CN110096719A - 一种大面积焊接球网架结构的变形预控制方法 - Google Patents

一种大面积焊接球网架结构的变形预控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110096719A
CN110096719A CN201810098291.0A CN201810098291A CN110096719A CN 110096719 A CN110096719 A CN 110096719A CN 201810098291 A CN201810098291 A CN 201810098291A CN 110096719 A CN110096719 A CN 110096719A
Authority
CN
China
Prior art keywords
welding
coordinate
analysis
model
geometrical model
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810098291.0A
Other languages
English (en)
Inventor
韩向科
梁宏文
宋凯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China MCC20 Group Corp Ltd
Shanghai Ershiye Construction Co Ltd
Original Assignee
China MCC20 Group Corp Ltd
Shanghai Ershiye Construction Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China MCC20 Group Corp Ltd, Shanghai Ershiye Construction Co Ltd filed Critical China MCC20 Group Corp Ltd
Priority to CN201810098291.0A priority Critical patent/CN110096719A/zh
Publication of CN110096719A publication Critical patent/CN110096719A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/13—Architectural design, e.g. computer-aided architectural design [CAAD] related to design of buildings, bridges, landscapes, production plants or roads
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/06—Power analysis or power optimisation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

本发明涉及一种大面积焊接球网架结构变形预控制方法，包括以下步骤：建立受力分析计算模型并获得变形值；建立第一次修正模型并重新计算变形值；判断变形误差并获取受力分析修正几何模型；根据受力分析修正几何模型建立焊接分析模型并获得焊接分析的变形值；建立焊接分析第一次修正模型并重新计算焊接变形值；判断焊接变形误差并获取最终施工几何模型。本发明综合考虑大面积网架在施工阶段和焊接阶段的结构变形，可根据变形值对原结构进行几何修正，有效提高网架的成形精度，大幅提升网架的整体作业效率。

