風載作用下大型鋼結構吊裝過程安全性分析.pdf

1、鋼結構由于鋼材優(yōu)良的力學與環(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用。但是，在鋼結構施工階段多采用預制構件，運輸?shù)浆F(xiàn)場進行吊裝施工，該階段鋼結構受力不同于設計使用階段，容易在自重與風荷載影響下，出現(xiàn)強度不足、失穩(wěn)等現(xiàn)象，造成工程事故。因此，為檢驗鋼結構吊裝安全性，需要對該階段的鋼結構進行強度和剛度驗算。
　　本文以我國某核電站外圍防護鋼結構SC結構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，對該結構吊裝安全性以及結構受風載影響下的響應進行了數(shù)值模擬，主要工作如下:
　　1.總結了風載影響下鋼結構吊裝安全性驗算問題
　　通過闡述鋼結構吊裝安全性隱患以及風載對結構的不利影響，說明進行風載影響下鋼結構吊裝安全性驗算的必要性。圍繞風致響應的研究現(xiàn)狀，介紹了風的基本特性與計算風工程的基本理論，為結構表面風壓模擬提供了理論依據(jù)。
　　2.分析了自重作用下結構吊裝安全性關鍵性問題
　　首先以

3、SC結構吊裝工程為背景，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，評估了該類結構吊裝安全性，給出了兩種吊裝方案下需要注意的關鍵問題，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、防變形桁架的設置問題、結構偏轉的改善問題;2）兩層整體吊裝階段中的網架腹桿設計問題、吊索仰角問題。
　　3.數(shù)值模擬了平均風與脈動風作用下的結構響應
　　根據(jù)風載特性，利用Fluent分別對僅考慮平均風與

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

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