建筑工程技术毕业论文2.doc

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1、石家庄城市职业学院毕业论文开题报告学生姓名杨云朦学 号55系(部)城建工程技术系班 级09建筑工程技术设计(论文)题目张弦梁结构的施工指导教师姓名许光义职 称讲师指导教师研究方向建筑工程技术方向1选题的背景意义 跨度张弦梁结构是近十余大年来快速发展和应用的一种新型大跨空间结构形式。结构由刚度较大的抗弯构件（又称刚性构件通常为梁、拱或桁架）和高强度的弦（又称柔性构件，通常为索）以及连接两者的撑杆组成;通过对柔性构件施加拉力，使相互连接的构件成为具有整体刚度的结构。2 研究的基本内容与拟解决的主要问题对大跨度预应力张弦梁常见的施工方法及其特点进行了总结与分析。以天津钢厂预应力张弦梁为背景，通过基于

2、ANSYS的优化分析、非线性全过程分析以及屈曲分析，重点研究了预应力张弦梁下弦钢索张拉力的优化、关键施工状态下结构的受力性能分析与稳定性分析等施工控制中的关键技术问题。在此基础上，进行了两榀预应力张弦梁1：9缩尺模型的施工模拟试验，研究了张弦梁施工全过程的受力性能。有限元分析与试验结果表明：对下弦钢索的张拉力进行优化可以有效地改善结构在设计状态下的受力性能；合理的结构设计可以保证张弦梁在施工过程中的强度与稳定性；预应力的张拉宜以跨中反拱作为控制指标；有限元计算值与试验结果吻合良好。3 研究的内容与拟解决的主要问题 （1）工程说明 1）工程概况 2）张弦梁结构的受力机理和分类 3）张弦梁结构的找

3、形分析 4）张弦梁结构施工的难点及措施 5）施工人员的管理（2）张弦梁结构施工需要解决的主要问题 1）收集张弦梁结构的相关资料，了解受力机理和分类 2）做实验进行张弦梁结构的找形分析 3） 4）拟订施工方案 5）张弦梁的预应力张拉和安装 6）张弦梁结构的组装和吊装4 研究工作进度和安排（一） 张弦梁的现场组（二） 张弦梁的吊装 （三） 张弦梁的滑移 （四） 张弦梁的张拉方案5 主要参考文献【1】 黄明鑫 ，大型张弦梁结构的设计与施工，山东科学技术出版社，2005【2】 张毅刚，薛素铎，杨庆山，范锋，打垮空间结构，机械工业出版社，2005.1【3】 马美玲，张弦梁结构找型和受力性能研究，浙江大学

4、硕士学位论文，2004.2【4】 白正仙，张弦梁结构的理论分析与实验研究，天津大学博士学位论文，2004.2【5】 杨睿，预应力张弦梁结构的形态分析及新体系的静力性能研究，浙江大学硕士学位论文，2001指导教师审核意见：指导教师签名：年 月 日本表由学生填写，交指导教师答署意见后参照执行。原创性声明 本人郑重声明：所呈交的毕业论文是本人在指导教师的指导下独立进行研究与实践工作所取得的成果，毕业论文中有关资料和数据是实事求是的。除文中已经注明的引用内容外，本毕业论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究与实践做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。如有不实之处

5、，本人愿意承担相关责任。毕业论文作者签名：日期： 年 月 日石家庄城市职业学院 毕业论文 题目： 张弦梁结构的施工 系 （部） 城建工程技术系 专业班级 09级建筑工程技术专业 学 号 55 学生姓名 杨云朦 指导教师 许光义 职 称 讲师 年 月 日张弦梁结构的施工摘要：张弦梁结构是由弦、撑杆和抗弯受压构件组成的新型自平衡体系结构，具有受力合理、制造拼装简单和运输方便等优点，可以形成多种大跨度空间结构形式，具有良好的应用价值和广阔的应用前景。关键字：弦 撑杆 抗弯受压构件 受力自平衡 空间结构 目录引言 1一、工程概述 2二、张弦梁结构的受力机理和分类 3（一）张弦梁结构的受力机理 3（二）

