84 米跨環形桁架鋼結構安裝卸載的數字化模擬分析

目前國內對于結構卸載施工驗算，主要有兩種方法：一是以卸載支承點反力為對象；二是以卸載支承點位移值為對象。

重慶市南川區大觀園鄉村旅游綜合服務示范區項目，使用通用有限元計算軟件SAP2000 分別以上述兩種方法對卸載施工全過程模擬分析，通過多方案計算對比制定科學的卸載方案，給出卸載步數、卸載量程、支點反力、結構應力等一些動態的量化指標，分階段提供鋼結構卸載驗收指標[1]。

1.工程概況

本案例為重慶市南川區大觀園鄉村旅游綜合服務示范區項目，該項目整體結構為鋼框架-鋼桁架結構，鋼結構工程量8400t，由不同圓心的內外圓共同組成內外圓環桁架，內環半徑45m，外環半徑67m，矢高6.5m～10m，最大跨度達84m，因采用“搭設臨時支架，高空原位拼裝”的方法進行鋼結構安裝，安裝完畢后需進行卸載并拆除支架。本工程建筑高度為12.650m，局部地下二層，地上二層，依山而建，工程中部保留一座原始地貌的小山丘，見圖1。

圖1 工程整體照片

2.卸載方案的確定

本工程使用通用有限元計算軟件SAP2000 對全過程卸載施工模擬分析，控制結構在施工卸荷過程中的結構變形、桿件應力，通過多方案計算對比制定科學的卸載方案，給出卸載量程、支點反力等一些動態的量化指標，分階段提供鋼結構卸載驗收指標，用于指導實際施工[2]。

考慮到本工程卸載過程中水平側向位移釋放，同時采取保護限位措施，僅約束豎向位移，其臨時支撐點Z向反力數據見圖2。

圖2 臨時支撐點Z 向反力圖

3.卸載過程及模擬計算

3.1 卸載第一階段

圖3 第一階段位移圖

圖4 第一階段應力比圖

同步等距分級卸載第一階段計算數據如表1 所示。

表1 計算數據匯總表

3.2 卸載第二階段

圖5 第二階段位移圖

圖6 第二階段應力比圖

同步等距分級卸載第二階段計算數據如表2 所示。

表2 計算數據匯總表

3.3 卸載第三階段

圖7 第三階段位移圖

圖8 第三階段應力比圖

同步等距分級卸載第三階段計算數據如表3 所示。

表3 計算數據匯總表

3.4 卸載第四階段

圖9 第四階段位移圖

圖10 第四階段應力比圖

同步等距分級卸載第四階段計算數據如表4 所示。

表4 計算數據匯總表

3.5 卸載第五階段

圖11 第五階段位移圖

圖12 第五階段應力比圖

同步等距分級卸載第五階段計算數據如表5 所示。

表5 計算數據匯總表

3.6 卸載第六階段

圖13 第六階段位移圖

圖14 第六階段應力比圖

同步等距分級卸載第六階段計算數據如表6 所示。

表6 計算數據匯總表

續表6

4.結論

（1）由計算可知，卸載過程中各個支撐點撓度值并未隨卸載值變化而變化，而是撓度值由跨中向邊跨呈遞減狀態；（2）卸載第一階段，位于邊跨的外環支撐點“WHZJ5、WHZJ6、WHZJ10、WHZJ11”以及邊跨內環支撐點“NHZJ5、NHZJ6、NHZJ7、NHZJ9、NHZJ10、NHZJ11”反力已為0，支架已處于不受力狀態，可以拆除；（3）卸載第二階段，除外環支撐點WHZJ8 以及內環支撐點NHZJ8，其余支撐點反力均為0，支架已處于不受力狀態，可以拆除，此時外環支撐點WHZJ8 以及內環支撐點NHZJ8 為主要受力支架，其中以外環支撐點WHZJ8 反力最大；（4）從卸載第三階段起，外環支撐點WHZJ8 以及內環支撐點NHZJ8 反力逐漸變小，該支撐點處撓度值也逐漸變大；（5）卸載第四階段時，內環支撐點NHZJ8 反力為0，該處支架可以拆除；（6）卸載第六階段時，外環支撐點WHZJ8 反力為0，該處支架可以拆除，此時各個支撐點撓度值與最終撓度計算值吻合，且各點撓度值均不超過設計提供的撓度控制值，卸載完成；（7）在整個卸載過程中內力變化較平穩，應力比最大值由0.5向0.7變化，均未超過0.7，在規范及設計要求控制范圍內。