高空转换钢桁架结构提升过程监测分析

钢桁架作为一种轻型高强度结构体系,具有优异的抗震性能.将钢桁架应用于住宅的转换层,可以大幅提高整个住宅结构的抗震能力,提供更加安全的居住环境;相对于传统混凝土结构来说更加轻盈,自重较小,施工速度快且能够实现大跨度无柱设计,提供更加灵活的空间布局,提高空间利用率.因此,钢桁架被广泛应用于现代住宅结构中.然而由于钢桁架庞大的体量和对提升的高精度要求,其提升作业面临着巨大的挑战.目前,对高层钢桁架提升领域系统性和规范性的研究相对较少,因此有必要对钢桁架在提升过程中关键部位的应力及变形进行研究,为提升过程提供科学依据和指导,以提升作业效率及安全性. 依托秦皇岛金梦海湾二期住宅钢桁架转换层工程,通过有限元软件 ABAQUS 建立精确的三维有限元模型,在钢桁架两端设置提升吊点,其约束方式为铰接,对工程提升方案进行了仿真分析.通过有限元仿真,可以模拟钢桁架在提升过程中的受力和变形,为施工过程中关键部位的测点选取提供依据.对提升过程中的关键构件的应力、应变进行实时监测,并对模拟结果与实际监测数据进行对比分析.研究结果表明:模拟所得应力最大值位于第二榀桁架左侧吊点附近,桁架整体构件应力水平远低于构件屈服应力,钢桁架具有足够的强度来抵抗所受的荷载;竖向变形最大值位于桁架跨中位置,满足工程规范要求,钢桁架的变形控制在合理范围之内;在提升过程中,由于不同吊点受到不同的提升反力,提升反力较大的吊点会导致液压系统中的液压缸在承受压力时响应不同,从而产生不同步提升应力,造成吊点处应力集中,但其应力仍在安全范围之内;对桁架提升过程进行实时监测可以准确获得关键部位的应力、变形,便于在提升过程中进行微调,保证了提升的安全性及精确性;监测值略小于模拟值,工程实际提升比仿真分析更加安全,验证了有限元分析和提升方案的准确性,为提升工程的安全性和稳定性提供了有益的经验.