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大型复杂钢结构施工过程模拟分析和监测预警技术及工程应用

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登记号:G20201021

所属行业:建筑业

学科分类:土木建筑工程;

关键词: 预警 施工过程监测 复杂钢结构 施工过程模拟分析 性能评估

绿色分类:其他资源效率提升;

  • 基本信息
成果名称: 大型复杂钢结构施工过程模拟分析和监测预警技术及工程应用
成果登记号: G20201021 学科分类: 土木建筑工程;
绿色分类: 其他资源效率提升; 项目关键词: 预警  施工过程监测  复杂钢结构  施工过程模拟分析  性能评估
推荐单位:

同济大学

成果所处阶段: 成熟应用阶段
合作方式: 合资合作, 成果所属行业: 建筑业
国家/地区: 中国 知识产权: 发明专利,其他
简介: 点击查看

该项目属于土木建筑领域,涉及到土木工程力学和金属结构学科。大型复杂钢结构在现代公共建筑中的应用越来越多,且通常体量庞大、体系复杂,传统的施工技术和施工模拟计算方法难以满足该类结构施工力学性态预测和施工过程安全控制的需要,导致该类结构施工事故时有发生。如何保证大型复杂钢结构的施工过程安全以及施工质量,实现对其施工过程的有效控制,是土木建筑领域亟待研究和解决的热点问题。项目组基于十多年来的大型复杂钢结构项目施工过程模拟分析和现场实时监测与数据分析的经验,对大型复杂钢结构施工过程模拟分析和监测预警技术进行了系统的理论研究和大量的技术实践,形成了一系列创新性成果。主要创新内容如下:(1)刚性大跨度钢结构施工过程模拟分析方法。根据大型复杂钢结构施工过程具有阶段时变性特点,提出了适用于刚性大跨度钢结构施工模拟分析的改进分步建模法,解决了传统分步建模法中不同施工阶段结构刚度矩阵阶数变换问题,提出了合理的新增构件定位原则。针对大型复杂钢结构整体吊装施工,提出了确定合理吊点位置的修正“random guess”流程分析法,以及适用于空间网格结构整体吊装施工所需最少吊点数量的计算公式;针对空间网格结构整体吊装施工过程不同步计算问题,提出了“non-synchronism limitation”整体吊装不同步计算流程,以及吊装过程中吊点不同步限值的计算公式。(2)张弦结构施工过程模拟与伺服施工分析方法。针对弦支穹顶结构施工过程分析,提出了改进的以初始应变为预应力输入方式的找力分析方法,并提出了修正的找力+找形联合计算方法;提出了基于温度补偿和找形分析的索力补张拉分析方法;针对弦支穹顶索撑节点抗滑移性能,提出了滑移力密度的概念和索撑节点滑移本构模型。对于轮式预应力钢结构,提出了张拉过程轮辐索预张力确定原则,并提出了该类结构旋转安装施工过程实时修正的矩阵转换分析算法。(3)大型复杂钢结构施工过程监测及预警评估方法。为实现对大型复杂钢结构施工结构系统的准确、及时地预警评估和和对施工过程的有效控制,针对大型复杂钢结构,提出了确定该类结构施工过程监测关键参数的选取原则和方法,并提出了静力和动力测点布置原则和方法;针对缺失监测数据,提出了系统的缺失数据补偿方法;针对补偿后得到的完善监测数据,提出了各阶段监测数据代表值提取方法,以及一、二次极值点和重要趋势转折点的提取方法;提出了确定大型复杂钢结构施工结构系统评估参数以及预警阈值的方法;系统提出了构件和结构两层次评估方法。上述研究成果已成功应用于上海南站、国家大剧院、重庆渝北体育馆等一系列大型复杂钢结构施工过程模拟分析和施工过程监测预警中,保证了各项工程施工过程的安全性和对施工质量的有效控制。基于上述创新点,项目组出版中文专著2部,发表论文40余篇,其中SCI收录2篇,EI收录7篇;获批软件著作权1项。

姓名: 罗永峰 性别:
出生日期: 2020-08-27 职务:
国籍(地区): 中国 联系地址: 上海市杨浦区四平路1239号
电子邮件: chengky@tongji.edu.cn
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