晶体结构空间群表

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晶体结构空间群表优质资料(可以直接使用，可编辑优质资料，欢迎下载）Symbolsofthe230CrystallographicSpaceGroups晶系(Crystalsystem)点群(Pointgroup)空间群(Spacegroup)国际符号(HM)圣佛利斯符号(Schfl.)三斜晶系1C1P1

CiP

单斜晶系2P2P21C2

mPmPcCmCc

2/mP2/mP21/mC2/mP2/cP21/CC2/c

正交晶系222P222P2221P21212P212121C2221C222F222I222I212121mm2Pmm2Pmc21Pcc2Pma2Pca21Pnc2Pmn21Pba2Pna21Pnn2Cmm2Cmc21Ccc2Amm2Abm2Ama2Aba2Fmm2Fdd2Imm2Iba2Ima2

mmmPmmmPnnnPccmPbanPmmaPnnaPmnaPccaPbamPccnPbcmPnnmPmmnPbcnPbcaPnmaCmcmCmcaCmmmCccmCmmaCccaFmmmFdddImmmIbamIbcaImma

四方晶系4P4P41P42P43I4I41

PI

4/mP4/mP42/mP4/nP42/nI4/mI41/a

422P422P4212P4122P41212P4222P42212P4322P43212I422I4122

4mmP4mmP4bmP42cmP42nmP4ccP4ncP42mcP42bcI4mmI4cmI41mdI41cd

2mP2mP2cP21mP21cPm2Pc2Pb2Pn2Im2Ic2I2mI2d

4/mmm

三方晶系3P3P31P32R3

PR

32P312P321P3112P3121P3212P3221R32

3mP3m1P31mP3c1P31cR3mR3c

mP1mP1cPm1Pc1RmRc

六方晶系6P6P61P65P62P64P63

P

6/mP6/mP63/m

622P622P6122P6522P6222P6422P6322

6mmP6mmP6ccP63cmP63mc

m2Pm2Pc2P2mP2c

6/mmm

立方晶系23P23F23I23P213I213

mPm3Pn3Fm3Fd3Im3Pa3Ia3

432P432P4232F432F4132I432P4332P4132I4132

3mP3mF3mI3mP3nF3cI3d

mmPmmPnnPmnPnmFmmFmcFdmFdcImmIad

1P12P-13P24P215C26Pm7Pc8Cm9Cc10P2/m11P21/m12C2/m13P2/c14P21/c15C2/c16P22217P222118P2121219P21212120C222121C22222F22223I22224I21212125Pmm226Pmc2127Pcc228Pma229Pca2130Pnc231Pmn2132Pba233Pna2134Pnn235Cmm236Cmc2137Ccc238Amm239Abm240Ama241Aba242Fmm243Fdd244Imm245Iba246Ima247Pmmm48Pnnn49Pccm50Pban51Pmma52Pnna53Pmna54Pcca55Pbam56Pccn57Pbcm58Pnnm59Pmmn60Pbcn61Pbca62Pnma63Cmcm64Cmca65Cmmm66Cccm67Cmma68Ccca69Fmmm70Fddd71Immm72Ibam73Ibca74Imma75P476P4177P4278P4379I480I4181P-482I-483P4/m84P42/m85P4/n86P42/n87I4/m88I41/a89P42290P421291P412292P4121293P422294P4221295P432296P4321297I42298I412299P4mm100P4bm101P42cm102P42nm103P4cc104P4nc105P42mc106P42bc107I4mm108I4cm109I41md110I41cd111P-42m112P-42c113P-421m114P-421c115P-4m2116P-4c2117P-4b2118P-4n2119I-4m2120I-4c2121I-42m122I-42d123P4/mmm124P4/mcc125P4/nbm126P4/nnc127P4/mbm128P4/mnc129P4/nmm130P4/ncc131P42/mmc132P42/mcm133P42/nbc134P42/nnm135P42/mbc136P42/mnm137P42/nmc138P42/ncm139I4/mmm140I4/mcm141I41/amd142I41/acd143P3144P31145P32146R3147P-3148R-3149P312150P321151P3112152P3121153P3212154P3221155R32156P3m1157P31m158P3c1159P31c160R3m161R3c162P-31m163P-31c164P-3m1165P-3c1166R-3m167R-3c168P6169P61170P65171P62172P64173P63174P-6175P6/m176P63/m177P622178P6122179P6522180P6222181P6422182P6322183P6mm184P6cc185P63cm186P63mc187P-6m2188P-6c2189P-62m190P-62c191P6/mmm192P6/mcc193P63/mcm194P63/mmc195P23196F23197I23198P213199I213200Pm-3201Pn-3202Fm-3203Fd-3204Im-3205Pa-3206Ia-3207P432208P4232209F432210F4132211I432212P4332213P4132214I4132215P-43m216F-43m217I-43m218P-43n219F-43c220I-43d221Pm-3m222Pn-3n223Pm-3n224Pn-3m225Fm-3m226Fm-3c227Fd-3m228Fd-3c229Im-3m230Ia-3d同济大学土木工程学院博士学位论文大型空间钢结构整体吊装施工方法与控制参数研究姓名：遇瑞申请学位级别:博士专业:土木工程施工指导教师：罗永峰20080601摘要摘要大跨度钢结构屋盖体形庞大、体系复杂，其结构设计与施工安装是相辅相成、紧密结合的。结构设计的过程中应使得大跨度钢结构构件满足强度、稳定等要求并应考虑施工的可能性及方便性，施工安装则应该在实现大跨度钢结构的优雅外观,满足其建筑的美学功能的同时，保证其设计预计的几何和构造条件。整体吊装法包括整体吊升法、整体提升法和整体顶升法,是目前大跨度钢结构普遍采用的一种新型施工方法。与早期的高空散装法以及分条、分块的安装方法相比，整体吊装施工方法具有作业安全、工期短以及费用低等优点.因此，本文将整体吊装法作为研究的重点.本文总结了大跨度空间钢结构在采用整体吊装方法施工时需要解决的关键性技术问题。