Description

一种大面积焊接球网架结构的变形预控制方法
技术领域
本发明涉及钢结构施工领域，具体是一种大面积焊接球网架结构的变形预控制方法。
背景技术
焊接球节点网架结构由于其节点刚度大、受力性能好，被广泛地应用于大面积、大跨度结构中。但该类结构在施工时，由于跨度大、焊接量大，常易因结构受力变形及焊接收缩变形导致最终网架成形坐标与初始设计坐标出现偏差，尤其对于大面积、大跨度网架结构更为明显。
发明内容
本发明的目的在于提供一种变形预控制方法，降低结构的受力及焊接累计误差，从而有效防止结构受力及焊接收缩引起的变形。
为了达到上述目的，本发明是这样实现的：
一种大面积焊接球网架结构的变形预控制方法，包括以下步骤：
步骤1、根据焊接球网架的设计初始几何模型及相关参数建立受力分析的有限元计算模型；
步骤2根据网架安装方法模拟施工过程，获得网架结构成形态时各空间节点的坐标值及与初始设计节点坐标之间的坐标差值；
步骤3将各空间节点的坐标差值反向叠加到初始设计节点坐标，得到节点坐标修正后的几何模型；
步骤4用节点坐标修正后的几何模型重新建立受力分析的有限元计算模型；
步骤5、重复步骤2，得到各空间节点新的坐标值及新的坐标差值；
步骤6、对新的差值进行分析，如果不满足容许误差要求，则将新的差值反向叠加到修正后的节点坐标值上，得到新的修正后的几何模型，重复步骤4和5，直至坐标差值满足容许误差要求，最终得到受力分析阶段几何模型；
步骤7、用步骤6得到的受力分析阶段几何模型和焊接参数建立焊接分析的有限元计算模型；
步骤8、根据网架的焊接模拟过程，获得网架焊接成形态时各空间节点的坐标值及与受力分析阶段几何模型节点坐标之间的坐标差值；
步骤9、将步骤8得到的各空间节点的坐标差值反向叠加到受力分析阶段几何模型节点坐标，得到节点坐标修正后的几何模型；
步骤10、用节点坐标修正后的几何模型重新建立焊接分析的有限元计算模型；
步骤11、重复步骤8，得到各空间节点新的坐标值及新的坐标差值；
步骤12、对新的差值进行分析，如果不满足容许误差要求，则将新的差值反向叠加到修正后的节点坐标值上，得到新的修正后的几何模型，重复步骤10和11，直至坐标差值满足容许误差要求，得到最终的几何模型；
步骤13、按照最终的几何模型进行施工图详图设计，进行构件制作并按照既定的焊接及安装方案进行现场施工。
所述的一种大面积焊接球网架结构变形预控制方法，所述步骤2中对网架结构进行施工过程模拟时，应进行全过程仿真模拟分析，并应考虑施工顺序对结构成形态的影响。
所述的一种大面积焊接球网架结构变形预控制方法，所述步骤8中对网架结构进行焊接模拟时，应考虑焊接工艺及焊接顺序对焊接成形态的影响。
所述的一种大面积焊接球网架结构变形预控制方法，所述步骤6中差值分析的容许误差要求中，采用最大绝对值容许误差D1 max，其值为D1 max=f S ×f F ×D s，其中：D s为国家相关规范要求最大容许值；f S 为整体精度系数，f S <1.0；f F 为受力变形控制系数，f F <1.0。
所述的一种大面积焊接球网架结构变形预控制方法，所述步骤12中差值分析的容许误差要求中，采用最大绝对值容许误差D2 max，其值为D2 max= f S ×（1.0- f F ）×D s。
本控制方法具有以下优点：
（1）可以通过控制坐标容许差值，根据不同建筑结构需要，满足不同精度的要求；
（2）综合考虑施工阶段和焊接阶段的网架变形，进行全过程有限元仿真模拟分析，可以精确预测施工中不同阶段的结构受力及变形状态，做到全过程精确控制网架几何成形；
（3）预先采取反向位移控制措施，在构件下料前考虑网架变形的影响，可大幅方便加工制作，提高施工效率。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步说明本发明。
本发明较佳实例为一大型工业厂房屋盖结构，采用焊接球节点正放四角锥钢网架形式，平面尺寸为88m×96m，拼装面积为8448m2，最大跨度为28米，结构形式复杂，杆件空间定位要求高，现场焊接量大，网架整体成形精度要求高。
该大型网架结构的变形预控制方法包括以下步骤：
步骤1、根据焊接球网架的设计初始几何参数、焊接球及杆件的材质、网架支座的形式建立结构受力分析的有限元计算模型；
