工程施工中建筑结构受力性能分析

工程施工中建筑结构受力性能分析

陈洋

（西南油气田分公司安全环保与技术监督研究院  四川成都   610041 ）

【摘要】当前分析并设计建筑结构时，一般都是用已经建成的结构为分析研究的对象，但是没有考虑到建设过程中各种应力对结构的影响，会导致分析的结果产生误差。不同的结构形式，不同特点的建筑质量也提出了越来越多的要求。质量的保证是建立在技术的基础上的。

关键词：工程施工 受力性能分析

一、             前言

当我们对建筑结构受力进行研究的时候，一般都是在建筑施工结束之后，对建筑结构进行性能分析，主要可以通过施加负载的方法。但是如今，这种方法说研究的对象比较少，主要有矩阵叠加法以及刚度矩阵以此形成加载分层法、还有平面简化手算法和修正分层法四种方法。现如今，建筑施工中实际的受力关系非常复杂，只通过施加一次负载很难与实际情况相符合。所以，我们现在在建筑结构设计与分析时，不需要完整地把实际受力情况表现清楚。

二、国内外对施工中建筑结构的受力研究现状

近年来，经济飞速发展，工程建设也逐渐变得规模大、结构复杂，很多大型的钢结构及混合结构的复杂建筑物拔地而起，比如中央电视台新台址的主楼、浦东国际机场的航站楼、鸟巢等等。据国家有关部门的统计，我国的工程倒塌事故中有将近三分之二是在施工阶段发生的。技术人员探求其原因，发现这些建筑工程在设计的时候，没有考虑到施工时候的复杂情况，过多的吧注意力集中在未施工的设计阶段，这说明，曾经传统的施工方案已经无法满足现代建筑施工的需要了。

国外很多学者在对所有涉及建筑施工阶段的力学问题进行了很多的研究后总结出了力学分析的几点主要的目标：首先，需要对施工阶段中各个时期的内里和其引起的形变进行实时的测量分析，要保证在整个施工阶段中各个部件的承载处于一个合理的范围内，同时要保证足够的稳定性。还有一点就是要将施工时候的工程状态与实际时的数据与状态进行对比，分析得出施工对项目的具体影响，逐渐优化施工的方案，要保证工程的安全与稳定。

三、建筑结构受力分析的理论计算基础与有限元模型的建立

1、建筑结构受力分析的理论计算基础

人们在土木施工中通常使用ETABS、ANSYS以及SAP2000等等技术来有效得建立一种有限元模型，用这种模型来模拟施工阶段，施工项目的内力变化。但是施工过程十分复杂，通常会发生很多难以预料的事情，人为因素或者是随机发生的问题都会对模拟研究的结果产生影响，使得这种方法有着很大程度上的不足。所以，这些方法是否适用还需要研究。

2、有限元模型的建立

在建筑结构的分析中,需要通过构建有限元模型来解决。我们首先需要建立一个有梁和柱的单元，还有一个楼顶及屋盖的板单元等等在内的包括有建筑中的基础结构的单元。这些被称作为基础单元。我们开始空间结构的设计中，需要结合节电自由变化的程度，剪切所造成的影响的系数等等参数。我们通常采用了弹性薄板的理论来对我们说建立的基本单元进行模拟，而在考虑板单元弯曲的时候，只需要考虑节点力，但板单元发生形变的时候，面法线不变来处理等等方法来简化我们对实际施工阶段的分析。

四、常用的结构体系和一些结构的受力分析

1、常用的结构体系

框架结构经常使用于建筑施工中，它属于柔性结构，其特点就是水平布置非常灵活多变，大部分适用于小高层一类的建筑物中。

剪力墙结构具有很好地空间性，它不会发生很大的形变，同时它没有外露突出的结构，所以能够非常有效得对空间进行使用，比较常见的运用于民用高层建筑物。但是他也有缺点，比如它无法提供很大的空间，导致了建筑空间布局有很大的局限性，并且它的刚度很大，自振的周期非常短，所以地震作用大，大规模运用经济性不好。所以，由剪力墙所组成的很多结构中，抗震能力都不强，建筑的高度受到了很大的限制。

2、大跨度刚性结构的受力分析

大跨度刚性结构施工预变性的确定受多方面原因的影响，特别是结构安装过程以及施工时候的负荷。在实际操作的时候，结构成型时将会与设计方案有偏差，人们早就知道了在桁架拼装的时候需要有预起拱的过程，但是当我们在进行大跨度的钢结构施工时，由于跨度十分大，结构非常复杂，它所受到的的P-Delta效应的干扰也会增加，所以我们需要通过力学模拟等等来确定结构的实际情况，做好万全的准备，减少其对结构的影响。

目前，大跨度的钢结构的受力分析主要有支座位移法、千斤顶单元法、间隙单元法等等。支座位移法是将支座进行强制的位移来实现模拟，从而进行受力分析的。程序的实现十分简单，但是无法准确得模拟瞬时的变形力，模拟的准确性较差。千斤顶单元法是把ANSYS软件中的两个单元在一起并联，它们两个单元点的线位移可以随意的组合在一起，从而形成了一个新的单元。其中的LINK10单元可以提供无限大的可以模拟千斤顶作用的轴向刚度，而另一个单元BEAM4，可以模拟千斤顶的抗弯力。大跨度拱结构的建筑物有着非常复杂的结构组成，我们需要通过很准确的模拟分析，才可以结合实际对他的受力性能进行准确的分析。

五、组成受力构件的主要材料对环境的影响

受力构件所处的环境对受力构件也有着很大的影响，主要通过耐久性来表示。其耐久度分为3级，1级为室内干燥环境要求，可由粉刷或油漆防护，2级为露天高温高温环境的要求，而3级是沿海高腐蚀性环境的要求，需要用到抗腐蚀性和除冰盐的构件。

六、总结

总之，关于力学性能的分析不仅能提高施工的质量，还能节省材料的使用，提高安全性能，保障施工的合理性，在施工中做出一个合理的经济的设计具有长远的意义，在今后的施工中仍要对受力性能进行不断的探索。

参考文献：

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[2]李良,高日.  大跨预应力活性粉末混凝土张弦梁结构[J]. 建材技术与应用. 2003(05)

[3]姜正荣,王仕统,魏德敏.  一维张弦梁结构预应力的取值方法[J]. 建筑科学. 2007(07)