对于一些可以通过先进的施工技术以及现有的计算程序可以解决的问题，阐述了相应的解决方法；而对于那些目前处理方法不是很完善，必须采用新的计算方法，选择合理的控制参数进行分析验算的问题，指出了目前研究方法的不足之处，并在此基础上确定了本文所要解决的关键问题一采用整体吊装法施工的大跨度空间钢结构施工过程中的参数控制问题，即吊点数量和位置的确定以及同步性控制的问题.本文详细介绍了目前在进行施工力学问题分析时可以采用的四种方法以及相应分析方法的适用范围和局限性。根据采用整体吊装方法施工的大跨度空间钢结构在施工过程中的特点,指出了结构在施工状态与设计阶段的力学分析之间存在的“四点差异",并结合所研究问题提出了本文拟采用的力学分析方法。本文以国外确定履带式起重机运行轨迹的计算流程“randomguess”为基础,并考虑钢结构整体吊装过程中吊点问题的特点,提出了用于确定并优化吊点的修正的“randomguess”计算流程.以一榀空间桁架为计算模型,利用修正的“randomguess''流程分析计算结构的最少吊点数量及最优位置，将计算结果与确定简单梁构件吊点位置的传统分析方法得到的结果相比较，说明了修J下的“randomguess”计算流程是一种较好的解决结构吊点问题的分析方法,并得出解决单榀空间桁架吊装过程中吊点问题的相关结论.摘要本文选取四角锥体系网架为计算模型，以结构形式、跨度、附加荷载及吊点的设置方式为主要影响因素，以结构构件的应力比和结构挠度为评价指标,分别分析各个因素对结构在整体吊装过程中所需要的吊点数量的影响。为了综合分析各因素的影响,以正交理论为准则,建立48种标准网架计算模型，并采用修正的“randomguess"流程,计算各个标准网架采用整体吊装方法施工时所需要的最小吊点数量。以最小二乘法为理论基础，采用Matlab编制程序,对已有的计算结果进行线性回归,得出了大跨度网架在采用整体吊装法施工过程中所需要的最少吊点数量的计算公式。本文针对吊点不同步问题可能对结构自身受力的影响，提出了大跨度网架结构整体安装施工过程中吊点提升不同步限值的计算分析流程“non-synchronismlimitation”。以跨度、吊点的设置方式、吊点的数量以及相邻吊点间距离为影响因素,分别分析各因素对吊点提升不同步限值的影响，并通过计算分析结果确定各因素与吊点提升不同步限值之间的相互关系。为了综合分析各个因素的影响，以正交理论为准则,建立162种标准网架计算模型，并采用“non-synchronismlimitation”计算流程,分析各个结构采用整体吊装方法施工时吊点不同步提升限值,并对已有的计算结果进行总结回归，得出了大跨度网架结构整体安装施工过程中吊点提升不同步限值的计算公式。本文根据整体吊装施工方法的特点,提出采用该方法施工的大跨度空间网架结构合理的施工流程。在此基础上,结合结构施工过程中的具体情况,找出网架施工主要阶段需要解决的关键技术问题,并根据各个问题的特殊性指出用以解决相应问题所采用的技术手段、构造措施以及力学分析方法等。本文认为,在施工前采用本文的回归公式计算结构的吊点数量和位置以及不同步限值,可以在保证施工安全性的基础上提高其经济性。关键词:大跨度空间钢结构，整体吊装施工方法,吊点数量和位置,同步性控制，修正的“randomguess”计算流程,线形回归，“non-synchronismlimitation”计算流程IIAbstractAbstractLong-spansteelroofusuallyhasacomplexstructuresystem.Thedesignandconstructionofthestructurearetightlyrelatedwitheachother。ThedesignensuresthecomponentsofthesnllctIlretomeetwiththerequirementsofstrengthandstability.However,greatattentionshouldalsobegiventoitsconstructionprocess，sinceotherrequirementsshouldalsobemet,forexample,theeleganceoftheappearance,thatis,theaestheticfunctionwhichcanonlyberealizedthrough11igh—qualityconstruction.Wholes咖cturelifting，atpresent,isacommonlyusednewmethodintheconstructionoflong-spansteelstructures。Comparedwiththeoldmethodofsinglememberassemblinginhighdesignpositionandthemethodofpartitionedblockassembling，wholestmctureliftingmethodhastheadvantagesofsafetyinconstruction,shortconstructionperiodandlowconstructionexpenses.Therefore，wholestructureliftingmethodistakenasthemainresearchobjectiveinthisdissertation。Basedonalotofpreviousresearchesandreferences，somecrucialtechnicalproblemsofthewholes缸uctureliftingmethodintheconstructionoflong-spanspatialsteelstructIⅡ1esaresummarized.ForthoseproblemsthatCallbesolvedbymeansofmodemadvancedconstructiontechniquesandthepresentcomputerprograms，thecorrespondingsolvingmethodsarelisted.Forthoseproblemsthatareinneedofmoreadvancedtechniquesandmustbeanalyzedandcalculatedwithnewtheoreticalmethods，thedisadvantagesofthepresentmethodsarepointedout。Atthesametime,theresearchaimsofthisdissertationareproposed—-theparametercontrolduringtheconstructionofthelong-spanspatialsteels仃1Jctl】resusingwholestructureliftingmethod，thatis,thenumberandlocationofliftingpointsandthesynchronizingcontroloflifting.Fourpresently-usedmethodsinanalysisoftheconstructionmechanicsandcommentsontheirrelativeapplicablefieldsandlimitsaresummarizedinthisIIIAbstractdissertation。