大跨度空间钢结构施工全过程监测平台开发与控制应用

发布时间：2020-06-12 09:49

【摘要】：尽管BIM技术与监测技术在大跨度空间钢结构上的应用已经越来越广泛,有限元结构分析也日趋成熟,但仍存在很多不足。例如,利用BIM技术来辅助建筑施工安全质量管理的研究在不断探索中,但并没有与监测技术和结构分析结合进行安全控制;监测数据获取后不能实时与结构计算数据进行对比,并提示结果,导致现场工作人员无法及时对施工过程中出现的安全问题作出相应措施;测量、监测数据与有限元模拟分析数据分散,缺少将所有信息整合分析的综合管理平台。因此,本文基于施工过程中大跨度空间钢结构安全和质量控制所存在的问题,开展了如下研究工作:首先,针对红岛国际会展中心的工程概况及结构形式,确定了合理的施工方案,并根据有限元模拟分析的结果确定监测点,进行监测方案的设计,卸载的成功表明无线监测是十分有效的,监测的数据也将实时上传到开发的平台上。其次,对大跨度空间钢结构进行了详细的模拟分析,包括吊装验算、滑移梁及下部支撑验算、滑移梁与混凝土搭接处计算以及卸载全过程施工模拟分析,通过对理论分析数据与现场实时监测数据的比较,证明了有限元结构分析的准确性,最后选取不同工况下的模拟值作为平台阈值。再次,通过软件开发,建立大跨度空间钢结构施工控制分析平台,可将BIM模型上传到平台,也实现了监测数据的实时上传,上传到平台的监测数据会与模拟分析数据自动对比,提示结果;平台质量评价部分是通过空间位置坐标的偏差值来对大跨度空间钢结构的施工质量进行评价。另外,可以将现场实测数据与设计值一并录入平台,最终形成包含监测数据,结构分析数据与测量数据的信息管理平台。除此之外,平台还设置了三维模拟演示模块,能够使不熟悉项目的人员快速对施工流程有大致的了解。最后,将建立的平台在红岛国际会展中心钢结构工程中进行应用,其中,安全控制分析结果表明施工方案安全合理,质量控制分析结果表明空间位置坐标的偏差在允许范围内,具有较高的可靠性。平台整体运行结果验证了所提出方法和程序的可行性,并可广泛应用于大跨度空间钢结构施工过程中。
【图文】：

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主体采用弧形空间网架结构，如图 1.3 所示。根据现场条件、结构形式和施工工期的要求，最终采用高空滑移法中设置滑移装置方法进行安装，，即每次拼装完一个单元后，然后滑移至下一个位置进行组拼。贵阳国际会议展览中心[31]由会展中心、酒店、公寓、商业及配套办公等部分组成，展现了独特的贵州山地风貌与民族文化，是目前西南地区最大的建筑规模的国际会议展览中心，拥有最完善的功能设施。可将商业及配套办公中庭屋面钢结构划分 3 个区域，区域二投影面积为 972m2；区域一和区域三投影面积相同为2430m2。各区域两端钢梁采用变截面 H 型钢，中间采用管桁架结构。管桁架形式为倒三角形，桁架跨度 25.6m，高度为 1.2m～1.584m，管桁架结构中钢材均为Q345B，其中腹杆采用 88.5×4.5mm、上弦杆采用 180×8mm、下弦杆采用 219×12mm，钢管之间直接相贯连接，通过支座支承在钢牛腿上。经过对不同方案的对比后，初步选用滑移法施工，如图 1.4 所示。

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主体采用弧形空间网架结构，如图 1.3 所示。根据现场条件、结构形式和施工工期的要求，最终采用高空滑移法中设置滑移装置方法进行安装，即每次拼装完一个单元后，然后滑移至下一个位置进行组拼。贵阳国际会议展览中心[31]由会展中心、酒店、公寓、商业及配套办公等部分组成，展现了独特的贵州山地风貌与民族文化，是目前西南地区最大的建筑规模的国际会议展览中心，拥有最完善的功能设施。可将商业及配套办公中庭屋面钢结构划分 3 个区域，区域二投影面积为 972m2；区域一和区域三投影面积相同为2430m2。各区域两端钢梁采用变截面 H 型钢，中间采用管桁架结构。管桁架形式为倒三角形，桁架跨度 25.6m，高度为 1.2m～1.584m，管桁架结构中钢材均为Q345B，其中腹杆采用 88.5×4.5mm、上弦杆采用 180×8mm、下弦杆采用 219×12mm，钢管之间直接相贯连接，通过支座支承在钢牛腿上。经过对不同方案的对比后，初步选用滑移法施工，如图 1.4 所示。
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU758.11

【参考文献】