(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211195652.6 (22)申请日 2022.09.29 (71)申请人 中建八局第三建 设有限公司 地址 210046 江苏省南京市尧化门新尧路 18号 (72)发明人 包晗　黄峰　杨斌　陈刚　马怀章　 梅江涛　王文晋　李林　蔡国俊　 刘宇　贾逍遥　 (74)专利代理 机构 南京先科专利代理事务所 (普通合伙) 32285 专利代理师 何静 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/13(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种复杂大跨空间钢结构吊装及卸载施工 分析方法 (57)摘要 本发明提供了一种复杂大跨空间钢结构吊 装及卸载施工分析方法， 基于理论分析和数值模 拟， 针对复杂大跨空间钢结构 的吊装、 卸载及监 测施工方案进行了全 过程模拟和确定， 综合考虑 了吊装施工过程中的构件分段、 吊装顺序及温度 应力的影 响， 还考虑了卸载施工过程中的卸载顺 序和卸载控制方法的影 响， 同时针对实际施工的 复杂性和不确定性制定了合理有效的监测方案， 能够有效提高后续复杂大跨空间钢结构的施工 效率， 保证施工安全， 解决大跨空间钢结构因为 构造形式、 施工工艺及过程的复杂性而导致的施 工过程中的构件应力与变形往往与设计状态存 在较大差异而产生的安全隐患问题。 权利要求书2页 说明书7页 附图11页 CN 115392096 A 2022.11.25 CN 115392096 A 1.一种复杂大跨空间钢结构吊装及卸载施工分析 方法， 其特 征在于， 包括如下 过程： 步骤1： 建立大跨空间钢结构和支撑胎架 （2） 的整体有限元 数值模型； 步骤2： 吊装施工分析： 根据大跨空间钢结构形式、 现场条件及温度效应确定吊装方案， 对吊装过程进行施工全过程模拟分析， 确定吊装方案的合理性； 步骤3： 进行卸载施工分析： 结合现场施工的难易性、 经济性和安全性， 确定最优的卸载 施工方案并通过全过程模拟进行验证； 步骤4： 进行全过程跟踪监测： 根据各施工步骤的施工模拟结果， 选取关键构件及部位 布置测点进行施工跟踪监测， 并与理论结果进行对比， 进行施工安全和质量的评估。 2.根据权利要求1所述的复杂大跨空间钢结构吊装及卸载施工分析方法， 其特征在于， 所述步骤3中， 进 行全过程模拟时， 采用排沙卸载法进 行支撑胎 架 （2） 的卸载， 在 有限元模 型 中， 采用短柱单元模拟支撑胎架 （2） 顶部的卸 载用沙箱， 短柱单元设置为仅压单元， 针对短 柱单元， 施加应变荷载控制其按照要求缩短， 从而模拟沙箱的卸 载过程； 卸 载时， 采用等步 长控制， 对卸载点设置相同的卸载步长和足够的卸载步数， 多次卸载直至卸载全部 完成。 3.根据权利要求2所述的复杂大跨空间钢结构吊装及卸载施工分析方法， 其特征在于， 所述步骤3中的全过程模拟方法为： 以大跨空间钢结构平面上长度较长的对称轴为分界线， 划分两个卸 载区， 通过在模拟软件中添加各级卸 载值， 两区分别从中间段开始向两端同步 对称分级循环卸 载， 共分7级卸 载， 卸载模拟过程中， 列出软件模拟卸 载全过程所得支撑反 力、 卸载时所得竖向位移值及构件应力值， 当7级卸载后支撑反力为0时， 表明支撑胎架 （2） 与主桁架 （1） 脱离， 卸载全部完成， 当整个卸载过程中的挠度和构件应力均在允许范围内 时， 表面卸载 方案满足要求。 4.根据权利要求1所述的复杂大跨空间钢结构吊装及卸载施工分析方法， 其特征在于， 所述步骤4中， 施工跟踪监测包括应力监测， 应力监测包括主桁架 （1） 吊装时的应力监测， 具 体测点布置如下： 根据吊点位置及起吊时主桁架 （1） 受力情况， 在主桁架 （1） 上选取  6 处关键构件设置 12个应变计测点， 以监测起吊过程主桁架 （1） 杆件受力情况， 其中， 主桁架 （1） 的上弦梁 （6） 上表面靠近吊点位置处布置四个测点， 主桁架 （1） 的两根腹杆 （7） 上各布置一个测点， 主桁 架 （1） 的下 弦圆杆 （8） 上布置有两组测点， 每组测点均布置在下 弦圆杆 （8） 左右两侧， 靠近主 桁架 （1） 前部的两个人字柱 （9） 上 各布置有一个测点。 