太原火车南站钢屋盖结构静力分析及应力与变形监测

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钢管桁架结构是空间结构中一种典型的结构体系,具有力学性能优良,外型简单、造型美观,建筑表现力好,施工和维护方便,节省材料等优点,因此被广泛应用于建筑结构尤其是大跨度空间结构。钢管桁架结构由于跨度大,造型奇特,结构受力复杂,在施工过程中结构的力学性能变化较大,施工过程对结构的内力、位移状态的影响不能忽视,结构在施工过程中和结构成形后受力性能可能有较大差距。因此,非常必要对一些复杂钢管桁架结构进行施工监测以确保结构安全。   本文依托实际工程项目太原火车南站屋盖钢桁架结构,采用有限元分析软件MIDAS对太原火车南站大跨空间屋盖钢桁架的结构静力性能问题进行分析,并对该工程进行施工阶段的应力与变形监测,主要工作有以下几个方面:   (1)对结构进行静力性能分析,考虑不同的几组荷载工况组合,分析结构杆件的内力分布以及部分节点的位移,结果表明该结构设计安全可靠,具有较高的安全储备;温度作用对构件的应力和节点的位移影响较明显,对结构的影响不能忽略。   (2)在太原南站空间屋盖钢桁架选取5个节点,共计20跟杆件在各个施工阶段的进行11次应力应变测试,对检测数据的整理以及分析得出以下结论,在施工过程中各监测杆件应力水平基本分布在20%以下,整体桁架处在低应力状态,该钢屋盖安全储备大;通过对所测节点以及各个杆件跨中以及节点域的检测数据比对分析,可得出所监测的杆件部分存在应力集中,各监测杆件节点域的应力集中系数普遍较小,个别部位的应力集中比较的严重,桁架杆件并非理想的轴心受力杆件,尽管杆件应力水平较低但实测数据离散性较大,较多杆件有附加弯曲应力。   (3)通过对太原南站空间钢桁架选取6个测点,在屋盖安装过程中各个施工阶段进行6次变形观测,对检测数据的整理以及分析得出以下结论:各测点挠度都小于规范限值,在自重载荷作用下,桁架最大竖向挠度仅占允许挠度的十分之一。屋盖钢桁架悬测点位于悬挑端位移较大,内侧测点的位移较小。在不同施工阶段,各个测点的位移均在变化,当在3/4屋面板的荷载作用下挠度最大。   (4)通过理论分析阶段得到的应力以及应变结果同现场的检测进行对比,分析结构施工过程中对结构的的内力以及位移的变化。
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