Basedonthespecialcharacteristiesoftheconstructionprocessofthelong—spansteelstructureswithwholestructureliftingmethod,“fourdifferences’’inmechanicsanalysisbetweentheconstructionperiodandthedesignperiodarepointedout.Then,theoreticalmethodadoptedinthisdissertationisproposed。Accordingtothespecialfeaturesofliftingpointproblems,amodified‘'randomguess”algorithmisproposedinthedissertation。Thisnewmodified“randomguess’’algorithmisbasedontheoriginal“randomguess’’algorithm,whichiswidelyusedoverseas,inobtainingtheoperationtraceofcranes.Along-spanspatialtrussistakenascalculationmodel.Theminimumnumberofliftingpointsandthebestlocationsoftheliftingpointsinthetrussarecalculatedwiththemodified“randomguess’’algorithm。Then，theresultsarecomparedwiththosegotbythetraditionalmethodwhichiscalculatedforlocatingtheliftingpointsofthebeam。Fromthiscomparison，aconclusionCanbedrawnthatthemodified‘‘randomguess’’algorithmisabettermethodinsolvingtheproblemofliftingpointsforthestructures.Thepyramidgridspatialtrussesaretakenasthelong—spanspatialstructuremodelsforconstructioncalculation.Theform,span,additionalloadofstructuresandthepositionstyleoftheliftingpointsaretakenasmainfactors。Thestressratioofthestructuralmembersandthedeflectionofthestructuresduringconstructionaretakenasevaluationindex。Then,theeffectsofeachfactoronthenumberofliftingpointsrequiredinthewholestructureliftingareanalyzedrelatively。Inordertoconsidertheeffectsofallfactorstogether，theorthogonaltheoryistakenascriterionfordesigning48standardtrussmodels.Theminimumnumberofliftingpointsforeachtrussduringliftingiscalculatedwiththemodified“randomguess”algorithm。Afterthis,basedontheleastsquaremethodandMatlabprogram,linearregressionaboutthecalculatedresultsisconducted.Aformulaforcalculatingtheminimumnumberofliftingpoints,whichisrequiredintheconstructionprocessoflong—span鲥dstructureswhenthewholestructureliftingisapplied,isderived。Consideringthepossibleeffectscausedbythenon-synchronismoftheliftingpoints,anon—synchronismlimitationalgorithmforliftingpointsinwholestructureliftingprocessisproposed.Thespanofthestructure,positionstyleoftheliftingpoints，numberoftheliftingpointsandthedistancebetweenadjacentliftingpointsIVAbstractaretakenasmainfactors.Theeffectsofeachfactoronthenon-synchronismoftheliffingpointsareanalyzedrespectively。Fromthenumericalresults，therelationsbetweenthefactorsandthenon—synchronismofliftingpointsarefound.Inordertoconsidertheeffectsofallfactorstogether,theorthogonaltheoryistakenascriterionfordesigning162standardtrussmodels.Thenthenon—synchronismlimitationalgorithmisadoptedtocalculatethenon—synchronismlimitationofeachstructure,foewhichthewholestructureliftingmethodisadopted.Theregressionofthecalculatedresultsisconducted.Aformulaforcalculatingthenon—synchronismlimitationoftheliftingpointsduringconstructionprocesswhenthewholestructureliftingmethodisadoptedforthelong—spanspatialtrussesisobtained。Basedonthecharacteristicsofthewholestructureliffingmethod,arationalconstructionflowdha】吨isputforwardforthelong—spangridstructureswhenthewholestructureliftingmethodisadopted。