科创中国

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一、任务来源本科技成果详细探讨和总结了空间网架大跨度钢桁架体内预应力施工技术，属自选研究项目。二、应用领域和技术原理1. 应用领域空间网架大跨度钢桁架体内预应力施工技术适用于跨度大，荷载重等大型公共建筑中的钢结构的施工中。2. 技术原理该技术原理是：（1）针对节点深化设计及关键节点的有限元分析，采用大型通用有限元分析程序ANSYS对整个工程和所有节点进行详细建模，并对关键节点进行有限元分析，以保证节点受力的安全性，在可能的情况下对节点构造和外形进行优化。（2）搭设高空作业平台和斜向放索平台，利用定制锚具在大功率卷扬机牵引下一次穿索一根下弦管内由55根钢绞线组成的钢索，以加快施工进度保证张拉过程的的安全性和质量。（3）下弦管内通长137m设置保护性套管，避免对接焊缝衬管高低坎阻碍钢绞线穿束工作，减少钢绞线磨损，提高对预应力钢绞线的保护。（4）针对施工过程的索力、应力及变形监测，本工程中将采用测量机器人免棱镜对钢结构的变形进行实时观测，同时结合网架整体的应力以及预应力钢索的受力的实时监测，以确保张拉过程中形态变化的准确性保证结构施工期间的安全，保证结构的初始状态与原设计相符。该技术采用ANSYS建模的方式搭设和平台利用定制锚具一次穿引钢绞线束，同时进行高精度变形监测的施工方法，提升了大跨度钢桁架体内预应力的施工效率建设周期，保证了钢桁架体内预应力的施工质量，也保证了施工过程的安全，加快了项目的建设速度，节约了社会资源和施工成本，保证了良好的工程质量。三、性能指标从该技术的施工应用情况来看，使用该技术后大跨度钢桁架体内预应力钢绞线束穿束更快，明显缩短了钢桁架体内预应力施工周期，也保证了施工过程的安全性，提高了钢桁架体内预应力的可靠性。四、与国内外同类技术比较与以往一般预应力施工相比，空间网架大跨度钢桁架体内预应力施工技术具有工程质量高、施工速度快、安全性好等优点，能确保空间网架大跨度钢桁架的施工质量。其能有效提施工质量的特点，特别对于大跨度空间网架，其施工的高效性、安全性极对于提高工程整体质量有重要意义。五、成果的创造性、先进性1、针对节点深化设计及关键节点的有限元分析，采用大型通用有限元分析程序ANSYS对整个工程和所有节点进行详细建模，并对关键节点进行有限元分析，以保证节点受力的安全性，在尽可能安全的情况下对节点构造和外形进行优化。2、搭设高空作业平台和斜向放索平台，利用定制锚具在大功率卷扬机牵引下一次穿索一根下弦管内由55根钢绞线组成的钢索，加快施工进度保证张拉过程的的安全性和质量。3、采用超高精度全站仪免棱镜对钢结构的变形进行实时观测，同时结合网架整体的应力以及预应力钢索的受力的实时监测，以确保张拉过程中形态变化的准确性保证结构施工期间的安全，保证结构的初始状态与原设计相符。4、下弦管内通长137m设置保护性套管，避免对接焊缝衬管阻碍钢绞线穿束工作，减少钢绞线磨损。六、作用意义1、经济效益首先采用钢桁架体内预应力施工技术的情况下，预应力钢结构同比非预应力钢结构采用单次张拉时可节约钢材1020%；多次张拉时可达2040%。利用定制锚具加快两束钢索的穿束工作的施工进度，减少人工机械台班费用。下弦管内设置保护性套管减少了钢绞线返工所带来的工期延误以及钢绞线磨损损害更换的几率，减少了人工和材料支出。在施工前运用大型通用有限元分析程序ANSYS对整个工程和所有节点进行详细建模，并对关键节点进行有限元分析，以保证节点受力的安全性，在保证安全的前提下对节点构造和外形进行优化减少钢材用量，降低施工成本。可以省下很多材料费，人工费，同时工作效率大大提高，能够获得了良好的经济效益。2、社会效益空间网架大跨度钢桁架体内预应力施工技通过利用利用定制锚具加快穿索施工进度保证张拉过程的的安全性和质量，极大降低了返工率，对节约社会环境资源有一定的意义；同时采用该技术可加快了施工进度、节约施工成本。可推广至在跨度大，荷载重的情况下经济效益更为显著，如体育场馆、会展中心、剧院、商场、飞机库、候机楼等大型公共建筑中具有良好的应用前景。该技术的成功应用对促进大跨度钢桁架体内预应力结构施工技术的发展具有一定意义。