步骤2、根据网架安装方法，模拟施工过程。本工程采用分块吊装和部分同步提升的混合施工方法，共包含19个吊装单元及2个大区的同步提升单元，施工模拟时，按照预先制定的施工顺序，考虑19个吊装单元吊装就位、2个提升单元提升就位、屋面板就位及网架下弦附加管件就位共23个施工步骤。网架变形模拟时，仅考虑恒荷载作用，荷载分项系数取1.0：
荷载值：1.0×G1k+1.0×G2k+1.0×G3k
其中：
G1k：网架结构自重；
G2k：屋盖面板自重；
G3k：下弦附加管件自重；
通过计算获得网架结构第一次成形态时各空间节点的坐标值X 1及与初始设计节点坐标X 0之间的坐标差值Δx 1= X 1- X 0；
步骤3、根据最终成形态的计算结果，将各空间节点的坐标差值Δx反向叠加到初始设计节点坐标X 0，得到第一次节点坐标修正后的几何坐标X M1=X 0-Δx 1；
步骤4、将修正后的节点坐标值X M1导入到有限元计算软件中，重新建立受力分析模型；
步骤5、重复步骤（2），得到各空间节点第二次的坐标值X 2及新的坐标差值Δx 2= X 2-X 0；
步骤6、对新的坐标差值Δx 2进行分析，如果
|Δx 2|<D1 max=f S ×f F ×D s
其中：
D s：国家相关规范要求最大容许值；
f S ：整体精度系数，f S <1.0；
f F ：受力变形控制系数，f F <1.0。
则X M1即为受力分析阶段几何坐标值。如果不满足容许误差要求，则将新的差值Δ x 2反向叠加到修正后的节点坐标值X M1上，得到新的修正后的几何坐标X M2= X M1-Δx 2，将修正后的节点坐标值X M2导入到有限元计算软件中，进行计算分析，得到第三次各空间节点的坐标值X 3及与初始设计节点坐标X 0之间的坐标差值Δx 3= X 3- X 0，判断Δx 3是否满足容许误差要求，否则继续迭代计算，直至Δx n满足容许误差要求，最终得到受力分析阶段几何坐标X Mn-1；
步骤7、用步骤（6）得到的受力分析阶段几何坐标X G =X Mn-1和焊接坡口形式、焊接电流、焊接速度等参数建立焊接分析的有限元计算模型；
步骤8、本工程采用现场气保焊，管件与球节点之间采用单边V形坡口焊接。每个吊装单元采用一个焊接区进行焊接，第一个同步提升单元分割为15个焊接区焊接，第二个同步提升单元分割为16个焊接区焊接，每个焊接区域焊接时，由中心向四周均匀扩散施焊，先焊接下弦杆件再焊接上弦及腹杆。通过焊接模拟，获得网架焊接第一次成形态时各空间节点的坐标值XH1及与受力分析阶段几何模型节点坐标X G之间的坐标差值ΔxH1= XH1-X G；
步骤9、将步骤（8）得到的各空间节点的坐标差值ΔxH1反向叠加到受力分析阶段几何模型节点坐标X G，得到节点坐标修正后的几何坐标XHM1= X G-ΔxH1；
10、将修正后的节点坐标值XHM1导入到焊接有限元计算软件中，重新建立焊接分析的有限元计算模型；
11、重复步骤（8），得到焊接模拟各空间节点第二次的坐标值XH 2及新的坐标差值Δ xH2= XH 2-X G；
步骤12、对新的坐标差值ΔxH2进行分析，如果
|ΔxH2|<D2 max= f S ×（1.0- f F ）×D s
则XHM1即为焊接分析阶段几何坐标值。如果不满足容许误差要求，则将新的差值ΔxH2反向叠加到修正后的节点坐标值XHM1上，得到新的修正后的几何坐标XHM2= XHM1-ΔxH2，将修正后的节点坐标值XHM2导入到焊接有限元计算软件中，进行焊接分析，得到焊接模拟第三次各空间节点的坐标值XH 3及与受力分析阶段几何模型节点坐标X G之间的坐标差值ΔxH3= XH 3-X G，判断ΔxH3是否满足容许误差要求，否则继续迭代计算，直至ΔxH3满足容许误差要求，得到最终几何坐标X L。
步骤13、按照最终的几何模型X L进行施工图详图设计，进行构件制作并按照既定的焊接及安装方案进行现场施工。
通过上述施工方法可以看出，本大面积焊接球网架结构变形预控制方法可以，根据不同建筑结构需要，通过控制坐标容许差值Δx n及ΔxH n，满足不同精度的要求；综合考虑施工阶段和焊接阶段的网架变形，进行全过程有限元仿真模拟分析，可以精确预测施工中不同阶段的结构受力及变形状态，做到全过程精确控制网架几何成形；预先施加反向位移获得修正后的坐标X Mn=X 0-Δx n及XHMn= X G-ΔxHn作为控制措施，在构件下料前考虑网架变形的影响，可大幅方便加工制作，提高施工效率。

