钢网架卸载方案及计算分析

第1章 概述 ........................................................................................................... 3 第2章 拔杆受力分析 ........................................................................................... 5 2.1 格构式拔杆验算 ......................................................................................... 5 2.1.1 整体稳定性计算 ................................................................................. 5 2.1.2 刚度验算 ............................................................................................. 6 2.1.3 单肢强度验算 ..................................................................................... 6 2.1.4 单肢稳定性验算 ................................................................................. 7 2.2 拔杆计算 ............................................................................................. 8 2.2.1 两端按铰接 ......................................................................................... 9 2.2.2 弯矩Mx和My作用 ............................................................................. 9 2.3 钢丝绳验算 ................................................................................................. 9 2.4 揽风绳验算 ............................................................................................... 10 2.5 小结 ........................................................................................................... 11 第3章 网架结构卸载的过程及验算 ................................................................. 12

3.1网架卸载阶段验算 ................................................................................ 12

网架的就位与卸载注意事项 ....................................................................... 20

第1章 概述

1、 网架为复杂大跨、多曲面异形钢屋盖，结构型式为焊接空心球节点四角锥网架，网格尺寸为 左右不等。南北向跨度为------，东西向跨度------，最高处标高为----, 最低处标高为-----。网架投影面积为-----，展开面积为-----㎡，网架矢高为----- m，由中心向四周变薄。网架结构总重量约----吨，其中室内部分网架重量约为-----吨。网架结构中杆件重量约为------吨，其中最大规格杆件为------，最小规格杆件为------；焊接球重量约为------吨，其中最大球径为：-----㎜，最小球径为-----㎜。支撑型式为室内部分有-----个周边支撑柱，室外有4个落地支撑点， 如图1所示。

图1 网架俯视图、侧视图

2、网架卸载的施工图的计算分析是依据中国建筑西南设计研究院的原网架图纸,在保证网架原有使用功能受力的基础上，增加了网架卸载施工过程中各阶段不利工况分析。通过各阶段不利工况组合分析，分别对下列情况进行验算：

1、重新对拔杆受力进行分析：依据分析，得出拔杆卸载工况、拔杆卸载过程中某拉葫芦失效工况下网架对拔杆的作用力，验算拔杆受最不利工况下的作用力时的强度及刚度，以保证网架卸载过程中拔杆的安全。

2、网架结构的验算。网架在满足原有使用功能下，对网架第一至七卸载阶段分别分析验算拔杆同步卸载工况、拔杆不同步卸载工况、拔杆同步和不同步卸载过程中某拉葫芦失效工况及其卸载工况的受力，得出网架变形、网架杆件应力、拉压杆变号的变化，以增加保证网架的刚度及强度及各工况提升过程中网架结构自身安全。

第2章 拔杆受力分析

井字格构式拔杆采用高度为3m/每节，截面为1800mm×1800mm，四肢为Φ140mm×5mm钢管组合而成，上端借助揽风绳体系稳定，下端搁置在32A，40A工字钢组合的转换梁上。见图2.

拔杆底部转换梁及拔杆计算模型 图2

格构式拔杆按照最大承载力40吨验算，式拔杆按照27.4吨验算，在以后的验算中拔杆受力相应不超过其最大承载力。

2.1 格构式拔杆验算

拔杆用于提升，且受力对称，故可简化为格构式。计算模型为轴心受压力学模型。 2.1.1 整体稳定性计算

An4(D2d2)3.1421302)8478mm24 An8478A单2119.5mm244

因为X轴和Y轴都是虚轴，且拔杆截面积特性中心对称，故：

lxly1800r900r 2r为lx的误差值且为正值，略去偏安全。

xyL3000033.33 lx900λ取缀条L50×4.0角钢截面积At=331.5㎜²，回转半径it=15.4㎜。

oxoyL300062.86iox47.762

oxx240A单2119.533.3324035.13oy At687.5查表得φ=0.667 Fmax(406)79.7N/mm2 An0.6678478整体稳定性满足要求。 2.1.2 刚度验算

max35.13

整体刚度满足要求。 2.1.3 单肢强度验算

F单肢（10+1.5）53.17N/mm2190A单2119.5

单肢强度满足要求。

2.1.4 单肢稳定性验算

ioxioy11D2d21402130247.762mm 44L3000oxoy62.86

iox47.762查表得φ=0.792

Vp100KNfy847821523521444N23585235RZRsin(60)=120sin(60)=104KNF单肢153.1767.13N/mm2 A单0.792单肢稳定性满足要求。

