浅谈工程施工中建筑结构受力性能

浅谈工程施工中建筑结构受力性能

孔庆伟

太原理工大学山西太原030002

摘要：经济飞速发展，工程建设也逐渐变得规模大、结构复杂，很多大型的钢结构及混合结构的复杂建筑物拔地而起，比如中央电视台新台址的主楼、浦东国际机场的航站楼、鸟巢等等。建筑施工阶段的力学问题的几个要点是：首先，需要对施工阶段中各个时期的内里和其引起的形变进行实时的测量分析，要保证在整个施工阶段中各个部件的承载处于一个合理的范围内，同时要保证足够的稳定性。还有一点就是要将施工时候的工程状态与实际时的数据与状态进行对比，分析得出施工对项目的具体影响，逐渐优化施工的方案，要保证工程的安全与稳定。

关键词：工程；施工；受力；建筑

1对施工中建筑结构的受力现状分析

目前对建筑结构的受力研究大多集中在建筑完成后，一次施加负载的方法进行各项性能分析研究.对于逐层加载的建筑结构受力研究还相对较少，主要有矩阵叠代法、总体刚度矩阵一次形成分层加载法、修正分层法和平面简化手算法.以上方法都是建立在刚性基础的简化平面上进行的分析，与日益复杂建筑结构施工中的实际受力状态不能很好相符.正确模拟施工过程，己成为建筑结构设计和分析中不需考虑的阶段。

1.1建筑结构受力分析的理论计算基础

建筑施工中受力分析的理论计算基础主要有有限元仿真分析、利用ANSYS建立有限元模型模拟施工过程受力、利用TBSA建立有限元模型模拟施工过程受力和利用SAP2000建立有限元模型模拟施工过程受力三种方法.由于施工过程复杂、人为影响因素多，通过仿真模拟施工过程的研究方法还存在一定的缺陷.本文通过SAP2000建立有限元模型，对逐层加载法模拟施工过程建筑结构的受力情况进行研究。

1.2建筑结构的SAP2000有限元模型的建立

构建建筑结构有限元模型，首先需要建立建筑结构的基本单元，包括梁、柱的空间杆单元，楼顶、屋盖的板单元，剪力墙的壳单元.空间杆单元的设计时，考虑每个结点位移的自由度，主惯性距、剪切影响系数、扭转惯性距等参数.板单元的模拟采用弹性薄板理论，对板单元的弯曲问题采用忽略板单元厚度方向的正应力，板内各点对中面无位移，板单元中面法线在形变发生后不变的处理方法简化板单元的受力分析，只考虑节点处的节点力、应变力、内力矩阵、物理矩阵和材料常数.对于单元楼，采用平板壳单元的分析模式进行设计。

2常用的结构体系和一些结构的受力分析

2.1常用的结构体系

框架结构经常使用于建筑施工中，它属于柔性结构，其特点就是水平布置非常灵活多变，大部分适用于小高层一类的建筑物中。

剪力墙结构具有很好地空间性，它不会发生很大的形变，同时它没有外露突出的结构，所以能够非常有效得对空间进行使用，比较常见的运用于民用高层建筑物。但是他也有缺点，比如它无法提供很大的空间，导致了建筑空间布局有很大的局限性，并且它的刚度很大，自振的周期非常短，所以地震作用大，大规模运用经济性不好。所以，由剪力墙所组成的很多结构中，抗震能力都不强，建筑的高度受到了很大的限制。

2.2大跨度刚性结构的受力分析

大跨度刚性结构施工预变性的确定受多方面原因的影响，特别是结构安装过程以及施工时候的负荷。在实际操作的时候，结构成型时将会与设计方案有偏差，人们早就知道了在桁架拼装的时候需要有预起拱的过程，但是当我们在进行大跨度的钢结构施工时，由于跨度十分大，结构非常复杂，它所受到的的P-Delta效应的干扰也会增加，所以我们需要通过力学模拟等等来确定结构的实际情况，做好万全的准备，减少其对结构的影响。

目前，大跨度的钢结构的受力分析主要有支座位移法、千斤顶单元法、间隙单元法等等。支座位移法是将支座进行强制的位移来实现模拟，从而进行受力分析的。程序的实现十分简单，但是无法准确得模拟瞬时的变形力，模拟的准确性较差。千斤顶单元法是把ANSYS软件中的两个单元在一起并联，它们两个单元点的线位移可以随意的组合在一起，从而形成了一个新的单元。其中的LINK10单元可以提供无限大的可以模拟千斤顶作用的轴向刚度，而另一个单元BEAM4，可以模拟千斤顶的抗弯力。大跨度拱结构的建筑物有着非常复杂的结构组成，我们需要通过很准确的模拟分析，才可以结合实际对他的受力性能进行准确的分析。

3增强土木工程施工中建筑结构受力性能的方法

3.1增强土木工程施工中建筑结构的整体牢固性

土木工程施工中建筑结构必须具备极强的承载能力，保持整体牢固性。在建筑结构中存在一个地方的局部破坏的情况下，不能够由此而带来大范围的连续性的破坏，避免土木工程建筑物的倒塌。为了增强土木工程施工中建筑结构的整体牢固性，在结构设计过程中首先选择合理的结构形式，然后必须保证建筑结构具备非常良好的延展性和一定的冗余度，以便建筑结构能够有效应对地震、爆炸等灾害荷载以及各种各样的由于人为的差错而造成的灾难性的问题，切实避免潜在的安全隐患。

3.2保证土木工程施工中建筑结构的性能合格

土木工程施工中建筑结构的所有设计一定要与国家规定的技术规范严密符合。同时，国家安全生产监督管理部门必须根据相关的法规标准对于建筑结构的各项性能是否合格进行及时有效的监督。土木工程施工监理部门也必须对于建筑结构受力性能进行定期和不定期的安全检测。在施工过程中如遇到特殊情况应及时通知设计人员到现场配合施工单位一起参与制定施工方案。另外，也必须进一步建立健全土木工程施工中建筑结构技术标准和管理体制，吸收发达国家先进的经验和技术，坚持人本思想，注意到人性化管理和科学管理的有机统一。

3.3高度重视土木工程施工中建筑结构的安全性

土木工程施工中建筑结构的安全性事关重大，因此，保证土木工程施工中建筑结构的受力性能，就必须充分重视其安全性，避免震坏倒塌的问题。结构的设计以及施工操作人员的水准问题直接影响了土木工程施工中建筑结构的安全性，一定要引起足够的重视。同时，也必须对于建筑结构进行合理的使用与维护，并进行定期和不定期地检测。

3.4注重土木工程施工中建筑结构的控制技术

在当前形势下，结构振动控制已经成为结构工程学科中非常重要的研究领域，土木工程施工中建筑结构的控制技术也是土木工程的高科技领域。按照所采取的控制措施是否需要外部能源，建筑结构的振动控制技术主要包括主动控制、主动控制和混合控制。为了更加注重土木工程施工中建筑结构的控制技术，可以从控制器设计角度来进行建模与模型简化。另外，对于面向低阶鲁棒控制器设计的辨识方法及模型简化技术等问题也有利于保证建筑结构的性能。

参考文献：

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