Claims (5)

1.一种大面积焊接球网架结构的变形预控制方法，其特征是：包括以下步骤：
步骤1、根据焊接球网架的设计初始几何模型及相关参数建立受力分析的有限元计算模型；
步骤2根据网架安装方法模拟施工过程，获得网架结构成形态时各空间节点的坐标值及与初始设计节点坐标之间的坐标差值；
步骤3将各空间节点的坐标差值反向叠加到初始设计节点坐标，得到节点坐标修正后的几何模型；
步骤4用节点坐标修正后的几何模型重新建立受力分析的有限元计算模型；
步骤5、重复步骤2，得到各空间节点新的坐标值及新的坐标差值；
步骤6、对新的差值进行分析，如果不满足容许误差要求，则将新的差值反向叠加到修正后的节点坐标值上，得到新的修正后的几何模型，重复步骤4和5，直至坐标差值满足容许误差要求，最终得到受力分析阶段几何模型；
步骤7、用步骤6得到的受力分析阶段几何模型和焊接参数建立焊接分析的有限元计算模型；
步骤8、根据网架的焊接模拟过程，获得网架焊接成形态时各空间节点的坐标值及与受力分析阶段几何模型节点坐标之间的坐标差值；
步骤9、将步骤8得到的各空间节点的坐标差值反向叠加到受力分析阶段几何模型节点坐标，得到节点坐标修正后的几何模型；
步骤10、用节点坐标修正后的几何模型重新建立焊接分析的有限元计算模型；
步骤11、重复步骤8，得到各空间节点新的坐标值及新的坐标差值；
步骤12、对新的差值进行分析，如果不满足容许误差要求，则将新的差值反向叠加到修正后的节点坐标值上，得到新的修正后的几何模型，重复步骤10和11，直至坐标差值满足容许误差要求，得到最终的几何模型；
步骤13、按照最终的几何模型进行施工图详图设计，进行构件制作并按照既定的焊接及安装方案进行现场施工。
2.根据权利要求1所述的一种大面积焊接球网架结构变形预控制方法，其特征在于：所述步骤2中对网架结构进行施工过程模拟时，应进行全过程仿真模拟分析，并应考虑施工顺序对结构成形态的影响。
3.根据权利要求1所述的一种大面积焊接球网架结构变形预控制方法，其特征在于：所述步骤8中对网架结构进行焊接模拟时，应考虑焊接工艺及焊接顺序对焊接成形态的影响。
4.根据权利要求1所述的一种大面积焊接球网架结构变形预控制方法，其特征在于：所述步骤6中差值分析的容许误差要求中，采用最大绝对值容许误差D1 max，其值为D1 max=f S ×f F ×D s，其中：D s为国家相关规范要求最大容许值；f S 为整体精度系数，f S <1.0；f F 为受力变形控制系数，f F <1.0。
5.根据权利要求1所述的一种大面积焊接球网架结构变形预控制方法，其特征在于：所述步骤12中差值分析的容许误差要求中，采用最大绝对值容许误差D2 max，其值为D2 max= f S ×（1.0- f F ）×D s。
CN201810098291.0A 2018-01-31 2018-01-31 一种大面积焊接球网架结构的变形预控制方法 Pending CN110096719A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810098291.0A CN110096719A (zh) 2018-01-31 2018-01-31 一种大面积焊接球网架结构的变形预控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810098291.0A CN110096719A (zh) 2018-01-31 2018-01-31 一种大面积焊接球网架结构的变形预控制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110096719A true CN110096719A (zh) 2019-08-06

Family

ID=67443160

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810098291.0A Pending CN110096719A (zh) 2018-01-31 2018-01-31 一种大面积焊接球网架结构的变形预控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110096719A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111622352A (zh) * 2020-04-21 2020-09-04 上海二十冶建设有限公司 一种空间双曲面漏斗形单层网壳结构的安装方法
CN112179284A (zh) * 2020-09-25 2021-01-05 深圳市安远瑞盈项目管理有限公司 一种钢结构焊接球节点和螺栓球节点的承载力检验方法
CN112380602A (zh) * 2020-11-13 2021-02-19 上海二十冶建设有限公司 受限环境下空间曲面网壳高精度建造方法
CN115262992A (zh) * 2022-07-21 2022-11-01 中亿丰建设集团股份有限公司 大跨度斜放四角锥焊接球网架整体提升工艺

