《大型複雜空間鋼結構施工過程模擬分析關鍵技術研究》是依託同濟大學，由羅永峰擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：大型複雜空間鋼結構施工過程模擬分析關鍵技術研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：羅永峰
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本課題的研究目標是將時變結構力學理論、有限元模型修正技術、最佳化方法及數值計算技術引入大型複雜空間鋼結構施工過程模擬分析中,研究空間鋼結構施工過程分析中結構模型實時動態修正技術、預應力輸入效率分析與張拉方案最佳化方法、結構臨界失效狀態確定及失效預警方法,從時變力學的觀點描述結構在施工過程中非線性動態變化的力學過程。通過實時數據反饋與模型修正,預測後續施工階段結構的力學特徵,揭示施工過程中結構的力學機理;提出施工過程中識別並確定主要控制參數的準則與方法以及施工目標路徑的修正原則,並提出結構施工過程計算模型的實時修正方法,導出結構非線性切線剛度矩陣的修正算法;提出預應力空間鋼結構施工張拉效率的分析方法及確定合理施工張拉方案的準則;提出伺服施工過程中結構臨界失效狀態的判定準則和臨界失效模式的確定方法,進而提出伺服施工過程控制的參數化預警方法。進行二次開發,編制相應的鋼結構施工過程數值模擬計算程式。
結題摘要
現代大型複雜鋼結構建築通常體量龐大、形態新異、體系複雜，傳統的施工技術和計算方法已不能滿足其施工過程力學性態預測與施工過程安全控制的需要。本課題以大型複雜空間鋼結構為研究對象，對該類結構在施工過程分析中結構模型的實時動態修正技術、預應力輸入效率分析與張拉方案最佳化方法、施工過程監測技術、結構失效臨界狀態確定及失效預警方法進行深入的研究，獲得的主要成果如下：(1) 改進了以初始應變為預應力輸入方式的找力分析方法，並將其與已有的找形分析方法相結合，提出了改進的找形方法與伺服施工張拉分析方法；(2) 完成了索撐節點試驗，基於試驗結果，對預應力張拉效率進行研究，提出了反映張拉效率的參數；首次提出了滑移力密度概念及參數，將試驗結果與有限元分析結果進行對比，從而獲得該類節點的滑移靜摩擦係數，進而提出索撐節點滑移本構模型，並首次將其引入弦支穹頂整體計算模型中，從而在分析模型中考慮節點滑移效應；(3) 以北京大飛輪結構為背景，研究輪輻索預應力的分布特徵，提出了張拉過程中輪輻索預張力的確定原則；並根據不同空間鋼結構體系的施工方法及結構體系時變特點，提出了結構旋轉安裝施工過程計算模型實時修正的矩陣轉換的分析算法；(4) 以生命之環鋼結構工程和山西大同美術館鋼結構屋蓋工程為背景，對空間結構施工過程分析方法、施工過程監測方法進行研究，提出了施工過程主控參數確定方法、主控參數監測測點布置原則以及施工過程監測數據的處理與補償方法；(5) 根據結構施工過程分析結果及現場監測數據特點，提出了施工過程中施工系統（失效）狀態的參數化預警方法；(6) 以實際工程為背景，對整體滑移法、摺疊展開法、旋轉安裝等施工方法進行深入研究，提出該方法的各個施工階段中的關鍵問題以及合理建議。以本課題為背景，共培養博士生3 人（1 人畢業，2 人在讀）、碩士生4 人（3 人畢業，1 人在讀）；發表相關論文19 篇，其中SCI檢索1 篇，EI 檢索4 篇，ISTP 檢索1 篇，國際會議論文8 篇，國核心心2 篇，國內會議論文4 篇，並有3 篇論文在審。項目申請書中計畫的研究內容基本完成，包括空間鋼結構預應力張拉效率研究、施工過程計算模型實時修正的矩陣轉換的分析算法、施工過程分析方法研究、施工過程中主控參數確定方法以及結構臨界失效狀態的判定準則研究；並補充研究了施工過程監測方法及數據處理與補償方法。