2.1.4.1 缀条计算

作用在柱上的剪力：

VAF85fy847821523521444N 23585235缀条内力为：

NtV1V1 ncos180010.514 ，对双斜缀条n = 2，cos22218003000 Nt2144410429N

2折减系数为： yo0.60.0015缀条验算

tlt1800113.7；t0.3608 itfy2350.60.00150.095 235235Nt1042987.2N/mm2mm2 tAt横缀条也采用L50×4.0，可不必验算。

因力学模型简化，连接钢板及连接螺栓可不必验算，如若验算可选取拔杆发生屈曲时受力进行计算。

E.36a工字钢强度计算：

ｐ Ａ Ｂ ｐ

0.977米

2.6米 4.5米

受 力 示 意

MmaxMAMBpM100KNm97.7KN•m Vp100KN

0.977米

36a的工字钢 Wx = 875㎝3 ；㎜=0.01m。

IX=30.7㎝=0.307m ；ｂ=ｄ=10SM106111.7N/mm2f=mm2 3Wx87510VSS10010332.576pa=32.57N/mm2fv=125mm2 tIxb36a工字钢强度满足要求。 网架结构卸载满足要求。

吊点的数量和位置经过网架卸载验算，通过。

2.2 拔杆计算

拔杆规格：φ299x16；Q345B；最大压力N=274KN；高度H=20m；截面面积A=14217.9mm2；惯性矩I=1428800mm4；Wnx、Wny净截面抵抗

矩1510484.4mm3；回转半径i=100.2mm；钢材强度设计值f=290N/mm；圆钢管截面塑性发展系数rx=1.15，ry=1.15。 2.2.1 两端按铰接

仅柱顶有揽风绳时长细比λ=20000mm/100.2mm=199.6>150，不满足要求，采取措施中间加两层揽风绳。

中间加两层揽风绳时：

λ=20000mm/3/100.2mm= 66.5<150；（满足）。 2.2.2 弯矩Mx和My作用

假定受力处水平X,Y向都倾覆500mm

MxMy274000137000000N•mm；

NMxMyf； A(rxWnx)(ryWny)NMxMy177N/mm2290N/mm2 A(rxWnx)(ryWny)满足要求。

平面外稳定计算满足要求。

2.3 钢丝绳验算

施工现场钢丝绳破坏拉力估算按式

xyL3000027.27 lx1100式中：P破-------破断拉力N d ------钢丝绳直径㎜

现场采用钢丝绳d=28㎜，6×19+1的钢丝绳施工现场破断拉力估算按式

P破=500d2500

钢丝绳的允许拉力按式

允许拉力=破断拉力×修正系数39.2T0.855.55T安全系数6

采用机械驱动时安全系数取5—6；

2.4 揽风绳验算

由于风荷载产生的揽风力W1为W1KWOF

设网架受风荷载引起的拔杆顶部力W2为W2KWOF 由于拔杆偏差所产生的揽风力（网架移位阶段）设总的水平揽风力为：

1eQeq2W1W2TH

揽风绳的挠度计算：

SP1fP18f或18S

2P破=500d500 或按式

作揽风绳时系数取3.5。

7.8t2.2t3.5

小结

从以上对拔杆、钢丝绳、揽风绳重新分析后可看出：

1）格构式拔杆在受40t压力作用下的强度、刚度都满足要求，整体稳定性、局部稳定性也满足要求。

2）拔杆在受最大压力27.4t力作用下强度、刚度和稳定性满足要求。

3）地锚、钢丝绳、揽风绳的强度都满足要求。

第3章 网架结构卸载的过程及验算

结构计算采用空间网架结构分析设计程序SFCAD2006,MSTCAD2005。见图3.

