钢结构施工变形预调值及方法探究

钢结构施工变形预调值及方法探究

陈子娟张文健

陈子娟张文健（九江学院江西九江332005）

摘要：施工的目标位形是钢结构设计的位形。钢结构设计位形一般不能作为确定构件加工和安装位形生物直接依据。施工中为了保证工程的顺利进行，需要对结构设置变形预调值。本文主要介绍了钢结构施工变形预调值的基本内容，对其确定方法做了简要的探究。用于计算施工钢结构变形预调值的方法主要就是迭代法，不同的迭代方法适用于不同施工方法中结构的预调值。

关键词：钢结构施工；变形预调值；迭代法

1引言

一般情况下，建筑工程竣工后都与设计的尺寸上多少存在一定的偏差。建筑施工若按照设计的位形进行施工，也就是设计的位形作为建筑结构安装的起初位形，在建筑竣工后可能会导致建筑的实际位形不能满足建筑学的功能要求，严重时会造成建筑物的大变形从而导致周围的一些结构无法进行安装，或者一些功能无法实现。这就要求建筑工程师以及施工工作人员对钢结构建筑进行变形预调值计算，尤其是对于那些大型的建筑物。在建筑工程设计与施工的过程中，要求施工的结构必须对建筑位形进行控制，以便建筑构件实际的位形与设计的位形相吻合。其控制措施主要就是设置变形预调值，对于偏移的位形进行校正，达到设计位形与实际的位形相吻合的目的。

2钢结构施工变形预调值的基本内容

2.1位形的主要种类

设计位形就是建筑设计师设计建筑的几何位形，在设计过程中，建筑设计师在考虑建筑结构自重、机电安装设备等负载的作用所产生的变形，在建筑竣工后所要求的几何位形。

一次成型位形：运用传统的分析方法所得到的位形就是此种位形，即在没有考虑施工过程的影响下，只是通过数值分析钢结构一次成型并且是负载施加一次所得到的位形。

初始位形：在不设置变形预调值的情况下，结构施工的初始位形便是设计位形。依据初始位形就可以得到构件的安装位形。

分步成型位形：在数值模拟分析下和施工影响的情况下，构件按照施工步骤一次建立、一次加载分析所得的的位形及时分步成形位形。偏差较大的为超静定结构，但是静定结构的偏差就比较小。依据设计位形可以作为建筑构件安装的初始位形，在进行设置变形预调值后分步成型位形才能够与设计位形相吻合。

构件加工位形：是与构件安装位形一致的、各施工部构件的加工位形。为了不给构件的安装带来困难和麻烦，施工构件的加工位形要使构件安装位形的一致。次结构要与主结构的安装相一致，必要时采取一定的措施来改善主体结构所引起的变形。

目标位形：为了保证建筑结构的几何形状，以及在施工中不引起较大的结构变形，建筑施工必须把设计位形作为目标位形，这也是建筑师在竣工验收时期望得到的结构位形。对于高层建筑，造成建筑结构几何变形的主要原因就是施工中不断导致结构产生各种方向的几何变形，在竣工后就会产生高层建筑几何变形非常严重。所以，将设计位形看做目标位形对工程进行质量控制是十分必要的。

构件安装位形：已施工完成部分变形后得到的位形或者是各施工部构件的安装位形。施工中为了更好的控制结构位形，各种构件必须在特定的位形上进行安装，否则就会造成设计位形与实际位形产生严重的偏差。

2.2构件变形预调值

同一结构采用不同的施工方案其变形预调值也不同，这是为了让成型位形与设计位形相一致。例如满堂脚手架施工法运用于悬臂梁的施工中，其建筑构件可以认为是落架至设计位形同时安装，这时结构的变形预调值相当于通常所讲的预拱值。在结构预调后的位形上，建筑构件的长度就是加工长度，与设计长度的差值等于加工预凋值；同理，在预调后的位形上，构件节点的坐标即为实际的安装坐标，与设计坐标的差值等于安装预调值。采用满堂脚手架施工法的构件的加工和安装位形与悬伸施工法不同，两种情况下变形预调值的大小也不同，所以，笔者总结出其变形预凋值与施工方案有着十分密切的相关性。

3变形预调值的计算方法

一般迭代法就是反号把结构在自重以及负载的作用下的变形值加到设计的位形中，这样就可以得到建筑钢结构的安装位形和构件加工位形，也就是初始位形，，变形预调值就可以算出来。另外，一些非线性因素也会影响到变形预调值的确定，例如自然因素、认为因素。这样的情况就可以通过取预调值的近似值来进行估算，或者反复的迭代来确定偏差。具体的步骤就是：首先给定设计位形，其次是通过设计位形来确定初始位形，然后进行反复的迭代来精确初始位形，最后在出师位形的基础上进行荷载的施加，将变形后的位形与设计位形进行对比，若偏差在允许的范围内，则可确定变形预调值。

常用的计算变形预调值的方法还有正装迭代法。此方法适用于桥梁施工中出现位形变化的情况。主要步骤就是：对实际工程进行跟踪性分析，逐步对结构施加荷载，在此过程中分析结构的应力变化所导致的变形。在对钢结构进行计算时主要步骤就是：按照施工方案对全程的施工进行跟踪，这样就得到了实际建筑物的位形变形，然后再把此变形位形反号加到设计的位形上，便得到了初始位形，进而可以确定构件安装预调值以及构件加工的预调值。这种方法的非线性比较强，计算精度比一般迭代法要高。

4结语

对我国建筑领域中所出现的问题还需要我们进一步探索。实际的工程施工中，处了要对理论的结构变形进行分析外，还要对施工场地的情况进行实地的勘查监测，来校正理论分析的结果。各种变形预调值的计算方法还需要不断的完善创新，以便提高建筑施工的工程质量。

5参考文献

[1]张慎伟，张其林，罗晓群，吴杰.双向张弦桁架结构施工过程跟踪计算理论与应用.西安建筑科技大学学报（自然科学版），2009（3）.

[2]崔楠.超高层钢结构施工测量监理技术.建设监理，2009（07）.

[3]田广宇，郭彦林，王昆，张博浩.宝安体育场刚性受压环位形偏差对车辐式张拉结构成型状态的影响研究.施工技术，2010（08）.

[4]郭彦林，王昆，王小安，赵思远，邓静芝，何国民，梁建文.基于结构目标位形的找形分析及预应力张拉控制方法.施工技术，2009（11）.

[5]郭彦林，刘学武，刘禄宇，张庆林.CCTV新台址主楼钢结构施工变形预调值计算的分阶段综合迭代法.工业建筑，2007（09）.

[6]郭彦林，田广宇，周绪红，陈国栋.大型复杂钢结构施工力学及控制新技术的研究与工程应用.施工技术2011（01）.