6、张弦梁的分类 4三、张弦梁结构找形分析 5（一） 逆迭代法的简介6（二） 改进的逆迭代法简介 7（三）单榀张弦梁结构性能各影响因素分析 8四、张弦梁结构的施工难点及措施9（一） 张弦梁的现场组装9（二） 张弦梁的吊装 9（三） 张弦梁的滑移 9（四） 张弦梁的张拉方案 9五、施工人员的管理10结论 11参考文献 12张 弦 梁 结 构 的 施 工引言随着经济的迅速发展，尤其是在城市中，要在有限的土地上尽可能满足更多大众的需要，大型建筑成为解决这一问题的主要途径，当今的大型商场、酒店都采用张弦梁结构。张弦梁是一种区别与传统结构的新型杂交屋盖体系。张弦梁结构是一种有刚性构件上弦、柔性拉索、中间连以

7、撑杆形成的混合结构体系，其结构组成是一种新型自平衡体系，是一种大跨度预应力空间结构体系，也是混合体系发展中的一个比较成功的创造。张弦梁结构体系简单、受力明确、结构形式多样性、充分发挥了刚柔两种材料的优势，并且制造、运输、施工简捷，因此具有良好的应用前景。 1一、 工程概述天津轧三友发搬迁改造及配套项目2*1260m3高炉工程 该项目为新建数幢单层至两层高厂房总面积为252,155平方米。 金属新材料加工、高速线材、建筑钢结构生产线、仓储物流、供水供电等相应车间及附属设施建设该项目单体最大面积约为48000平方米，最大单跨跨度为24米，最大高度为20米施工部署 先确定工程开展程序，在拟定主要工程

8、项目的施工方案，然后明确施工任务划分与组织安排，最后编制施工准备工作将计划等。施工准备 根据施工开展程序和主要工程项目施工方案，编制好施工项目全场性的施工准备工作计划。主要内容包括: (1)安排好场内外运输、施工用主干道、水、电、气来源及其引入方案; (2)安排场地平整方案和全场性排水、防洪; (3)安排好生产和生活基地建设。包括商品混凝土搅拌站、预制构件厂、钢筋、木材加工厂、金属结构制作加工厂、机修厂等; (4)安排建筑材料、成品、半成品的货源和运输、储存方式; (5)安排现场区域内的测量工作，设置永久性测量标志，为放线定位做好准备; (6)编制新技术、新材料、新工艺、新结构的试制试验计划和

9、职工技术培训计划; (7)冬、雨季施工所需的特殊准备工作。2二、 张弦梁结构的受力机理和分类（一）张弦梁结构的受力机理目前，普遍认为张弦梁结构的受力机理为通过在下弦拉索中施加预应力使上弦压弯构件产生反挠度，结构在荷载作用下的最终挠度得以减少，而撑杆对上弦的压弯构件提供弹性支撑，改善结构的受力性能。一般上弦的压弯构件采用拱梁或桁架拱，在荷载作用下拱的水平推力由下弦的抗拉构件承受，减轻拱对支座产生的负担，减少滑动支座的水平位移。由此可见，张弦梁结构可充分发挥高强索的强抗拉性能改善整体结构受力性能，使压弯构件和抗拉构件取长补短，协同工作，达到平衡，充分发挥了每种结构材料的作用。所以张弦梁结构在充分发

10、挥索的受拉性能的同时，由于具有抗压抗弯能力的桁架或拱而使体系的刚度和稳定性大为加强。并且由于张弦梁结构是一种自平衡体系，使得支撑结构的受力大为减少。如果在施工过程中适当的分级施加预压力和分级加载，将有可能使得张弦梁结构对支撑结构的作用减少的最小限度。 3（二） 张弦梁结构的分类 张弦梁结构按受力特点可以分为平面张弦梁结构和空间张弦梁结构。 平面张弦梁结构是指其结构构件位于同一平面，且以平面内受力为主的张弦梁结构。平面张弦梁结构根据上弦构件的形状可以分为三种基本形式：直线型张弦梁、拱形张弦梁、人字形张弦梁结构。 直梁型张弦梁结构主要用于楼板结构和小坡屋面结构，拱形张弦梁结构充分发挥了上弦拱得受力

