环状八边形钢结构屋盖安装稳定性分析论文_周敬,刘万胜

摘要：本文主要介绍了45米跨的环状八边形钢屋盖的安装方法及安装过程的稳定分析。在安装时由于没有采用对称同时施工，因此安装过程结构是否发生倾覆是最需要考虑的安全因素，施工单位利用有限元程序对施工过程进行了分析，保证了施工顺利进行

1.工程概况

1.1 钢屋盖概况

某室外娱乐项目主体四周为劲性混凝土框架结构，顶部为一个45米跨度的不规则八边形钢屋盖，如图1所示。

钢屋盖结构整体分为环状钢箱梁和辐射钢箱梁两类构件，环状钢箱梁分为三道，最中心部位为圆环钢箱梁GXL3a，二层环形钢箱梁为不规则八边形GXL2，最外层为支撑于外部劲性钢柱的GXL4。辐射钢箱梁分两种，一种为八根连接中心环和劲性柱的通长辐射钢箱梁GXL3，一种为连接中心圆环与二层环以及二层环和外层环的次级辐射钢梁GXL1。

钢屋盖为类似穹顶形状，中部高四周低，中心圆环顶标高比外侧钢箱梁顶标高约高3.494m。

1.2钢屋盖安装方法

钢屋盖安装高度距施工地面约19米。结构施工时，先由汽车吊安装四周劲性钢柱及钢梁，使周边框架基本完成（预留出吊车进出通道）如图2所示。然后再进行钢结构屋盖的安装。钢屋盖首先将最外侧的环状钢箱梁GXL4安装就位，然后搭设中部支架，安装中心压力环钢梁，如图3所示。

接下来安装两根较近的通长辐射钢箱梁及二者之间的中部环梁和次级辐射梁,待该区域安装完成后，再安装对称部位的通长辐射钢箱梁以及相应区域其他构件。此时整个结构已经能自主受力。以此类推，完成八根辐射钢梁以及四片较小区域的屋盖安装，最后安装四片较大区域屋盖，如图4所示。

所以在安装过程中，中心压力环钢梁的安装时需要搭设临时辅助支架，辅助支架在屋盖未能形成整体结构时，所受荷载会一直变化，需要验算其承载力。同时通长辐射钢箱梁及小片区域安装时结构的稳定性也需要分析。

2.钢屋盖安装稳定性分析

屋盖安装时由于支架与中心环之间的接触属于简单支撑，仅对中心环提供垂直向上的支撑力，并不能限制中心环的各方面移动。因此在模拟屋盖各区域安装时稳定性时不考虑支架的影响，仅仅将支架简化为四个滑动支点（模型如图5）。但滑动支座仍能给上部结构提供竖直方向约束，相比于实际的接触点仍不是最真实的模拟，因此在分析过程中要重点考察各支点的支反力情况，一旦某支点出现向下支反力，也及中心环有向上运动的趋势，则该结构即属于不稳定，安装方法不合理。分析采用有限元软件进行。

（1）区域1屋盖安装稳定分析

区域1安装结构模型如图5。安装后四支点支反力情况如图6，具体数据见表1。由表1可以看出，区域1主要重量由支点3和支点69承担。支点11和支点70在中心圆环偏心的影响的作用下支反力增加很小，这与实际情况时吻合的。同时整个支反力都是向上的，因此整个结构是稳定的。