風(fēng)載作用下大型鋼結(jié)構(gòu)吊裝過程安全性分析.pdf

1、鋼結(jié)構(gòu)由于鋼材優(yōu)良的力學(xué)與環(huán)保性能，以及安裝施工時便捷的處理方式，在我國已逐漸得到廣泛應(yīng)用。但是，在鋼結(jié)構(gòu)施工階段多采用預(yù)制構(gòu)件，運輸?shù)浆F(xiàn)場進行吊裝施工，該階段鋼結(jié)構(gòu)受力不同于設(shè)計使用階段，容易在自重與風(fēng)荷載影響下，出現(xiàn)強度不足、失穩(wěn)等現(xiàn)象，造成工程事故。因此，為檢驗鋼結(jié)構(gòu)吊裝安全性，需要對該階段的鋼結(jié)構(gòu)進行強度和剛度驗算。
　　本文以我國某核電站外圍防護鋼結(jié)構(gòu)SC結(jié)構(gòu)吊裝工程為分析實例，借助有限元分析軟件Midas Gen與流體

2、計算軟件Fluent，對該結(jié)構(gòu)吊裝安全性以及結(jié)構(gòu)受風(fēng)載影響下的響應(yīng)進行了數(shù)值模擬，主要工作如下:
　　1.總結(jié)了風(fēng)載影響下鋼結(jié)構(gòu)吊裝安全性驗算問題
　　通過闡述鋼結(jié)構(gòu)吊裝安全性隱患以及風(fēng)載對結(jié)構(gòu)的不利影響，說明進行風(fēng)載影響下鋼結(jié)構(gòu)吊裝安全性驗算的必要性。圍繞風(fēng)致響應(yīng)的研究現(xiàn)狀，介紹了風(fēng)的基本特性與計算風(fēng)工程的基本理論，為結(jié)構(gòu)表面風(fēng)壓模擬提供了理論依據(jù)。
　　2.分析了自重作用下結(jié)構(gòu)吊裝安全性關(guān)鍵性問題
　　首先以

3、SC結(jié)構(gòu)吊裝工程為背景，利用Midas Gen對自重影響下該工程兩種施工階段的安全性進行了計算分析，評估了該類結(jié)構(gòu)吊裝安全性，給出了兩種吊裝方案下需要注意的關(guān)鍵問題，并提出了改進方法，包括:1）模塊吊裝階段中的吊點位置問題、防變形桁架的設(shè)置問題、結(jié)構(gòu)偏轉(zhuǎn)的改善問題;2）兩層整體吊裝階段中的網(wǎng)架腹桿設(shè)計問題、吊索仰角問題。
　　3.數(shù)值模擬了平均風(fēng)與脈動風(fēng)作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)
　　根據(jù)風(fēng)載特性，利用Fluent分別對僅考慮平均風(fēng)與

4、脈動風(fēng)時SC結(jié)構(gòu)在兩種吊裝方案中的響應(yīng)進行了數(shù)值模擬，其中模塊吊裝計算了最不利的0°與180°風(fēng)向角兩種情形，得到了風(fēng)壓結(jié)果，通過與類似結(jié)構(gòu)的風(fēng)洞實驗結(jié)果進行對比，驗證了結(jié)果的可靠性。并將風(fēng)壓結(jié)果轉(zhuǎn)換為風(fēng)壓荷載施加在結(jié)構(gòu)表面，利用Midas Gen計算了結(jié)構(gòu)的風(fēng)致響應(yīng)。
　　4.分析了風(fēng)載影響下鋼結(jié)構(gòu)吊裝安全性
　　綜合分析了吊裝結(jié)構(gòu)在自重和風(fēng)載影響下的安全性，將同一種吊裝階段在僅考慮自重、僅考慮平均風(fēng)與自重、考慮脈動風(fēng)與自

5、重影響時的結(jié)構(gòu)響應(yīng)進行了對比分析。結(jié)果表明:在SC結(jié)構(gòu)的模塊吊裝階段，分析結(jié)構(gòu)的位移和應(yīng)力響應(yīng)時，必須考慮風(fēng)的脈動特性;分析吊裝體系在兩種風(fēng)向影響下的響應(yīng)時，風(fēng)向引起的風(fēng)致響應(yīng)差別不大，可采用180°風(fēng)向角進行計算;在SC結(jié)構(gòu)的兩層整體吊裝階段，除上部吊索應(yīng)力分析時可忽略風(fēng)載影響，其余各部分分析時均應(yīng)考慮風(fēng)載影響。
　　綜合上述結(jié)果表明，脈動風(fēng)載下結(jié)構(gòu)響應(yīng)明顯，吊裝驗算時必須予以考慮;而風(fēng)向角影響較小，可選取最大迎風(fēng)面進行驗算分析