建筑工程复杂造型钢结构及幕墙体系施工技术汇报

风荷载及温度作用下的复杂造型钢结构

及幕墙体系施工技术目录一、成果简介二、总体思路三、技术方案与创新成果（1）风作用下复杂造型钢结构及幕墙体系实测分析及施工技术（2）温度作用下复杂钢结构数值模拟及施工技术（3）复杂造型建筑空间三维定位测控技术（4）双向曲线网架施工卸载及安全控制技术（5）风致振动下的复杂造型钢结构舒适度技术四、实施效果一、成果简介一、成果简介课题属于土木工程施工类的技术创新。以超高层建筑结构受风荷载及温度作用理论研究为基础，结合工程实际情况，采用现场实测技术、数字模拟分析技术，针对实际工程中面临的问题开展研究。开展了“风荷载及温度作用下的复杂造型钢结构及幕墙体系施工技术”研究，形成以下关键技术：

1）“风作用下复杂造型钢结构及幕墙体系实测分析及施工技术”采用实测分析得出复杂造型钢结构在风荷载作用下的动力响应特性；采用数值模拟得出多种风向角下的风压分布规律和风荷载体型系数，得出了不同位置开洞下的建筑表面风压分布情况，保障了施工的质量及安全性。2）“温度作用下复杂钢结构数值模拟及施工技术”技术利用有限元软件，模拟温度作用下钢筋混凝土结构和钢结构的交接处应力、应变变化情况，并以此指导施工。为此类工程节点施工质量和安全控制提供了依据。3）“复杂造型建筑空间三维定位测控技术”在复杂造型建筑物施工中应用空间三维测控技术进行建筑物定位，同时对大面积玻璃幕墙安装平整度进行控制，其精度高、误差积累小、工作效率高，能有效满足较高的工程要求，为类似工程提供了参考。4）“双向曲线网架施工卸载及安全控制技术”课题着重于针对复杂造型曲线网架卸载过程中存在的复杂应力及应力重分布容易导致安全事故的情况。通过模拟对比多种卸载方式，寻找其适用范围，并最终制定复杂造型曲线钢结构相关卸载安全控制措施。保障了卸载施工的质量及安全性。

5）“风致振动下的复杂造型钢结构舒适度技术”技术通过现场实测的手段得到结构在风场激励下的振动响应，分析后与相关规范进行对比验证，从而验证了结构的舒适度是否满足要求，保障了复杂造型结构建筑的居住质量及舒适性。