Then，consideringthespecialsituationsinthepracticalprocessofconstruction,thecrucialtechnicalproblemsincriticalstepsoftheconstructionarefoundout.Accordingtotheparticularitiesoftheproblems,somecorrespondingconstructionmethodsandmechanicsanalysismethodsareputforward.Thenaconclusionisdrawnthatiftheregressionformulasareadoptedincalculatingthenumberandlocationoftheliftingpointsandnon—synchronismlimitationbeforethelifting,theconstructionprocedurewillbesafeandeconomical.KeyWords：long-spanspatialsteelstructure,wholestructureliftingconstructionmethod,thenumberandlocationofliftingpoints，thesynchronizingcontrol,modified‘'randomguess”algorithm，linearregression，non-synchronismlimitationalgorithmV同济大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师指导下,进行研究工作所取得的成果.除文中已经注明引用的内容外,本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：》奄吝年6只魄El学位论文版权使用授权书本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定,同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文;学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务;学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版;在不以赢利为目的的前提下,学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。学位论文作者签名：》咄年6只16El第1章绪论1.1引言第1章绪论我国大跨度空间钢结构自上个世纪五六十年代开始建造并不断发展，其结构形式逐渐趋向多样化，从最初的网架、网壳发展到预应力网格结构、空间管桁结构、膜结构、张弦结构等;截面形式从早期的圆钢管，发展到现在广泛采用的箱型钢、H型钢等；节点也出现了诸如相贯节点和铸钢节点等复杂的形式。随着经济的发展与社会的进步,大型空间钢结构已经成为我国发展最迅速、最活跃、最具特色的建筑类型之一【l】【21。要推广大型空间钢结构的应用,必须考虑设计和施工两方面的要求。在结构设计的过程中应使得大跨度钢结构构件满足强度、稳定等要求并应考虑施工的可能性及方便性,施工安装则应该在实现大跨度钢结构的优雅外观,满足其建筑的美学功能的同时，保证其设计预计的几何和构造条件。工程与科学技术的发展使得大型复杂钢结构的设计简单可行，但由于结构的复杂性、施工方法的多样性、施工过程各种因素相互影响,使得对结构的施工过程进行合理的计算分析变得十分困难。因此,迫切需要系统研究大型空间钢结构的施工技术及其相关分析计算理论,使其施工过程建立在科学、定量分析、虚拟现实的基础上,从而确保施工过程的工艺先进、安全可靠、经济合理。1。2大跨度空间钢结构的施工方法现代大跨度空间钢结构可分为三类:刚性结构体系、柔性结构体系以及刚柔组合结构体系,不同结构体系在其建造成型过程中所采用的施工方法也不尽相同。在施工过程中,为了保证大跨度空间钢结构的安全性及经济性,必须针对不同的结构体系选择合理的施工方法。1.2。1刚性大跨度空间钢结构的施工方法刚性大跨度空间钢结构是指无需对结构施加预应力,其本身便具有足够的第1章绪论刚度和空间稳定性的结构,如网架、网壳以及空间桁架等.目前,凄类结构的施工主要采用以下几种方法：11高空散装法高空散装法是将小拼单元或敞件（单根杆件及单个节点值接在设计位置进行拼装的方法,有全支架和悬挑法两种。全支架法多用于散件拼装，而悬挑法则多用于小拼单元在高空总拼的情况。由于小拼单元或散件是在高空进行拼装,因此在施工过程中无需用大型的起重设备，而需用大量的脚手材料p】。工程应用：奥运主体育场—-鸟巢结构，如图I1所示。幽11采用高空散装法施工的鸟巢结构21分条或分块安装法分条或分块安装法是指将结构分成条状或块状单元，然后分别由起重设各吊装至高空殴计位置就位,最后再连成整体的安装方法。分条或分块安装法中大部分的焊接和拼装工作在地面进行,在提高工程质量的同时节省了大部分拼装支架。浚方法适用于分割后的单元具有足够刚度并能够保证自身的几何不变的结构的施_丁，否则应采取l临时加固措施n工程应用:国家大剧院㈡如图12所示.熟a主要构件地面预拼装b1主要构什安装图12采HJ分条或分块法施工的国家人剧院31整体吊装施工方法一第1章绪论整体吊装施工方法足指结构在地面上总拼后。采用吊午、液压千斤顶系统以及缆索等起重机具，将结构安装就位的施工方法Ⅲ。工程应用:北京西客站=E站房钢门楼q如图1.3所示。^图l3采用整体吊装法旆工的北京西客站主站房钢门楼41滑穆法滑移法是指将分条的结构单元在事先设置的滑轨上单条f或逐条滑移到设计位置并拼接成整体的安装方法。按滑行方式分为单条滑移法和逐条累积滑移法;按滑移过程中摩擦方式可分为滚动式滑移和滑动式滑移；按滑移过程中移动对象可分为胎架滑移和结构主体滑移;按滑移轨道布置方式可分为直线滑移和曲线滑移：按滑移牵引力作用方式分为牵日F法滑移和顶推法滑移.结构的施工一般是架空作业,可以与下部其他施工平行立体进行.并且对建筑物内部施工影响较小,因此可以缩短施工周期。另外，采用该方法施工无需大型起重设备和牵引设备口】。工程应用：重庆江北国琢机场航站主楼【6】，如图14所示。图14采用槽移法施i的重庆江北国际机场航站主楼51攀达穹顶（pantadorae体系施工方法攀达穹顶体系施工方法虽早是由日本法政大学教授川口卫所提出的。在旆工过程中，首先暂不安装某些部位的杆件，使结构处于一种可以折叠的状态,第1章绪论然后用液压顶升或者是采用向穹顶内吹气施加气压的方法把结构安装到设计标高位置，最后连上前面未安装的杆件，此时一个几何可变的机构即被“锁住”并变成了一个稳定的几何不变结构m嗍。攀达穹项体系施工方法的基本原理如图1。5所示吼圈15攀逃穹顺体系施工方法的基本原理工程应用：R本奈良大会堂。6折叠展开法折叠展开法的施工原理与攀达穹顶（pantadome体系施工方法较为相似，在施工初期需要去掉结构中的某些杆什,将结构在地面上折替起来,然后将结构提升到设训高度,最后补上未安装的构什，使结构在整个施上过程叶1经历机构一结构的变化过程。