大型復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)的數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)和制作安裝測(cè)試技術(shù)研究.pdf

1、隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，各類工程建設(shè)項(xiàng)目規(guī)模日益擴(kuò)大，重大工程項(xiàng)目包括高聳結(jié)構(gòu)、大跨建筑、超高層建筑以及一些大型復(fù)雜異形結(jié)構(gòu)等日益增多。這些工程的共同特點(diǎn)是施工規(guī)模大、范圍廣、周期長(zhǎng)、過(guò)程復(fù)雜。工程規(guī)模的擴(kuò)大和結(jié)構(gòu)體系的復(fù)雜也帶來(lái)了一系列的設(shè)計(jì)效率和施工安全性問(wèn)題，本文就以下幾個(gè)方面進(jìn)行了探討。 國(guó)家經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升和建筑設(shè)計(jì)理念的創(chuàng)新，出現(xiàn)了越來(lái)越多造型十分新穎的大型復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)建筑。其基本特點(diǎn)是構(gòu)件與節(jié)點(diǎn)數(shù)量巨大，其構(gòu)造都非

2、常復(fù)雜，對(duì)詳圖放樣及加工制作的精度要求極高。精確的放樣詳圖是精確加工的首要前提，而精度不足很可能會(huì)直接導(dǎo)致復(fù)雜構(gòu)件的安裝錯(cuò)位或甚至構(gòu)件報(bào)廢。因此，高效準(zhǔn)確的計(jì)算機(jī)加工詳圖制作軟件系統(tǒng)已經(jīng)成為大型復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)流程中所急需的技術(shù)措施。本文建立了全三維的實(shí)體結(jié)構(gòu)模型，從主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件到節(jié)點(diǎn)的板件、焊縫、螺栓等都用與真實(shí)結(jié)構(gòu)完全一致的實(shí)體模型來(lái)表示。所有施工圖直接由該模型生成，保證了各個(gè)圖的表達(dá)是完整一致的。工程實(shí)踐表明：本文開(kāi)發(fā)的數(shù)字化詳圖制

3、作系統(tǒng)顯著提高加工詳圖工作的技術(shù)水平，大大提升詳圖繪制的效率和準(zhǔn)確性，從而確保重大鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目的構(gòu)件加工質(zhì)量和工程進(jìn)度。同時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的應(yīng)用把詳圖制作系統(tǒng)和鋼結(jié)構(gòu)材料管理結(jié)合起來(lái)，能極大地提高生產(chǎn)效率。 建筑鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件在成型過(guò)程中，由于不均勻的加熱而造成板件上溫度分布不均或機(jī)械加工使板件產(chǎn)生局部塑性變形，都會(huì)在其內(nèi)部產(chǎn)生殘余應(yīng)力，這種殘余應(yīng)力對(duì)于薄板或普通小型構(gòu)件的影響前人都已做過(guò)試驗(yàn)研究，根據(jù)試驗(yàn)及在焊件上進(jìn)行的實(shí)際殘余應(yīng)力測(cè)試

4、結(jié)果來(lái)看，對(duì)于鋼材，其焊接殘余應(yīng)力最大值基本都接近或達(dá)到材料的屈服強(qiáng)度；對(duì)于厚板、約束度較大的構(gòu)件，其分布更為復(fù)雜。但是隨著建設(shè)規(guī)模的日益擴(kuò)大，目前工程中使用的構(gòu)件的規(guī)格和板件的厚度都是史無(wú)前例的，并且很多構(gòu)件都是大型異型構(gòu)件。由于殘余應(yīng)力的存在對(duì)構(gòu)件的失穩(wěn)破壞、脆性斷裂及疲勞破壞等都有明顯的影響，對(duì)于這樣的構(gòu)件在設(shè)計(jì)之前了解內(nèi)部的焊接和冷加工殘余應(yīng)力是非常必要的。 本文簡(jiǎn)要介紹了目前消除殘余應(yīng)力的幾種方法，并詳細(xì)論述了盲孔法測(cè)

5、量鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件殘余應(yīng)力的原理及方法，以廣州新電視塔鋼結(jié)構(gòu)工程用厚壁直縫焊管為研究對(duì)象，采用盲孔法進(jìn)行了實(shí)測(cè)分析，檢測(cè)結(jié)果表明了該方法可以的有效地測(cè)出鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的殘余應(yīng)力，為指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。 由于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的殘余應(yīng)力是不可避免的，采取一定的技術(shù)措施對(duì)其進(jìn)行消除或降低也是結(jié)構(gòu)工程師非常關(guān)注的問(wèn)題。本文針對(duì)于殘余應(yīng)力的消除方法進(jìn)行了總結(jié)，綜合各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，本文選用振動(dòng)時(shí)效技術(shù)消除構(gòu)件的殘余應(yīng)力，在總結(jié)前人研究的基礎(chǔ)上，對(duì)振

6、動(dòng)時(shí)效消除鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件殘余應(yīng)力的機(jī)理進(jìn)行了簡(jiǎn)要探討與分析，以國(guó)家體育場(chǎng)“鳥(niǎo)巢”為工程背景，對(duì)該工程使用的焊接箱形雙扭梁采用振動(dòng)時(shí)效技術(shù)消除構(gòu)件殘余應(yīng)力的檢測(cè)試驗(yàn)，通過(guò)振動(dòng)前后的殘余應(yīng)力分布的比較分析表明該方法可以有效地降低構(gòu)件內(nèi)部的殘余應(yīng)力峰值，并使初始?xì)堄鄳?yīng)力得到勻化。實(shí)踐證明振動(dòng)時(shí)效技術(shù)在消除焊接構(gòu)件的焊后殘余應(yīng)力方面是有效的，工藝是可靠的，可供實(shí)際工程參考使用。 隨著各種新型復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)項(xiàng)目的增多，科研人員對(duì)太跨度及高層結(jié)

7、構(gòu)的施工技術(shù)及施工過(guò)程中表現(xiàn)出諸多力學(xué)問(wèn)題越來(lái)越重視。鋼結(jié)構(gòu)工程的施工過(guò)程受力分析，亦即施工力學(xué)分析是結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)計(jì)算的一個(gè)重要組成部分。土木工程設(shè)計(jì)計(jì)算應(yīng)該包括對(duì)于其使用階段的整體結(jié)構(gòu)分析和施工過(guò)程分析，這樣才能保證工程從建設(shè)到使用的整個(gè)生命期內(nèi)的安全與可靠，同時(shí)施工過(guò)程計(jì)算對(duì)于優(yōu)化施工方案、保證結(jié)構(gòu)安全是非常重要的。 結(jié)構(gòu)施工全過(guò)程的跟蹤方法有兩種：一種是采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行施工過(guò)程跟蹤數(shù)值仿真分析，通過(guò)力學(xué)分析確定結(jié)構(gòu)在各種不同