网架卸载前拔杆平面及三维图 图3

网架结构卸载的验算是对网架的七个卸载阶段，在网架自重及卸载时动载系数1.1的作用条件. 3.1网架卸载阶段验算

3.1.1 室内架在提升完成后，此时的整体网架处于于设计标高，为使网架整体内力暂不分配，可先安装支座部位球和杆件，

网架支座处球和杆件安装 图4

3.1.2待支座处球和杆件全部安装完成后，可再次将网架提升略高30㎜-50㎜,利用千斤顶支撑于两侧 见图5

高于设计30㎜--50㎜ 网架支座千斤顶与焊接球距离示意 图5

3.1.3 以上工作充分完成后，为使网架卸载后达到最佳设计状态、网架接触支座时能更有效进行应力释放和内力重分配，应对当天的气象提前查询，保证温度、风向和风速在网架设计值内，同时检查各拔杆吊点及各反力点受力状况、检查各应变仪完好性及数据采集箱电源接通状况和传输状态，检查格构式拔杆的各应力监测点和电源、线路、终端设备的状态和数据分析软件的完好性，有必要的对所有参加网架卸载过程相关人员进行详细的技术交底和注意事项。做好相关交底工作，即可进行网架的卸载工作。根据网架在卸载状态下力学模型分析结果，开始实施网架第一阶段卸载 ,具体卸载点见下图 图7

网架卸载第一阶段平面及三维图 图7

第一阶段卸载各工况最不利验算列表与统计表

钢材验拉杆控压杆控Z向最大算强度制最大 制最大 变形量(N/mm) 长细比 长细比 （mm） 251 251 251 150 150 150 150 150 150 -2.9 -4.3 -3.1 最大拉最大压卸载点应力比 应力比 反力 0.13 0.16 0.14 -0.36 -0.49 -038 满足 满足 满足 验 算结 果 满足 满足 满足 同 步 不同步 拉葫芦失效 最大拉应力比 最大压应力比

3.1.5网架在完成第一阶段卸载后应停止30-60分钟，此时周边支撑的网架支座与球接触且并未完全受力，网架杆件内力还不能完全释放，在此时间内主要对各监测点传输的数据进行初步与计算模型分析得出的数据对比，检查各测量点得出坐标、偏移和高程的数据，调整

周边临时支撑网架的千斤顶和未进行卸载拔杆吊点的受力状态,检查拔杆自身垂直，在完全合格后可进行第二阶段网架卸载工作。见图8

网架卸载第二阶段

网架第二阶段卸载平面与三维图 图8

第二阶段卸载各工况最不利验算列表与统计表

钢材验拉杆控压杆控Z向最大算强度制最大 制最大 变形量(N/mm) 长细比 长细比 （mm） 251 251 251 150 150 150 150 150 150 -2.5 -4.0 -2.9 最大拉最大压提升点应力比 应力比 反力 0.27 0.29 0.32 -0.43 -0.47 -0.63 满足 满足 满足 验 算结 果 满足 满足 满足 同 步 不同步 拉葫芦失效

最大拉应力比

最大压应力比

3.1.6 网架第二阶段卸载完成时，按第一阶段程序工作流程检查合格并确认后,进行第三阶段网架卸载工作。见图9

网架卸载第三阶段

网架第三阶段卸载平面与三维图 图9

第三阶段各工况最不利验算列表与统计表

钢材验拉杆控压杆控Z向最大算强度制最大 制最大 变形量(N/mm) 长细比 长细比 （mm） 251 251 251 150 150 150 150 150 150 -10.1 -12.0 -12.0 最大拉最大压提升点应力比 应力比 反力 0.32 0.36 0.41 -0.46 -0.56 -0.68 满足 满足 满足 验 算结 果 满足 满足 满足 同 步 不同步 拉葫芦失效