11、优势适用于大跨度的屋盖结构，人字型张弦梁结构适用于跨度较小的双坡屋盖结构。空间张弦梁结构示意平面张弦梁结构为基本组成单元，通过不同形式的空间布置所形成的张弦梁结构。空间张弦梁结构主要有单项张弦梁结构、双向张弦梁结构、多向张弦梁结构、辐射式张弦梁结构。单向张弦梁结构由于设置了纵向支撑索形成的空间受力体系，保证了平面外的稳定性，适用于矩形平面的屋盖结构。双向张弦梁结构由于交叉平面张弦梁相互提供弹性支撑，形成了纵横向的空间受力体系，该结构适用于矩形、圆形、椭圆形等多种平面屋盖结构。多向张弦梁结构结构沿多个交叉方向布置而成的空间受力体系，该结构适用于圆形和多边形平面屋盖结构。辐射式张弦梁结构是由于中央

12、按辐射状放置上弦梁，梁下设置撑杆用环向索而连接形成的空间受力体系，适用于圆形平面或椭圆形平面的屋盖结构。4三、张弦结构梁的找形分析（一） 逆迭代法的简介目前有关文献中找形的方法不外乎由张其林提出的逆迭代法、文献中改进的逆迭代法。逆迭代法实际上是一种非常自然的思路:既然设计蓝图上的张弦梁几何尺寸是初状态（预应力张拉完毕时结构的状态）的尺寸，那么就可以以此初状态尺寸为近似零状态尺寸建立有限元模型，然后对其施加预应力（预应力值按设计要求）进行张拉，得到近似初状态。然后将此近似初状态的几何尺寸与设计图中真正的初状态的几何尺寸的差值增加到原有限元模型的节点坐标上，作为近似初状态重新建模，并再次进行张拉，

13、如此循环迭代，直到近似初状态与初状态的坐标差值足够小，即可视此近似初状态为初状态，而由之张拉而来的近似零状态为要求的零状态。如此即可得到零状态几何尺寸（施工人员据此放样），又可得到初状态的内力、应力分布，从而完成找平工作。实践证明，只需进行次数不多的迭代，就可达到足够的找形计算精度。5（二）改进的逆迭代法简介上面提到的逆迭代法是将端部索断开，释放该处屋架上下弦的水平约束，并将该索段的预拉力的水平分量作为外力分别反向作用在屋架上下弦端部，进而一步步逆迭代算计算。这种处理方法固然可以求出零状态的几何参数和初始态预应力分布，但是如果要在此基础上继续进行荷载态的分析，则举步维艰。因为索切断之后的结构已

14、经转化为静定结构，在这个静定结构上加载分析显然不能反映原先结构的受力特性，特别是此时下线索内力已不会在随荷载的变化而变化，失去了其原由的作用。改进的逆迭代法，不是把索段用力张拉来实现，而是在索段中施加一定大小的初应变，使其在变形协调后该索段的内力等于预定值，通过这样的改变使得研究问题可以在此基础上继续进行承受外荷载作用下的分析。从而弥补了以往预应力张弦梁结构的力学性能研究中未能考虑受力状态改变的缺陷。6具体迭代过程如下：假定图纸给定的结构初始态坐标表示为XYZ，经过第k次迭代后所得的零状态几何坐标为XYZ初始态坐标为XYZ，位移为U.(2) 首先假设当前的几何即为零状态几何，即令XYZ=XYZ

15、.(3) 在某(些)索段加上初应变（预估），对几何为XYZ的结构计算得位移U，k=1(4) 计算XYZ=XYZ+U，令=XYZ-XYZ。(5) 判别是否满足给定的精度。若满足，则XYZ即为所求的零状态几何坐标;若不满足，则令XYZ=XYZ+，转第二步，并令k=k+1。(6) 由以上步骤得出零状态的几何参数后，将初应变值赋予该索段求出平衡后所得到的状态预应力分布。此时，应当检验该索段的内力值是否为预定值，如果过不是，则应当调整初应变值从步骤(2)重新计算。7（三）单榀张弦梁结构性能各影响因素分析对单榀张弦梁结构性能给各影响因素分析的研究现状 文献【4】通过对撑杆数目、垂跨比、高跨比、梁的截面特性

16、和弦的预应力等参数对单棍张弦梁结构静力性能的影响进行分析，得出以下结论：（1） 撑杆数目：通过撑杆连接拱和弦的张弦梁结构，受力合理。但是撑杆数目的加并不能改善结构的受力性能。（2） 垂跨比或高跨比的影响：随着垂跨比或高跨比的增长，除剪力外，其他内力如梁的弯矩和轴力以及索的最大应力都减小，同时结构的变形也减小，但半跨荷载下的变形幅度，因此，当垂跨比达到某个特定值后，位移反应的不利荷载由全跨荷载转为半跨荷载。（3） 梁截面面积的影响：随着梁截面面积的增大，除梁的正应力有所减小外其它内力及变形几乎没有变化，所以提高梁的面积，对已受力性能的改善是不明显的。（4） 张弦梁结构尺寸应在建筑允许的条件下，采