5.根据权利要求4所述的复杂大跨空间钢结构吊装及卸载施工分析方法， 其特征在于， 所述应力监测还 包括大跨空间钢结构整体 应力监测， 具体测点布置如下： 大跨空间钢结构包括  36 榀主桁架 （1） ， 36  榀主桁架 （1） 全部吊装完成后， 在其中  6  榀主桁架 （1） 中布置共计  180 个应变计测点； 36  榀主桁架 （1） 的编号为A ‑1～A‑36， 其中， A‑1、 A‑10、 A‑18、 A‑22、 A‑28、 A‑34对应的主桁架 （1） 均布置有测点， 每榀主桁架 （1） 及对应的 钢人字柱 （4） 柱腿上均布置有  30 个测点。 6.根据权利要求5所述的复杂大跨空间钢结构吊装及卸载施工分析方法， 其特征在于， 每榀所述主桁架 （1） 及对应的钢人字柱 （4） 柱腿上均布置有  30 个测点， 其中， 压环梁 （10） 与主桁架 （1） 的连接节 点处布置两个测点， 主桁架 （1） 的上弦梁 （6） 上布置六个测点， 主桁架 （1） 的腹杆 （7） 上共布置八个测点， 主桁架 （1） 的下 弦圆杆 （8） 上共布置四个测点， 主桁架 （1） 的人字柱 （9） 斜肢处共布置六个测点， 建筑主体结构上的钢人字柱 （4） 柱腿上布置四个测权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115392096 A 2点。 7.根据权利要求1所述的复杂大跨空间钢结构吊装及卸载施工分析方法， 其特征在于， 所述步骤4中， 施工跟踪监测包括位移 监测， 位移 监测包括变形最大点监测和大跨空间钢结 构整体变形评估监测， 具体如下： 变形最大点监测： 根据 各施工步骤的模拟结果， 选取各施工步骤的结构变形最大点， 布 置传感器以监测此类关键点的实时位移； 大跨空间钢结构的整体变形评估监测： 采用全站仪进行大跨空间钢结构的相对标高测 量， 大跨空间钢结构包括  36 榀主桁架 （1） ， 36  榀主桁架 （1） 的编号为A ‑1～A‑36， 在A‑13、 A‑15、 A‑17、 A‑18、 A‑20、 A‑22、 A‑24、 A‑26、 A‑28、 A‑30、 A‑32、 A‑35、 A‑1、 A‑3、 A‑5、 A‑7、 A‑9、 A‑ 10、 A‑11这19个编号对应的主桁架 （1） 悬臂端的压环梁 （10） 下部布置与全站仪相配合的棱 镜 （11） 。 8.根据权利要求1所述的复杂大跨空间钢结构吊装及卸载施工分析方法， 其特征在于， 所述步骤2的吊装方案中， 大跨空间钢结构的主桁架 （1） 采用分段安装方式： 首先将单榀主 桁架 （1） 在地面拼接组装， 组装完成并装配好索膜拉结构件后， 经由履带吊车起吊至指 定位 置， 主桁架 （1） 吊装完毕后， 吊装与其相连的外环梁、 内环梁、 压环梁 （10） 以及悬挑构件； 每 榀主桁架 （1） 吊至指定位置后通过支撑胎 架 （2） 、 钢人字柱 （4） 、 混凝土通 天柱 （3） 三点支撑， 为其传递竖向荷载； 每榀主桁架 （1） 的上弦梁 （6） 上设置4个吊点， 根据吊点位置及起吊过程模拟时主桁架 （1） 受力情况判断吊装过程中最大应力是否在合理范围内， 据此判断吊点设计是否合理； 主 桁架 （1） 的吊装方式为： 按照顺时针方向分区吊装。 9.根据权利要求1所述的复杂大跨空间钢结构吊装及卸载施工分析方法， 其特征在于， 所述步骤2中， 对吊装过程进 行施工全过程模拟分析时， 提取每一步骤的竖向位移云图和构 件应力云图， 获取最大竖向挠度值和最大构件应力值， 基于此判断受力和变形是否均在合 理范围内， 确定吊装方案是否合理。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115392096 A 3