但是与更适合于双曲率结构旌_【=的攀达穹顶体系施工方法相比，折叠展开法更适用于单曲率结构.T程应用：河南省鸭河u电厂干煤棚柱面网壳【”】,如图1.6所示。7临时塔提升法嘲圉L6南附鸭河口电厂干煤栅网壳结构施工过程第1章绪论巴克明斯特・富勒(BuckminsterFuller采用的临时塔方法首先在穹顶的中心建一个I临时塔,从塔顶上用钢丝绳悬挂起同心拼装好的穹顶的一部分，随着组装的进行,穹顶也逐渐被提升起来【l¨.工程应用:美国夏威夷市某穹顶。8针对局部单双层网壳结构的特殊施工方法局部单双层网壳结构是在双层网壳的基础上应用等强度壳体理论而形成的一类大跨屋盖结构,在等强度壳体的较薄区域设置单层网壳，较厚区域则采用上下弦层曲率相同的双层网壳，在单、双层的交接处建立刚度渐变区。这类结构的安装以前一直采用传统的高空散装法,近几年工程技术人员针对结构特点对施工方法作了较大改进,提出了滑移脚手架安装法和双层骨架一单层网壳分别提升法【12】。①滑移脚手架安装法滑移脚手架安装法又称活动支架安装法。其施工过程是先在高空拼接形成骨架(即双层网壳部分，然后在搭设的活动支架台上对称循环地安装单层网壳,从而完成整个结构的拼装.施工时为控制结构的挠度一般需加设少量临时支撑.工程应用:广东省新兴县体育馆。②双层骨架——单层网壳分别提升法利用这种方法时首先要提升骨架，提升前在地面分块拼接好双层骨架，然后利用周边刚度较大的混凝土柱来做提升塔（或加临时短柱进行起吊,接着再用拔杆直立提升单层网壳，最后在高空将单层网壳与双层骨架拼装起来。工程应用：广西省桂平市体育馆。1.2。2预应力大跨度空间钢结构的施工方法预应力大跨度空间钢结构属于刚柔组合结构体系，工程上常见的有预应力网架(壳、斜拉网架(壳、张弦梁(拱、预应力桁架、弦支穹顶等几大类。对于此类结构而言,施工方法不但影响结构安装时的应力状态，而且将决定结构的最终应力【l31.下面以目前较为流行的张弦梁、弦支穹顶结构为例阐述预应力大跨度空间钢结构的施工方法。1张弦梁结构的施工张弦梁结构(BeamStringStructure是由上弦刚性拱(或组合桁架、撑杆以及5第1章绪论下弦柔性索组成的自平衡预应力结构.在旌工过程中.张弦梁结构的上弦刚性拱粱可在地面组装后。再吊至设计位置安装或搭设满堂脚手架至设计标高在高空原位拼装:其下部拉索则可以按照挂(穿索斗索杆节点固定斗张拉索一张弦粱形状调整这一步骤进行施工。通常情况下,结构对预应力的输入比较敏感,因而预应力的施加要分步进行,以免施加预应力（如超张拉liq-使结构产生过大的内力或变形Ⅲ1。工程应用：广州国际会展中心、哈尔滨会展体育中心，如图17所示.槲鹄麟a1Jl州国际会议展览中心b哈尔滨会展中心图17张弦粱结构1程施I实例2弦直穹顶结构的施工弦支穹顶结构的构成理念来自于张拉整体体系(Tense印tySystem及单层球面网壳【”］。改结构体系的特点是通过给环索和斜索施加合理的预应力来减小和控制单层网壳的变形和构件的内力，降低外环梁的推力,增加单层网壳稳定性,防止结构产生过大变形,从而充分发挥柔性结构良好的抗震性能和刚性结构良好的抗风性能。弦支穹顶结构的施工方法困内尚处在探索研究阶段,目前多采用先安装上层两壳部分后进行环向索张拉的方法。其上部两壳结构可以采用耵述刚性空间结构的埔工方法；下部索的张拉施工则任上部网壳安装后进行，由rF部索为空蚓布置且相互联系,凶而其张拉需要预先计算并确定合理的张拉控制方案。欠跨比小的弦支穹顶结构的上部单层网壳刚度相对较小、稳定性差，因此该部分小能聚用整体安装的方法，甭则网壳可能还末安装好就失稳倒塌。现阶段推荐采用的施工方法是把整个结构沿径向按网壳杆件及拉索布置划分成数圈,每圈为一个施‘【单兀。每个施工步完成。个施T单元的安装及张拉,这样在每一圈安装且张拉完成后,都形成一个稳定且有定承载能力的结构,该结构本身就可以作为下一圈施工时的脚手架，后续结构部分可以在前面结构的基第1常绪论础上进行施工安装及张拉，从而实现分步无脚手架施工安装【"l。工程应用：沌口体育馆,如图l—8所示.固1.8沌口体育馆弦支穹顶结构工程施工实例1。2.3柔性大跨度空间钢结构的施工方法柔性钢结构包括悬索结构、索网结构、索穹顶、索桁架、整体张拉结构、膜结构、索膜结构等。该类结构必须通过施加预张力才能成形,结构的受力性惫依赖T—自身的形状，且结构单元只能受拉【m.与预应力结构相同，柔性钢结构中单元的预应力施加与控制是施工的重点㈣。1索结构的施工悬索结构采用高强钢索和轻质屋面材料制成,其自重较轻，安装时不需要大型起重设备及脚手架，因此安装方便,施工费用较低.但是由于钢索本身是柔性材料.在自然状态下没有刚度，故必须施加一定的预应力才能赋予其一定形状,成为在外荷载作用下具有必要刚度的稳定结构。悬索结构的一般施工顺序是：①建立支撑结构（柱、圈梁或框架并预留索孔或设置连接耳板:②把经预｛t并按照准确长度准备好的钢索架设就位；③将钢索调整到规定的初始位置并安装锚具临时固定:@按步骤进行索的张拉并铺设屋面09]。工程应用：日本天城索穹顶,如图19所示。、｛、审图l9口奉天城索穹顶结构第l章绪论2膜结构的旆工膜结构是近二十年才发展起来的一种新型结构,其安装方法因结构类型和场地情况的不同而有所区别.对于刚性边界的膜结构,可采用就近地面张拉，连同边界构件一起吊装的方法;也可采用现场空中拼装，空中张拉的方法。对于柔性边界膜结构,一般都采用现场吊装就位后再逐步张拉的安装方法.膜结构施T安装中,膜材的剪裁精度,膜材的张托顺序以及预张力的施加方式均是旆工的关键技术”o】。工程应用；芜湖体育场,如图1_10所示.削llO芜湖体育场以上方法是口前大跨度空间钢结构施工的基本方法，它们均具有各自的特点和相应的适用范围。通常在确定一个特定结构的施工方法时需要参考以F几个原则【21】：①结构的形状和结构形式；②工程的成本;③结构的跨度和蘑艟:④施工的安全性：⑤旆工的工期;⑥屋面上的改各安装情况。1.3整体吊装施工方法的分类及其应用整体吊装施工方法包括整体吊升法、整体提升祛和整体顶升法。目前。建筑结构舰模的扩人以及重型机械的应用，使得谈方法成为剐性大跨度空剧锕结构施工的首选方法,因此本文将这种施工方法作为研究的重点。‘Jtt，期的高宁散装以及分条、分块的安装方泣相比,整体吊装施T方法具有以下优点[22I：①结构在地面投影位置拼装，减少高空危险作业，可以保障施丁人员的安全；②u,以与F部工程同时进行,缩短工期:③减少l临时支撑,节约临时工程的费用;④低能耗，低噪音，具有良好的社会效益和环境效益.第1章绪论1.3.1整体吊升法1整体吊升法概述整体吊升法是使用较早的一种大跨度空间钢结构的施工方法，该方法将结构在地面上总拼后，用拔杆或起重机等起重设备将其吊装就位.由于整体的就位全部依靠起重设备来实现,所以起重设备的起吊能力和起重移动控制在整体吊升法中尤为重要【23】。2整体吊升法的施工工序包括以下三个步骤（如图1.11所示：①设计位置地面组装结构,做好吊装准备;②利用提升设备将结构提升至设计标高；③结构安装完毕后，拆除临时支撑。叠轷a地面组装，准备吊升‘\j.八‘、./。,\j，j？、^_\l/IIlIIlb吊升途中‘卜/卜/卜/I『c吊升就位图1。