17、用可能大的跨度比；高跨比的值要考虑平面外风载的作用大小；选择适当的梁的尺寸和弦面积，使梁的最大正应力和弦的最大正应力同步达到材料极限状态，对弦施加一定的预应力以提高刚度。8四、张弦梁结构的施工难点及措施（一）张弦梁的现场组装单榀张弦梁上弦长达50m，需要在工厂分段加工后送现场组装。张弦梁的组装采用在矿槽北侧地面搭设组装胎架进行组装。组装顺序从左至右进行。组装完成后在地面组装胎架上完成张弦梁的第一次张拉。（二）张弦梁的吊装 张弦梁组装完成后重达16t，跨度达40.8m，由于场地及土建等施工原因，所有张弦梁吊装采用双机抬吊安装成滑移单元。本工程采用2台120t汽车吊分别位于Q轴线外双机抬吊到滑移位

18、置，然后安装张弦梁之间的撑杆及檩条，使之形成刚性框架。（三）张弦梁的滑移 张弦梁拼装完成并且第一次张拉完毕后利用两台120t汽车吊进行抬吊。抬吊后直接放置在混凝土梁顶的滑移轨道上。由于张弦梁过长，在没有形成空间单元之前，需保证单品张弦梁的稳定：及事先在张弦梁的不同位置设置揽风绳，在张弦梁就位之后立即对张弦梁进行固定。第一单榀张弦梁固定好后，进行第二榀张弦梁的吊装、就位和加固，并及时对张弦梁之间的支撑体系进行连接，当两榀张弦梁及之间的支撑体系和檩条等全部连接安装完毕，在检查各个细部环节有没有安全隐患后，便可以将此张弦梁单元组向前滑移到设计位置，在进行下一榀张弦梁的吊装就位。（四）张弦梁的张拉方案

19、 每榀张弦梁在地面组装完成后进行第一次张拉，并进行吊装和单榀滑移，整体结构滑移到位，并且檩条安装完成后，进行第二次张拉，张拉过程采取对称分批张拉完成。 在经过仿真计算，拉索最大张拉力约15t左右，因此需要2台23t千斤顶，并且在第二次张拉过程中，需要两根索同时张拉，故选用8台23t千斤顶，即同时使用4套张拉设备。张拉设备应采用预应力钢结构专用千斤顶和配套油泵、油压传感器、读数仪。根据设计和预应力工艺要求的实际张拉力对油压传感器及读数仪进行标定。 张拉时采取双控原则：索力控制为主，伸长控制值为辅，同时考虑结构变形。预应力钢索张拉完成过后，应立即测量校对。如发现异常，应暂停张拉，并采取措施后，再继

20、续张拉。9五、 施工人员的管理施工队伍的素质对高层建筑的施工质量有很大影响，在进行建设施工时，应对施工个负责人进行任务分配，下达相应的任务指标，定期对指标进行检查，确保工期的进度。对施工人员的管理则更为重要，首先要确保施工人员听从指挥，按照施工设计方案进行施工。其次需要施工人员具有一定的专业水准，能够看懂设计方案自行进行操作。再次需要施工人员要有强烈的敬业精神，按照预期完成建设任务，进制无故旷工、磨洋工的现象。 10结论现代大型建筑的建设，需要采取合理科学的施工质量的管理与控制，做好预算、施工、管理，在施工中要时刻注意影响施工质量的各个隐患，而且本文就张弦梁结构的受力机理和分类做了一定的说明，施工中的找型问题的方法做了介绍，还有介绍了目前文献中有关对张弦梁结构的影响因素。因此对施工中的各个细节要严谨管理和控制，确保工程施工的质量。11参考文献：【1】黄明鑫 ，大型张弦梁结构的设计与施工，山东科学技术出版社，2005【2】张毅刚，薛素铎，杨庆山，范锋，打垮空间结构，机械工业出版社，2005.1【3】马美玲，张弦梁结构找型和受力性能研究，浙江大学硕士学位论文，2004.2【4】白正仙，张弦梁结构的理论分析与实验研究，天津大学博士学位论文，2004.2 12