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| 仿真技术在上海浦东陆家嘴正大广场施工中的应用 |
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| 作者：彭明祥、吴延宏、袁世伟 日期：[2006-2-16] |
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2.3第三部分：应力和变形分析
包括两部分内容。
(1)桅杆起重机主副臂、基座、缆凤绳和吊装屋架的应力分析
通过设计分析软件，成功地对桅杆起重机吊装的动态过程中各种条件下主臂、副臂、格构柱、缆凤绳和混凝土基座的受力状况的有关参数进行计算，并对吊装屋架的应力进行对比分析。
(2)对典型厚板的焊接过程分析
选择典型的箱形截面焊接过程进行三维有限元数值模拟。截面有限元数的网格划分了八节点块体单元，同时考虑了温度使弹性模量发生的变化及钢材从弹性体→塑性体→弹性体的变化过程，力学模型采用了非线性的热弹塑性模型。经过连续计算，获得了箱形截面的一次焊接和多层焊接的温度场、应力场和应变场的变化规律。
3、主要应用成效
正大商业广场的施工虚拟仿真系统是国内首次尝试仿真技术应用于建筑工程，它对施工全过程进行模拟，在施工前了解各种构件在实际结构中的相对位置及相互关系，试验多种施工方法，计算相应工况应力，对吊装方法、顺序和吊装线路进行优化。通过正大商业广场的施工实践，取得了良好的应用成效，主要体现如下。
(1)通过试验多种施工方案，可以在施工前发现问题，优化方案，有助于缩短工期，保障施工安全和工程质量。通过实施施工虚拟仿真系统发现了原有施工方案中存在的若干不合理设想和安全隐患，并提供了可靠的解决施工方案。对原方案中桅杆起重机的缆凤绳布置进行了优化，减少了吊装过程中安、拆缆凤绳的次数。
(2)实现了施工过程的实时视觉仿真，有利于进行施工前的操作和安全交底。
(3)利用多点决策优化理论优化装配吊装方案，提高施工工效。
(4)开发桅杆起重机内力分析程序，提供了起重机的安全运行控制要求，保障桅杆起重机的安全运行及屋架的安全吊装。
(5)采用三维有限元法，获得了数值模拟箱形截面焊接过程的温度、应力和应变场等数据和结论，可有效的指导施工现场对焊接变形进行控制。
(6)对建筑物外观效果的仿真，有助于提高建筑造型的合理性和设计进程，为施工提供直观指导。
4、展望
上海正大商业广场施工虚拟仿真系统的建成，标志着我国建筑行业跨入了应用现代虚拟技术的新阶段。同时也为建筑业和项目管理者在评估和管理项目风险方面提供了一个极有价值的新工具。但由于该系统是仿真技术首次在建筑施工中应用，在以下方面还需要进一步完善：
(1)系统的通用性，普及性较差，目前只对单个工程有效，还不具备在建筑业广泛推广应用的条件；
(2)将建筑业的二维设计图纸转化为仿真系统所需要的三维模型用时较长，使系统的经济性和可推广性降低；
(3)外观和吊装仿真使用的虚拟现实技术与内力计算使用的数值模拟技术还不能形成一个完整的体系，增加了数据的重复处理，降低了系统运行的可靠度；
(4)系统运行的软硬件条件要求较高，首次投入较大。
随着仿真技术在建筑施工中的应用，施工虚拟仿真系统将会不断完善和发展，对建筑工程施工技术和计算机仿真技术的发展将会起到巨大的推动作用。分页:[1] [2] |
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