11整体吊升法的施工工序3整体吊升法的适用范围【24】①现场方便安装拨杆等临时支撑或重型起重设备进场方便的工地；9第1章绪论②当施工方案为采用就地与柱错位总拼时，应以拨杆为起重设备;③当施工方案为场外总拼时，应采用履带式、塔式起重机吊装.4整体吊升法的技术要点①在采用多根拨杆吊装网架时,必须按照吊装状态、移位状态、就位状态对结构进行力学分析【25】;②在吊装时应注意每根拨杆两侧滑轮组夹角相等、上升速度一致，空中移位时,每根拨杆的同一侧滑轮组钢丝绳徐徐放松，防止出现由于两侧水平力不等而推动结构移动或转动的情况发生【261;③结构就位时，一侧滑轮组应停止放松钢丝绳而重新处于拉紧状态；④采用多根拨杆吊装时，应尽量做到吊装同步，即保证各拨杆以均匀一致的速度上升,从而减少结构的不均匀受力【271。1.3.2整体提升法11整体提升法概述整体提升法可以分为单提结构法、升梁抬升法和滑模法。单提结构法是结构在设计位置组装后,利用安装在柱子上的小型设备将整个结构提升到设计标高以上,然后下降、就位、固定【2引。升梁抬升法是结构在设计位置地面组装，同时安装支承结构装配的圈梁,把结构支座搁置于此圈梁中部，在每个柱顶上安装上提升设备，这些设备在提升圈梁的同时,抬着结构升至设计标高【29】。升网滑模法是结构在设计位置地面组装,柱子则采用滑模施工，结构的提升需要利用安装在柱内钢筋上的滑模用千斤顶或劲性配筋上的升板机,一边提升网架,一边升模板浇筑柱子【30】.2整体提升法的施工工序包括以下三个步骤（（如图1.12所示①地面组装结构，安装提升设备;②将结构从地面提升到设计标高就位；③拆除提升设备,完成结构安装。a地面组装，准备提升10第1章绪论JL］【]‘】C了‘【了C丁^,CD■口、J口A’‘j■，b提升途中3C1CZ一，v、,?VⅣ、￡■Cc提升就位图1.12整体提升法施工工序31l整体提升法的适用范卧31】①适用于底部为群柱点支承的大跨度空间钢结构；②由于使用的提升设备一般较小,因此该方法适用于场地狭窄时的施工;4整体提升法的技术要点①应对结构的施工过程进行分析，校核杆件的截面,对危险的部位进行必要的加固；②对吊点的同步性进行严格的控制，避免出现某些吊点受力过大的情况;③对可能出现的风载做好验算工作,准备好应急方案;④根据现场的情况布置好提升设备并验算其负荷能力。1。3.3整体顶升法1整体顶升法概述整体顶升法是将结构在地面拼装成整体,然后用千斤顶将结构整体顶升到设计标高的安装方法。与提升法不同,顶升法的千斤顶安置在结构的下面，另外在顶升过程中应采取导向措施,以免结构发生偏移转动【32】。2整体顶升法的施工工序包括以下三个步骤(（如图1。13所示①在离地面一定高度的地方组装结构，安装顶升设备和导向设备;②在导向设备的引导下顶升结构到设计标高;③将结构和支座连接好，拆除顶升设备和导向设备。第1章绪论a地面组装,准备顶升b顶升途中●—JLc顶升就位图1.13整体顶升法施工工序3整体顶升法的适用范围①最适用点支撑的网架的施工；②随着工业技术的发展，液压顶升设备的能力得到了长足的进步，整体顶升法越来越多地应用于大跨度空间钢结构的安装【33】.4整体顶升法的技术要点①当利用结构柱作为顶升支架时，应验算柱子在施工过程中的稳定性【34】；②顶升法的千斤项安置在结构的下面,在顶升过程中应采取导向措施，以免结构发生偏移转动；③对整个施工过程应进行全程的监测，发现异常现象应及时做出调整。整体吊装法是一种特别适用于大跨度网格结构施工的方法,在整个施工过程中要尽量做好某些意外情况的应急准备,并避免在恶劣的天气情况下进行吊装工作。同时由于结构的组装工作全部在地面进行,还应该协调好其与土建等其他分部工程之间的关系。12第1章绪论1.4大跨度钢结构整体吊装施工方法的研究现状早在二十世纪五十年代国外便采用整体吊装法对大跨度空间钢结构进行了施工并取得成功，积累了一些经验,但由于技术保密等原因，一直没有公开的技术资料【351。国内学者对于整体吊装施工方法及施工控制的研究早期主要集中在桥梁工程的相关领域【36H3引，而对大跨度空间钢结构的相应研究则较少。由于大跨度空间钢结构在整体吊装施工过程中表现出的力学问题和桥梁工程有较大的差异,使得对于桥梁工程领域的研究不能被借用，从而导致我国对于大跨度空间钢结构整体吊装施工方法的研究相对滞后。从20世纪90年代起，我国才开始对大型钢结构整体吊装施工技术进行研究,并先后应用于上海东方明珠广播电视塔钢天线桅杆超高空整体提升、北京西客站主站房1800t钢门楼整体提升、北京首都机场四机位机库和东方航空公司双机位机库、上海大剧院6075t钢屋架整体提升,MFGA会展中心钢结构屋盖整体吊装等一系列重大建设工程【5】【39H431,虽然施工最终获得了成功,但其中存在的技术性、经济性等问题并未得到很好解决。因此,迫切需要针对结构在实际施工过程遇到的具体问题提出系统性的解决方案。目前，国内外大型结构的建造主要集中在中国。因而，关于大型钢结构施工安装技术的发展，中国的技术水平以及研究相对较为先进,国外因建设工程少而相对较为滞后.1。4.1大跨度空间钢结构在整体吊装过程中存在的技术性问题目前，国内外的很多学者都曾指出不同形式的大跨度空间钢结构在整体吊装施工过程中存在的一些问题及相应的注意事项。通过查阅大量的文献,这里总结出以下9个大跨度空间钢结构整体吊装时需要解决的关键性技术问题【4】[421【删.【58】：1结构拆撑过程的模拟分析；2提升吊索的垂直度保证；3施工中可能存在的突发问题对结构性能的影响；4在施工过程中存在的刚体位移和弹性变形的耦合问题的影响；5施工过程中提升速率变化引起的动力效应对结构的影响;6'吊点的数量和位置的确定t,13第1章绪论7吊装过程中各吊点移动不同步及其对结构内力和位移的影响;8_施工中的变边界问题的模拟计算方法;9整个施工过程的动态模拟。根据对于各个问题解决程度的不同，可以将上述问题分为两大类。一类是可以通过一定的施工手段、先进的施工技术以及现有的计算程序加以解决的问题;另一类则是目前的处理方法尚不完善，必须采用新的计算方法，选择合理的控制参数进行分析验算的问题。1。4。2第一类施工问题相应的解决方法上一节中的前5个问题属于第一类施工问题,对于该类问题目前已经形成了较为成熟的解决方案，并己成功的应用于实际的施工过程中.以下将对各个问题相应的解决方法加以论述。1’结构拆撑过程的模拟分析在大跨度空间钢结构整体吊装施工过程中常常需要增加一些临时支撑与结构一起组成一个稳定可靠的工作系统。在永久结构成型以后，这些临时支撑将会被拆除掉。此时，拆撑造成的内力重分配可能会对结构的局部受力产生较大的影响.在施工过程中，施工人员所采取的拆撑方案不同，拆撑过程对结构内力的影响程度也不尽相同,因此拆撑的方案设计以及在拆撑过程中结构受力分析方法的选择都是十分关键的问题。文献【59]认为在设计结构的拆撑方案时应该考虑以下几个原则:①受力体系转化引起的内力变化应是缓慢的过程；②参与受力的各杆件应处于弹性状态并逐渐趋近设计状态，不允许结构构件出现永久变形；③各支撑点的卸载变形应当协调;④拆撑应易于控制、安全可靠。同时该文献还提出了分析拆撑对结构构件内力影响的方法,即MEKA法。MEKA法又称生死单元法，通过“激活"或者“杀死"在计算模型中已经存在的单元来改变结构的刚度矩阵，从而表征各个单元对结构受力的影响。这种方法由于建立在功能强大的ANSYS平台之上,应用比较简单,结构在不同施工阶段的内力和变形的分析可以采用同一个计算模型完成，大大地节省了时间,提高了效率。2提升吊索的垂直度保证文献[60】中指出，整体吊装施工过程中保证提升吊索的垂直度主要是基于以14第i章绪论下两个方面的要求：①锚具对吊索垂直度的要求；②提升架以及缆风系统对吊索垂直度的要求。