大跨復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)施工過程健康監(jiān)測與分析.pdf

1、大跨復(fù)雜空間鋼管桁架結(jié)構(gòu)由于其造型優(yōu)美，具有較好的經(jīng)濟性，工廠化程度高等特點，近年來再國內(nèi)發(fā)展很快。結(jié)構(gòu)新穎的大空間甚至是超大空間建筑，比如大型體育場、體育館和會展中心等也經(jīng)常進入人們的視野。但這種結(jié)構(gòu)所處環(huán)境狀況多變，受力復(fù)雜，發(fā)生損傷和破壞的潛在危險性較大，尤其是在施工階段，情況更為復(fù)雜。因此，對大跨空間鋼結(jié)構(gòu)在建造期間進行實時在線健康監(jiān)測、診斷和預(yù)警研究，具有非常重要的現(xiàn)實意義和學(xué)術(shù)價值。在目前國內(nèi)外對上述問題的研究和應(yīng)用還沒有形

2、成完整體系之時，做此研究便顯得更加有益。本文以西寧體育館鋼屋蓋為具體研究對象進行了研究，主要內(nèi)容如下：
　　 (1)研究了工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)成的總體框架和各構(gòu)成部分的功能。對在工程實踐中常用的傳感元件，如電阻應(yīng)變計、光纖光柵傳感器、鋼弦傳感器的構(gòu)成、用途和優(yōu)點進行了簡要介紹，并對其工作原理作了較為深入的研究。對在工程實踐中常用的測量儀器，如靜力水準儀和全站儀的工作原理作了初步研究。
　　 (2)對西寧體育館監(jiān)測系統(tǒng)進

3、行了研究，確定了監(jiān)測方案、測點布置方案及傳感器的選用。對西寧體育館鋼屋蓋在整個施工過程應(yīng)力、變形、溫度進行了實時在線監(jiān)測，并對監(jiān)測結(jié)果進行了分析。分析結(jié)果表明：監(jiān)測取得了較好的效果，準確性較高，穩(wěn)定性良好，測得的結(jié)果與實際規(guī)律基本相符。數(shù)據(jù)顯示西寧體育館鋼結(jié)構(gòu)處于正常工作狀態(tài)，結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布合理，結(jié)構(gòu)變形量在容許范圍之內(nèi)，表明體育館鋼屋蓋施工工藝符合要求，質(zhì)量好，剛度儲備大，結(jié)構(gòu)安全。
　　 (3)利用ANSYS有限元軟件對西寧

4、體育館鋼結(jié)構(gòu)進行了施工模擬計算，將模擬計算結(jié)果和實際監(jiān)測結(jié)果做了比較分析，對比分析表明：兩者吻合較好，所有測點的應(yīng)力在總體趨勢上都在增大。本工程監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測關(guān)鍵點和關(guān)鍵部位的選取是合理的，有效的?？梢詾橐院笸惞こ痰臏y點布置提供參考和借鑒。
　　 (4)利用有限元分析軟件ANSYS，對西寧體育館鋼屋蓋整體結(jié)構(gòu)進行了自振特性分析，提取了鋼結(jié)構(gòu)前20階頻率和振型，并對頻率和振型進行了分析，分析結(jié)果表明：體育館鋼屋蓋抗扭性能較好，整