大跨斜腿钢管桁架结构施工卸载监测技术研究

近年来，随着我国钢产量的增长以及人们对建筑的经济和美观的要求，大跨钢结构进入了飞速发展的时代。大跨空间管桁架作为钢结构的一大分支，以其优越的性能被广泛应用在工业厂房、大型体育场馆、会展中心、大型商场及火车站台中，甚至已成为一些地方地标性建筑与人文景观建筑的首选结构形式，但同时，结构建造与运维过程也面临更加复杂、困难的工程技术难题。

目前，大跨度空间管桁架结构我国尚无成文标准规范，因此桁架管壁一般设计的较薄，对施工阶段结构变形和稳定性的控制要求较高。同时，施工过程中存在大量贯口焊接，对结构材料影响较大，拼装、吊装及卸载过程中的振动、冲击及受力平衡均可能导致结构出现局部失稳或整体失稳的现象，结构施工安全风险较高。由于大跨度桁架结构多应用于人员密集的公共建筑屋盖，一旦发生安全问题，将造成群死群伤的严重事故。通过调查分析国内外出现的工程事故，多数桁架结构安全隐患主要出现在施工阶段，因此确保大跨空间管桁架结构施工过程安全的同时，实现高效建造施工是目前该领域急需解决的核心技术问题。

一般来说，钢结构施工卸载即钢结构临时支撑的卸载。其卸载过程中结构受力体系必然发生变化，因此为确保施工阶段的安全，必须对卸载各阶段结构的安全性进行模拟分析，也因此形成了通过结构仿真分析确定卸载安全性以及通过施工监控技术验证仿真计算可靠性这一基本原则。

图1入口雨篷施工现场

图2入口雨篷整体钢桁架轴测图

（a）                                  （b）

图3东侧临时支撑与西侧临时支撑

（a）东侧临时支撑；（b）西侧临时支撑

图4雨棚整体有限元模型及其约束

图5第三榀格构式主桁架有限元模型及其约束

2.2卸载过程计算

分析时重点考虑卸载前后两侧临时支撑以及桁架跨中的竖向位移以及组合应力的变化（图6~图9、表1、表2）。

图6卸载前桁架竖向位移

图7卸载后桁架竖向位移

图8卸载前桁架组合应力 

图9卸载后桁架组合应力

表1卸载前后关键位置的竖向位移变化mm

表2卸载前后桁架杆件组合应力变化MPa

（a）                                            （b）

图10红外靶标灯与视频位移计摄像头

（a）红外靶标灯；（b）视频位移计摄像头

表3?监测设备参数

3.2测点布置

根据仿真模拟计算结果选择3个节点作为位移监 测靶标的安装位置，3个靶标均安装在桁架南侧节点上，1号、2号靶标位于临时支撑处桁架节点上，3号靶标位于卸载前后竖向位移变化最大的跨中节点上。同时，在不与雨棚桁架连接的一号展厅支撑柱上安装一个基准点靶标，即4号靶标。由于摄像头视野的缘故，4号靶标离地约4?m高。4个靶标布如图11所示。摄像头监测视角如图12所示。

图11靶标布置示意

图12摄像头视角及监测的一榀桁架

图13卸载过程中桁架监测点位移变化

图14结果对比