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第八届全国现代结构工程学术研讨会 某复杂结构施工过程模拟的关键问题研究 颜卫亨1陈亮1张宣关2 (1、长安大学建筑工程学院，两安7】0051；2、陕两省建筑科学研究院．西安710082) 提要：在大型复杂结构施工模拟中，计算模型的建立是一关键技术。基于法门寺合r舍利塔工程为背景，在分析钢混凝j：组合 结构施工过程的基础上，提出了建立模型的几个关键阳题，即钢与混凝十相互作用的模拟、仿真分析模型的选取、结构临 时支撑的简化、施工阶段的划分，为确保工程施工过程优化、实现设计位形提供理论依据。 关键词：组合结构，相马：作用，临时支撑，分析模型，施工过程 一、引言 近年来，我国涌现出了越来越多的机场建筑、会展中心、体育场馆等大型公共建筑，这些建筑多采用复杂空 间结构¨1作为结构体系，如CCTV新台址主楼和国家体育场“鸟巢”。在这些结构的施工过程中表现出了诸多力 学问题，给结构设计和施工人员带来了巨大的挑战。这就引起了人们对未成形结构施工模拟分析的极大重视，传 统的设计”。方法是按结构成形状态来考虑的，在结构整体模型建成后，一次性地加入结构所要承受的全部荷载， 这样的计算分析不能反映结构在建造过程中逐步成形过程，其自重也随之逐步施加予结构的真实情形，因而结构 受力过程及受力机理与设计方案存在差异，尤其对复杂结构差异就更突出，因此对于复杂结构进行施工过程模拟 确保结构实现设计位形是结构旅工过程关键技术之一。 二、工程概况 法门寺合十舍利塔位于陕西省宝鸡地区扶风县城以北十公里处的法门镇。建筑物总高147米，宽54米(裙 房底盘宽253米)，总用地面积641653平方米。塔楼(图1)部分选用型钢一混凝十组合结构形式、框一筒混合结 构类型。塔体平面布置接近正方形，基本规则对称，刚度和承载力分布均匀，不属于不规则结构平面。塔体竖向 布置基本规则均匀．尽管隆向构件布置呈斜向且抱手形，现有T程中很少见，1但结构侧向刚度由下至上，均匀变 化，并无突变现象。 施工方案与施工模拟模型建立 (一)本工程结构特点及技术难点： 根据建筑平面及空间布置，汲取钢结构和混凝土结构优点，本工程塔楼主体结构形式选择型钢混凝土组合结 构。 24米标高以下部分，通过巨型梁柱，组成塔楼井字形核心框架结构，同时将井字形四角处的楼梯间、卫生 间及电梯间围合，形成框一筒组合结构，共同组成上部建筑的支撑体系。 24米～44米部分，建筑手腕部分，结构逐渐演变成以四角筒为核心，框架为符的框一筒组合结构，在34米 标高，加设联系桁架，增加结构平面刚度，协调结构整体变形，传递东西塔体结构荷载，保证对下部结构的东西 向水平荷载较为平衡。 44米以上结构，完全分成双向折线往复倾斜双塔体，施工中呈现悬臂状态，各塔主体依靠简体和组合楼面， 形成竖向承载及抗侧力体系，同时手心手背外墙也参与空间传力，手心、手背采用空腔结构，采用钢筋混凝土墙 体，内置纵横向型钢钢骨，并与角筒内钢骨及大跨度钢骨楼板内钢骨组成空间钢框架，协调着四个角筒的变形、 传递着各工况荷载。在109米～117米处，将许愿台设计成钢骨混凝土箱形通道，使双塔合拢，悬臂转化成拱形 工业建筑2008增千u 1701 第八届全国现代结构工程学术研讨会 结构体系，并施加加强措施，使变成稳定的双手合十造型。 结构体系平面为双对称结构，且沿高度方向平面变化大，转换、转折节点以及开口数量多，层问尺寸大，外 形三次折线往复变化，钢骨柱长度变化多，因此建模难度大。本工程钢骨结构体系变形大，要满足设汁位形较难， 54。，悬臂部分外伸22．5m，悬臂部分安装是本工程最为关键的部分，施_T难度很大，施工危险性加大。本工程 最大的难点就是悬臂施工过程中，前一‘施工工序对后‘施工工序影响很大，如何确保结构实现设计位形并且施工 过程应力变化较为均匀，这在后嘶的施工方案比较中有论述。 (二)锯骨结构体系安装技术路线 总体tz采用四台附着式塔式起重机吊装，两台主吊、两台辅吊，主辅塔吊南北对角布置，旋转半径大于40m。 由于0-24m部分构件重量超过塔吊性能，因此该部分钢结构安装则采用大吨位汽车吊跨外吊装。对于54m和94m 的大跨度桁架，由于重量超过塔吊起重能力，现场搭设临时支撑甲台，采用分段制作、高空对接拼装的安