[0017]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0018]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0019]除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0020]钢结构施工规范对于某一个结构的施工方案完成之后，产生的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于钢结构施工变形对结构设计性能影响的逆分析方法，其特征在于，包括：步骤S1：根据设计要求建立钢结构的有限元模型；步骤S2：根据某一施工方案中临时支撑的截面信息、位置信息以及边界信息，在有限元分析软件中建立临时支撑的有限元模型，同时根据施工流程定义结构组、边界组以及荷载组；步骤S3：对施工完成后的钢结构进行三维扫描得到钢结构的实际位移U0(i)，并将该实际位移U0(i)导入有限元分析软件进行模拟计算，输出结构安全及加工或补强措施；在所述步骤S1中，根据设计要求建立钢结构的有限元模型之后还包括：建立直角坐标系，并以该钢结构的有限元模型的初始节点坐标设置为X0(i)，i为节点编号，其中，节点编号连续分布，最小值为1，最大值为n；所述步骤S3包括：步骤S31：对施工完成后的钢结构进行三维扫描，得到三维点云模型，将该三维点云模型与钢结构的有限元模型进行拟合分析，得到钢结构的实际位移U0(i)，并将该实际位移U0(i)导入有限元分析软件，同时令钢结构的有限元模型坐标调整值S(i)=U0(i)；步骤S32：将坐标调整值S(i)反向施加于钢结构的初始节点坐标X0(i)，此时钢结构的节点坐标为X1(i)，然后进行施工模拟分析，以表格形式输出结构位移U1(i)；步骤S33：计算钢结构的位移差ΔU1(i)，并将钢结构的位移差ΔU1(i)与事先给定的精度m进行比较，如果，则满足精度要求，修改钢结构的有限元模型的节点坐标得到钢结构的最终设计构型X(i)；如果，则不满足精度要求，令坐标调整值S(i)=U1(i)返回所述步骤S32，之后重复运行所述步骤S32和所述步骤S33直至满足精度要求为止，然后修改钢结构的有限元模型的节点坐标得到钢结构的最终设计构型X(i)，其中，为钢结构的有限元模型上的所有节点的位移差的平方之和；步骤S34：对施工完成后的钢结构的最终设计构型按设计标准进行荷载组合承载力验算，如果满足设计要求，则输出结构安全及加工或补强措施；如果不满...

【专利技术属性】
技术研发人员：付雅娣，王益民，傅彦青，江洋，耿海霞，剧锦三，吴良良，吴昊，李根，杨信强，周昊，
申请(专利权)人：中冶检测认证有限公司北京市建筑设计研究院有限公司中国农业大学，
类型：发明
国别省市：