钢骨混凝土桁架转换层施工监控研究

论文摘要

钢骨桁架转换层结构是现代大跨度转换层结构中具有竞争力的结构形式之一。随着人们越来越重视结构的建筑美学、跨度及构件截面复杂性的增大,大跨度桁架转换层的施工监控对保证结构的顺利建成起着重要的作用。施工监控是通过在施工过程中对结构内力、应变进行实时监测,并根据监测结果对设计的施工过程进行相应的调整,确保施工过程中结构的可靠度和安全性,保证结构建造时的变形和受力符合设计要求。本文以贵州省委办公业务大楼为工程背景,采用振弦式传感器对该工程的钢骨桁架转换层在施工过程中的实际受力状况进行了监控。利用有限元分析软件ANSYS对该工程的转换桁架在施工过程中的受力状况进行了分析,对比施工监控的结果,对结构的真实受力状况作出评价,指导施工圆满完成并最优地逼近于结构理想控制目标。并且依据监控结论,提出了本工程转换桁架的优化设计方案,作为今后类似结构设计的参考。本文主要工作如下:(1)介绍了当前工程界常用的四种数据采集方案,考虑到本工程测点较多且不需要实时监控、施工周期长、温度和徐变影响较大等因素,设计了适合本工程的数据采集方案。(2)根据有限元分析软件ANSYS的计算结果确定了传感器的有效测点布置方案。(3)根据施工进度确定了有效的传感器安装方案。(4)运用美国DALLAS公司的半导体智能温度数字传感器对温度进行测量,用以修正温度变化对振弦式传感器测量结果带来的误差。(5)根据在施工过程中转换桁架钢骨、楼面混凝土应变以及楼面交叉梁钢筋轴力的测量结果,对施工过程中钢骨桁架转换层的实际受力状况作出了评价。监控结果表明,转换层在施工过程中的实际受力状况比理论计算结果更加安全合理,验证了设计、施工的合理性和本次施工监控的有效性。(6)依据监控结果,分别从杆件截面和多余杆件两方面对本工程转换桁架进行了优化设计。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 桁架转换层概述
• 1.2 桁架转换层的主要结构型式和受力特征
• 1.2.1 单层桁架型式
• 1.2.2 叠层桁架型式
• 1.3 施工监控的概念及目的
• 1.4 施工监控的国内外现状
• 1.4.1 国外现状
• 1.4.2 国内现状
• 1.5 传感器类型
• 1.6 本文的研究内容
• 2 工程概况
• 2.1 结构概况
• 2.2 理论分析
• 2.2.1 整体有限元分析
• 2.2.2 转换桁架节点有限元分析
• 3 施工监控方案
• 3.1 数据采集方案
• 3.2 采集数据所需仪器
• 3.3 传感器测点布置及安装
• 3.3.1 传感器测点布置
• 3.3.2 传感器的安装
• 4 施工监控
• 4.1 梁、柱
• 4.1.1 转换桁架J 轴和L 轴实测轴力监控
• 4.1.2 转换桁架5 轴和7 轴实测轴力监控
• 4.2 节点
• 4.2.1 节点一
• 4.2.2 节点二
• 4.2.3 节点三
• 4.2.4 节点四
• 4.2.5 节点五
• 4.2.6 节点六
• 4.3 楼板
• 4.3.1 桁架部位四层楼面
• 4.3.2 桁架部位五层楼面
• 4.3.3 桁架部位四层楼面交叉梁
• 4.3.4 桁架部位五层楼面交叉梁
• 4.4 本章小结
• 5 转换桁架的受力状态分析及优化设计
• 5.1 转换桁架的受力状态分析
• 5.1.1 框架完成态转换桁架的理论受力状态
• 5.1.2 转换桁架理论受力状态和实测受力状态对比分析
• 5.1.3 结论
• 5.2 转换桁架优化设计
• 5.2.1 转换桁架竖向位移
• 5.2.2 杆件轴向应变
• 5.2.3 楼面混凝土第三主应变
• 5.2.4 结论
• 6 结论与展望
• 6.1 本文的主要结论及成果
• 6.2 后续工作的建议和展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A.作者在攻读学位期间发表的论文目录