最大拉应力比

最大压应力比

3.1.7网架第三阶段卸载完成时，按第一、二阶段程序工作流程检查合格并确认后,进行第四阶段网架卸载工作。见图10 网架卸载第四阶段

网架第四阶段卸载平面与三维图 图9

第四阶段各工况最不利验算列表与统计表

钢材验拉杆控压杆控Z向最大算强度制最大 制最大 变形量(N/mm) 长细比 长细比 （mm） 251 251 251 150 150 150 150 150 150 -13.0 -16.0 -13.0 最大拉最大压提升点应力比 应力比 反力 0.15 0.18 0.49 -0.55 -0.63 -0.70 满足 满足 满足 验 算结 果 满足 满足 满足 同 步 不同步 拉葫芦失效

最大压应力比

最大压应力比

3.1.8网架第四阶段卸载完成时，暂停卸载，进行前四个阶段的数据汇总，此时网架应力已基本释放完全，内力经过四次重分配后已接近设计状态，在重新检查合格并确认后,进行第五阶段、第六、第七阶段网架连续卸载工作。见图11

网架卸载完成平面与三维图 图11

拔杆卸载顺序及各阶段卸载累计位移控制（单位mm）

第一阶段 0 0 0 完全 卸载 0 0 0 0 完全 卸载 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 完全 卸载 完全 卸载 完全 卸载 第二阶段 -6 -7 -6 -11 -11 -11 -11 -10 -14 -14 -12 -9 -12 -8 -14 -13 -8 第三阶段 -11 -14 -11 -23 -25 -25 -23 -3333 -18 -29 -30 -25 -17 -24 -15 -26 -25 -15 第四阶段 -15 -19 -15 -32 -36 -36 -32 -25 -42 -41 36 -22 -33 -21 -36 -35 -21 第五阶段 -19 -26 -19 -42 -48 -48 -42 -32 -56 -57 -48 -28 -44 -27 -47 -46 -27 第六阶段 -22 -30 -22 -50 -57 -57 -50 -37 -66 -67 -57 -32 -51 -31 -55 - -31 第七阶段 -26 -35 -26 -58 -67 -67 -58 -43 -77 -79 66 -37 -60 -36 - -63 -36 卸载 完成 -28 -38 -28 -63 -73 -73 -63 -46 -84 -86 -72 -40 -65 -39 -70 -68 -39 拔杆1 拔杆2 拔杆3 拔杆4 拔杆5 拔杆6 拔杆7 拔杆8 拔杆9 拔杆10 拔杆11 拔杆12 拔杆13 拔杆14 拔杆15 拔杆16 拔杆17 拔杆18 拔杆19 拔杆20 拔杆21 拔杆22 拔杆23 拔杆24 拔杆25 拔杆26 拔杆27 拔杆28 完全 卸载 完全 卸载 完全 卸载 完全 卸载 完全 卸载 完全 卸载 ------ 网架的就位与卸载注意事项

1. 网架的就位

网架分阶段提升组装完成到柱点位置后，要校正整个网架的轴线尺寸。首先校正起吊拔杆的轴线尺寸，校正完毕后利用拔杆对网架的轴线进行校正。

（1）事先对混凝土柱顶轴线、标高进行复测，发现有问题按规范设计要求进行处理，直到达到满足规范要求。

（2）将支座过渡板、空心球放在柱顶上，分别按图安装上与空心球相连的的网架杆件，使网架初步稳定在周边柱上。

（3）网架对接及补装杆件完成后，应将整块网架进行轴线调整，网架再次提升30~50mm，然后缓慢下落，在此过程中各个支座要详细检查位移值、标高值，检查无误后将支座过渡板固定安装。 （4）网架安装应注意支座的受力情况，网架支座的施工应严格按照设计要求和产品说明进行。支座垫板、限位板等应按规定顺序和方法

安装。

2. 卸载

（1）卸载的顺序

网架卸载在外围网架安装完成后分两个阶段进行。第一阶段：对外围距离支座较近的10组拔杆进行卸载。第二阶段：余下拔杆进行同步卸载，对不同点按不同的位移值控制卸载的幅度，分七次完成。

（2）拆卸时应注意同步，逐步的拆卸，防止应力集中，使网架产生局部变形或使局部网格变形。