如果钢绞线垂直偏移较大,将对提升架以及缆风系统产生较大的水平分力，对整个提升系统不利。同时，文中列出了测控提升吊索垂直度的三个方法：①在结构提升的过程中,用经纬仪全程跟踪钢绞线的水平偏移量,设定边界值；②用全站测距仪测量结构的提升高度并列出结构提升高度与其水平滑移距离的对照表；③设置导向装置。31施工中可能存在的突发问题对结构性能的影响文献[611中指出了针对提升过程中的意外情况(大风、雷雨、停电等可以采取如下措施：①掌握短期内天气预报；②保证电力供应协调;③提升控制系统应具有超差或断电停机保护功能;④一旦高差超差，系统自动停机,系统进入安全行程状态后，检查超差停机原因；⑤具有防止结构在提升过程中因风载荷而产生摆动的措施（如滑轮、缆风绳等。4在施工过程中存在的刚体位移和弹性变形的耦合问题对结构的影响结构在整体施工的过程中会存在一个相当大的刚体位移，因此,有人会认为刚体位移和结构构件弹性变形的同时存在而产生的耦合效应将使得结构中某些构件的内力发生变化。从理论上对这一问题进行计算与分析具有一定难度,这主要是因为传统的基于位移的有限元方法只能应用于动定的结构系统,而不能对这种混合变形问题进行求解。当结构中某点处的刚体位移超过限度时,会导致总体刚度矩阵奇异而使得计算无法进行下去。表面看来刚体位移和弹性变形的耦合对结构的作用是一个很棘手的问题,但是在实际的施工过程中,这一问题是可以通过采取相应的施工手段来避免的。一般的做法是：在起吊的初始阶段通过分步加载的方法使整个结构只发生弹性变形而并不产生刚体位移,当结构达到设计要求的形态,并且各吊点的提升力达到设计值时再进行整体提升.当结构升起后,则需要严格控制速度使提升缓慢进行,这样就使得结构在只存在刚体位移而不会存在额外的弹性变形。换言之，在整体施工的过程中是可以通过采用合理的施工方式将刚体位移和弹性变形分开考虑的,这在施工行业里被称之为“姿态控制"。5施工过程中提升速率变化引起的动力效应对结构的影响大跨度空间钢结构的整体吊装施工是一个相对慢速的过程【62】,通常情况下需要几天甚至十几天，因此在吊装过程中速率对结构的动力影响是可以忽略的。15第l章绪论然而，吊装机具在启动和制动瞬间对结构的动力影响是必须考虑的。文献［63】指出,在设备启动或制动时产生的冲击荷载作用下,结构构件的受力与采用静力分析方法得到的结果是有一定差别的,但是由于阻尼的存在，结构构件最终的内力和位移都趋近于静力分析方法的相应计算结果。为了安全起见,文中建议通过将结构的静力分析结果乘以1。2～1.6的动力系数来考虑设备启动或制动时对整个结构的动力影响.上述的各个问题是在大跨度空间钢结构整体吊装施工过程中较为常见的问题，其相应的处理方法具有一定的通用性,可以被其他类似工程借用。1.4.3第二类施工问题目前的处理方法及其局限1.4.1节中提到的9个关键性技术问题中后4个属于第二类施工问题。其中吊点的数量和位置的选取以及吊装过程中吊点不同步限值的确定属于参数控制问题;施工中变边界问题的模拟计算属于结构体系转换问题；施工过程的动态模拟则属于仿真问题。本节将在阐述目前对于第二类施工问题的处理方法的基础上指出相应问题的研究局限.11整体吊装过程中参数控制问题的研究现状及研究局限由于吊点的数量和位置的选取以及吊装过程中吊点不同步限值的确定问题与结构本身的一些参数有关，因此将其归为参数控制问题。(1吊点的数量和位置确定问题的研究现状与研究局限如何选择吊点是任何一项整体吊装施工工程都无法避免的问题,结构体系的不同决定了吊点选取的原则也不尽相同.文献［49］中，选取吊点时考虑到便于在钢屋盖整体提升就位后能够顺利安装支承钢柱牛腿这一问题,将提升点布设在12根钢柱处。文献[52】中,结构屋盖由沿径向呈辐射状分布着的24榀主桁架与环向10榀桁架正交组成。在施工过程中吊点的选取原则是：①保证屋盖整体结构受力合理;②保证各提升工具受力相同且不产生侧向剪力;③保证土建支撑面不被破坏并兼顾节省材料。文献[54］qh,钢结构屋盖为投影面积达46000m2的管桁架结构，在进行施工的过程中以现有吊机的起吊能力作为参考,在主桁架吊装时采用四个吊点.同时考虑到主桁架在施工过程中要进行翻身而且桁架本身侧向稳定性差这一工程16第l章绪论特点,最终又另外设置了四个辅助吊点.文献[64】中，结构屋盖为大跨度网架，在进行吊点数量的选择时以提供的施工机具的提升能力为基础，选取了24个吊点.吊点位置的选择原则是减小起重机回转半径，并尽量在网架单元杆件受力均衡和形体对称的部位布置吊点,从而保证杆件不处于超应力状态。文献[65】介绍了长126。6m、重150t的张弦桁架的整体吊装。文中以桁架中各杆件特别是吊点附近杆件内力不超过允许值,并尽量减少桁架变形以及使吊装时桁架的受力工况接近吊装后工况为原则设置吊点位置。最终将吊点设置在张弦桁架两端紧靠支座处的上弦杆上,为四点吊。文献[66】介绍了总长140m、重154t的大跨度张弦钢桁架的吊装。由于结构重心约在屋盖主桁架高度的1/3处,为防止桁架变形过大甚至破坏，且满足吊机能够在中间行走这一要求，在选择吊点时考虑了以下因素：①吊点应尽可能靠近节点；②因采用的塔吊型号不同，吊机性能与起吊能力有一定差别，吊点的设置必须能同时满足不同吊机回转半径、起吊能力及吊机行走的要求；③两端吊点的中心不得低于桁架自身的重心，以免因桁架平面外的稳定性不足而造成桁架的侧向倾覆。文献［67】中，提升结构为直径150m、面积18240m2、高跨比为1/10的双层网壳.安装成型后整个结构支承于周边倾斜的V字型钢柱上,施工过程中该工程采用了分步提升逐步扩展主体的施工方法.施工前根据结构的自身情况以及现有的提升机具情况确定了吊点的数量和位置.我国的钢结构设计规范(GB50017。2003的第8.6。5条明确规定:对大跨度屋盖结构应进行吊装阶段的验算,吊装方案的选定和吊点位置等都应通过计算确定,以保证每个安装阶段屋盖结构的强度和整体稳定。然而,从上述参考文献所涉及的内容不难发现，目前绝大多数大跨度钢结构在进行整体吊装施工时都是以安装机具的能力或者与下部土建的施工配和情况等非结构因素为原则确定吊点的数量与位置。仅有少数工程在根据现场情况确定吊点位置后考虑了由于吊点的设置对结构构件内力和变形的影响，却没有工程从结构本身的受力特点出发，分析其在进行整体吊装时应采用的最优的吊点数量以及最合理的吊点位置。文献［68】以单榀拱架为计算模型,分别对采用一至四个吊点进行吊装时的拱架进行了力学分析。从计算结果可以看出，如果吊点的选择不合理，会发生诸如被吊结构中局部杆件由于应力比超限而发生强度或者稳定破坏以及被吊结构17第1章绪论整体变形过大而不能准确安装的问题。该文献虽然分析了吊点数量和位置选取的不同对结构构件内力的影响,并得到了所选结构在施工过程中理想的吊点数量,然而其并未分析吊点数量和位置的确定与结构的一些固有属性之间的关系.(2整体吊装过程中吊点的同步性控制问题的研究现状与研究局限吊点的同步性控制是大跨度空间钢结构整体吊装施工过程中最为关键的一项技术。由于此类结构冗余度一般很大(多次超静定，因此由于吊点同步性控制不当而引起的吊点相对位置的改变将会带来结构构件内力的变化,从而使得局部构件发生强度破坏或失稳,更有甚者会导致整个结构在旌工过程中产生倾覆现象。