基于多尺度有限元的网架结构施工过程分析

张龙海; 王世玉; 李伟; 董业廷; 孙宇; 张营营; 徐俊豪

doi:10.15935/j.cnki.jggcs.2024.04.019

结构工程师 ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (04) : 141 -152. DOI: 10.15935/j.cnki.jggcs.2024.04.019

基于多尺度有限元的网架结构施工过程分析

张龙海, 王世玉, 李伟, 董业廷, 孙宇, 张营营, 徐俊豪

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摘要

网架结构的施工过程模拟多采用杆系模型，不能反映网架节点以及顶升处的复杂应力情况，容易导致网架结构施工过程出现安全隐患，为此提出了基于多尺度有限元的网架结构施工过程分析方法。首先对比了位移协调、做功协调以及二者组合的多尺度有限元界面连接模型。随后以济宁北站网架结构施工过程为例，通过多尺度有限元分析了三种典型施工方案下的结构力学响应。结果表明：采用基于位移协调的多尺度界面连接方法用于网架结构施工过程分析可兼顾实施效率和计算精度，精细单元长度取0.9～1.1倍圆管截面外径时能够避免圆管截面出现应力集中，符合平截面假定。采用“现场地面分块拼装、整体顶升、高空散装”的施工方案，结构最大应力为292.3 MPa，最大位移为59.6 mm，最为安全。