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103942367A (zh) * 2014-03-31 2014-07-23 浙江精工钢结构集团有限公司 一种空间大跨异形钢结构制作安装预变形方法
CN103970588A (zh) * 2014-05-08 2014-08-06 中国人民解放军军事交通学院 一种Mecanum万向轮滚子轮廓补偿和修正建模仿真的方法
CN106934147A (zh) * 2017-03-09 2017-07-07 北京理工大学 一种空间桁架索网天线等几何找形方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103942367A (zh) * 2014-03-31 2014-07-23 浙江精工钢结构集团有限公司 一种空间大跨异形钢结构制作安装预变形方法
CN103970588A (zh) * 2014-05-08 2014-08-06 中国人民解放军军事交通学院 一种Mecanum万向轮滚子轮廓补偿和修正建模仿真的方法
CN106934147A (zh) * 2017-03-09 2017-07-07 北京理工大学 一种空间桁架索网天线等几何找形方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111622352A (zh) * 2020-04-21 2020-09-04 上海二十冶建设有限公司 一种空间双曲面漏斗形单层网壳结构的安装方法
CN111622352B (zh) * 2020-04-21 2021-11-09 上海二十冶建设有限公司 一种空间双曲面漏斗形单层网壳结构的安装方法
CN112179284A (zh) * 2020-09-25 2021-01-05 深圳市安远瑞盈项目管理有限公司 一种钢结构焊接球节点和螺栓球节点的承载力检验方法
CN112380602A (zh) * 2020-11-13 2021-02-19 上海二十冶建设有限公司 受限环境下空间曲面网壳高精度建造方法
CN112380602B (zh) * 2020-11-13 2023-05-30 上海二十冶建设有限公司 受限环境下空间曲面网壳高精度建造方法
CN115262992A (zh) * 2022-07-21 2022-11-01 中亿丰建设集团股份有限公司 大跨度斜放四角锥焊接球网架整体提升工艺

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110096719A (zh) 一种大面积焊接球网架结构的变形预控制方法
CN111364615B (zh) 一种异形、曲面悬挂式钢结构体系的安装方法
CN1978801B (zh) 超大跨度钢斜拱施工方法
CN110258803A (zh) 一种基于bim技术的穹顶钢结构安装施工方法
CN113239483B (zh) 一种海上风机支撑结构整体化降本优化设计方法
CN108517960A (zh) 一种类米字型交叉转换连接节点制作方法
CN113250468A (zh) 一种高层建筑的对称悬挑钢桁架施工方法及施工结构
CN107491619A (zh) 一种基于bim技术的旧改项目钢结构定位吊装施工方法
CN114033051A (zh) 一种基于钢结构球幕影院工程大跨度双曲桁架施工工艺
CN105178607A (zh) 一种大型放射状弧形架体结构施工方法
KR20170117735A (ko) 가구식구조의 금속판을 이용한 비정형건축물의 외장판넬 시공방법
CN115262973A (zh) 多向多曲率大跨度曲面网壳系统的施工方法
CN114718365A (zh) 一种基于bim的立体曲面空间网格结构模块化施工方法
Søndergaard et al. Topology optimization and digital assembly of advanced space-frame structures
CN111535446B (zh) 一种大跨度场馆的施工方法
CN211948529U (zh) 一种多腔体巨柱地脚螺栓群的定位支架
CN114996831B (zh) 大跨度悬垂脊线双曲反拱斜交网格结构的精益建造方法
CN104652828A (zh) 重型钢结构铸钢节点高空散装施工方法
CN101949192B (zh) 台车运行轨道梁以及制作、安装方法
Costa et al. Fabrication-aware parametric design of segmented concrete shells
CN114799753B (zh) 一种空间异形多曲面钢结构的制造方法
CN115455771B (zh) 大节段钢箱梁制造中温度效应引起的变形误差控制方法
CN113175090A (zh) 一种大跨度拉索拉杆桁架钢结构施工方法
CN109972781A (zh) 一种组合层梁及其制造方法
CN115422645B (zh) 一种大跨度异型钢桁架结构三维测量空间坐标转换的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190806