目前很多文献都提到了保证提升同步性对于大跨度空间钢结构整体吊装的重要性,并根据工程的具体情况提出了相应的同步性控制方法。文献【23]中吊装的结构为由3片彼此独立的焊接空心球节点网架组成的屋盖.起吊前网架呈水平状态,由于在吊装过程中设置的吊点多达24个，同步性控制十分困难.该工程采用控制网架的吊升行程(即竖向位移，观测网架的水平位移的“等步间歇，观察纠偏''法控制吊装同步。另外,作为辅助手段，该工程在四周球节点位置悬挂吊坠以观测起吊过程中网架的水平摆动情况,并据此调整各吊点的吊升速度,从而将吊升的不同步控制在规定的范围内.文献【50］中采用液压同步提升技术对空间桁架进行安装,在施工过程中设置了一个主动吊点和三个以主动吊点位置为参考的从动吊点，整个施工过程的提升速度通过主动吊点来控制，从而保证提升同步。文献［64】中介绍了采用多台汽车吊机进行整体吊装时保证施工同步性的关键技术，具体如下:①对所有吊车司机进行详细的技术交底，并统一指挥信号,做到步调一致;②所有吊车的站位布置必须与进行吊点受力验算时采用的计算模型相符合；③吊车起重机起升速度要求一致，起重钢丝绳的预紧力则需要和起吊力相一致;④吊装时用水准仪观测和控制网架的平衡度。在文献［65】中采用以计算机控制为主，以人工观察为辅的同步性控制方法。计算机控制是指在起吊过程中,通过位移传感器将吊装点提升的距离信息反馈给计算机，计算机根据得到的距离信息和预设的误差允许值适时调整吊装速度及吊点偏离位移。人工观察是指在结构两端派专人负责观察结构在吊装过程中的位置并随时向控制中心汇报，从而使张弦桁架两端的高差始终控制在50mm以内。文献［69］中提升的结构为162mX108m的抽空四角锥网架。施工中采取的同第1章绪论步性控制的方法是：正式起吊前在网架四角分别挂上一把长钢尺以控制四角高差不超过lOOmm,在提升柱顶安装标高以下的一段高程中,采用每起吊lm进行一次检测的方法，并根据四角丈量的结果，采取就高不就低的原则调节提升力从而保证提升的同步性。文献［70】中利用“标牌等步法”来控制87mX72m的空间空心球节点网架结构在进行整体吊装施工过程中的同步性。具体做法是:①在每根柱的侧面用经纬仪定出标准点；②将铁线一端焊到每根柱所对应的空心球节点上做为指针；⑨按柱上标尺进行同步起吊。利用该方法保证提升高差不超过吊点间距的1/400.文献【71]中进行整体吊装施工的结构为支承于4个钢筋混凝土简体结构上的49mX49m的网架,在施工过程中采用了纯人工监测的方法来保证吊装的同步性。由总指挥下达命令,在4个钢筋混凝土筒体处分别设监测员负责观测网架提升高度并随时与总指挥联络，以便总指挥根据实际情况指挥调整网架高差。若某一吊点与相邻吊点的高差超过允许范围，则需调整相应卷扬机的卷绳速度,使这一吊点与其它吊点提升高度相一致.文献[72]安装的结构为高lOm的“Y"型柱,文中在介绍柱子的制作、运输以及如何根据现场情况选取安装机具的同时，提出采用人工监测和仪器导航相结合的方法来保证提升的同步性。上述文献中所提及的吊点同步性控制的各种方法的共同特点是：在施工过程中仅仅是通过计算机的帮助或人为的观测手段保证各提升点的位移差不超过规范规定的允许范围，而并未分析吊点提升的不同步对结构构件内力的影响。文献[73】对于吊点同步性问题的研究有了一定的改进，文中分别计算了12种吊点不同步工况,并将计算得到的结构构件的最大内力和位移结果与平稳提升时的结果相对比，从而说明在大跨度空间钢结构整体吊装施工时保证吊点提升同步的必要性。然而该文对于吊点不同步问题的研究仍然存在两个方面的不足:①在泛泛的选取了12种不同步工况后，采用拟静力的方法分析了处于确定不同步作用下结构构件的最大内力及位移,而并未从结构本身的角度出发确定结构在吊装过程中的不同步限值;②该文献只是分析了吊点的不同步对于选定结构的影响，而却并未分析不同步情况对一类结构的影响规律.在过去的15年中，大跨度钢结构的材料消费占总造价的比例由41％降至26%,而其安装的花费所占的比例则已经从19%增长至27％f7钔.如果可以采用一定的方法确定结构在整体吊装施工过程中的各吊点的不同步限值,那么对于19第1章绪论受不同步影响较小的结构,施工单位可以适当放松施工控制的要求,从而在加快施工进度的同时避免由于过度考虑不同步的影响而带来的浪费。而对于受不同步影响较大的结构则应采取较为高级的同步性控制方法以保证结构在施工过程中的安全。因此，从结构的角度出发,准确的判定结构在施工过程中吊点的不同步限值对于施工控制方案的确定具有十分重要的意义。综上所述，目前在解决整体吊装施工过程中的吊点问题和同步性问题时所采用的一些方法还不能满足现代大跨度空间钢结构施工的要求,而且在很大程度上可能会给结构施工带来安全方面的隐患。2整体吊装过程中结构体系转换问题的研究现状及研究局限大跨度空间钢结构在整体吊装施工过程中存在的变边界问题为结构体系转换问题中的一种。由于在吊装过程中结构的边界条件可能与其在正常使用时的边界条件不同,因此结构在提升到位的瞬间会发生边界条件的变化，这个变化所作用的时间虽然较为短暂,但却很有可能使结构内部的一些构件内力发生变化，从而导致其发生破坏。对于变边界问题的线性静力分析,可以采用对计算模型进行边界条件的等效变换后将各部分结果进行线性叠加的方法得到最终的计算结果。例如,需要解决的问题如图1.14所示：P{盯——L+P2卜I第一状态第二状态图1.14拟解决的问题图1。13中的第一状态，通过结构力学知识可变换为如图1。15所示的形式:P1P1e1e2—o2卜二—o+弘——式图1。15第一受力状态的结构力学变换图1.15中0l和02为结构在第一状态下支座转角，此时原问题便可以等效为如图1。16所示的问题:P1e102P2卜—L一+萨-—心+卜——一图1。16拟解决的问题等效形式这样便可以将变边界问题转换为简单的边界条件不变的静力问题加以计第1章绪论算。对于变边界问题的线性屈曲分析可以采用文献［75】提出的强制约束法加以解决。强制约束法同位移法相似,需要在原有结构上增加附加约束条件.不同的是，强制约束法所施加的附加约束条件不再是未知的，而是将初始结构中求得的某些未知节点的位移以及该节点处的应力作为已知的条件施加到最终结构上,以达到“先固定后复原”的效果,从而使得修改后的模型能得到和原有结构在同样荷载作用下相同的计算结果。采取强制约束法对结构进行线性屈曲分析时,计算模型应该符合下列假设：①构件为弹性体;②侧向弯曲和扭转时,构件截面的形状不变；③构件的侧扭变形是微小的;④不考虑残余应力的影响;⑤构件在弯矩作用平面内的刚度很大，屈曲前变形对弯扭屈曲的影响可以不考虑。文献[76]利用强制约束法分析了承受均布荷载作用的变边界梁的线性屈曲问题，并得到变边界梁在边界变化后可以承受的临界荷载啦与边界变化前的荷载gl和的之间关系表达式:,式中:2一彳’且“吁l1鼍l11、'“。‘。5肚49≯l召≮7芝#矿c：等EIy（1蒯5—o。25聃644、24Z’’4’D-（等一2，=等刚窨展l—1.5al】日=丁8/.1—4q(字+芋吼fJ,G2+J,2妇反=堂—i-一一Yo其中，EL材料的弹性模量;e一材料的剪切模量;彳一截面面积;乃一截面绕Y轴的惯性矩；乃一截面的翘曲惯性矩；厅一截面的自由扭转常数;-卜截面绕x轴的弯矩;r均布荷载；M。一截面的约束扭转力矩;棚布荷载作用位置；我的导师同济大学罗永峰教授等利用强制约束法分析了国家大剧院钢网壳在变