课题成果在“君御海城国际酒店”项目获得了成功的应用，在确保工程质量和施工安全情况下，实现综合经济进步效益0.9%，获得了业主、监理、设计，三方的一致好评。其应用推广价值得到了充分肯定。二、总体思思路1、1总体思路课题“风荷载及及温度作用下的的复杂造型钢结结构及幕墙体系系施工技术”遵遵循以下技术路路线：1）分析工程实际际问题；2）理论研究；3）数值模拟分析析；4）试验室试验及及现场试验；5）综合分析所得得数据及结论；；6）结合工程实际际情况及研究结结果，开发相应应技术；7）在工程中应用用并检验技术；；8）形成相关文件件。课题组在前人研研究成果的基础础上，以君御海海城国际酒店工工程为依托，主主要研究内容包括以以下两方面：（1）在台风登陆过过程中对结构的的风速、风向以以及加速度响应应进行现场测量量。通过对实测测数据进行分析析，得出复杂造造型钢结构在风风荷载作用下的的动力响应特性性；（2）采用数值风洞洞技术，建立本本工程的1:1的数值模型，模模拟不同风向角角下的建筑表面面的风压，以模模拟的风压为基基础计算了多种种风向角下的风风荷载体型系数数；对数值模型型进行开洞模拟拟施工期建筑幕幕墙未安装的情情况，得出不同同位置开洞下的的建筑表面风压压分布情况，提提出施工期幕墙墙更合理的安装装顺序的建议。。在台风登陆过程程中对结构的风风速、风向以及及加速度响应进进行现场测量。。通过对实测数数据进行分析，，得出复杂造型型钢结构在风荷荷载作用下的动动力响应特性；；采用数值风洞技技术，建立本工工程的1:1的数值模型，模模拟不同风向角角下的建筑表面面的风压，以模模拟的风压为基基础计算了多种种风向角下的风风荷载体型系数数；对数值模型型进行开洞模拟拟施工期建筑幕幕墙未安装的情情况，得出不同同位置开洞下的的建筑表面风压压分布情况，提提出施工期幕墙墙更合理的安装装顺序的建议。。1）“风作用下复复杂造型钢结构构及幕墙体系实实测分析及施工工技术”研究内内容研究思路路1、2子课题研究思路路及内容课题假定施工温温度为20度,夏季结构能达到到的最高温度为为40度,冬季最低温度为为零下5度,以5度为一个梯度,在SAP2000中计算结构的应应力,以及应力的改变变。并找出在每每个温度下，所所有构件中的最最大应力以及在在不同温度下的的应力改变值，，并作出比较。。重点比较了钢钢桁架和混凝土土结构交接出的的应力以及应力力改变。课题组在前人研研究成果的基础础上，以君御海海城国际酒店工工程为依托，设设置温度梯度,在SAP2000中计算结构的应应力,以及应力的改变变。并找出在每每个温度下，所所有构件中的最最大应力以及在在不同温度下的的应力改变值，，并作出比较。。重点比较了钢钢桁架和混凝土土结构交接出的的应力以及应力力改变，并以此此指导施工。2）“温度作用用下复杂钢结构构数值模拟及施施工技术”研究内内容研究思路路3）“复杂造型型建筑空间三维维定位测控技术术”研究思路及内容容空间三维定位测测控就是根据计计算机技术获取取建筑物定位点点的空间三维坐坐标信息，应用用全站仪、GPS、测量机器人等等现代测量技术术对建筑物整体体几何形态进行行精确定位和控控制。空间三维维定位测控是复复杂造型建筑物物施工中重要的的技术环节，其其精度高、误差差积累小、工作作效率高。施工工中应用该技术术可丰富施工的的组织设计，很很好的指导施工工，为下一步施施工工序提供科科学依据。课题以君御海城城国际酒店工程程复杂造型钢结结构工程为背景景，研究了复杂杂造型钢结构的卸载及及安全控制，主主要研究以下内内容:（1）对大跨度空间间钢结构施工阶阶段的基本力学学理论进行了研研究。（2）对于简单等效效的多跨梁体系系建立ANSYS有限元模型，并并根据施工步骤骤有组织有规划划的对其分别进进行施工阶段荷荷载的模拟。通通过对ANSYS中的link10单元(只受拉力不受受拉力单元)，利用温度荷荷载对主体结结构进行位移移卸载，并分分别研究了其其在卸载施工工过程中主体体结构和临时时支撑结构的的变形和内力力分布。（3）通过对相对对复杂的网架架结构进行ANSYS有限元模型的的建立，研究究不同施工卸卸载方式下网网架杆件内力力随时间的变变化和分布情情况和临时支支撑反力的变变化与分布情情况。通过定定义卸载参数数，判断何种种卸载方式更更加方便和经经济性兼顾，，提出其对施施工的有效性性和应用性。。（4）对实际工程程采用不同卸卸载方式进行行模拟以选择择较好卸载方方式，并通过过实际监测，，保证卸载施施工质量及安安全，并验证证模拟分析结结果。（5）总结归纳卸卸载施工过程程中安全控制制的总体思路路、控制目标标及控制措施施，为今后类类似工程卸载载施工安全控控制提供了思思路。本课题着重于于研究复杂造造型曲线钢结结构网架的卸卸载施工，针针对复杂造型型曲线网架卸卸载过程中存存在的复杂应应力及应力重重分布容易导导致安全事故故的情况。通通过计算机软软件，对常见见卸载方式进进行了精确模模拟。并针对对模拟情况，，提出了他们们各自的特点点及适用范围围。并通过在在工程实践中中的具体应用用及监测，检检验了模拟的的准确性，并并结合相关研研究成果制定定了复杂造型型曲线钢结构构相关卸载安安全控制措施施，保障了卸卸载施工的质质量及安全性性。4）“双向曲曲线网架施工工卸载及安全全控制技术””研究内内容研究思路路课题组在前人人研究成果的的基础上，以以君御海城国国际酒店工程程为依托，主主要研究内容包括以下下两方面：（1）在台风登陆陆过程中对结结构的风速、、风向以及加加速度响应进进行现场测量量，得到台风风作用下结构构的风振加速速度；（2）通过对实测测数据进行分分析，得出复复杂造型钢结结构在风荷载载作用下的动动力响应特性性和结构实测测加速度最大大值，然后与与我国《高层民用建筑筑钢结构技术术规程》(JGJ99—98)中人体振动舒舒适度控制界界限对比，讨讨论其在台风风作用下的舒舒适度。本课题着重于于研究复杂造造型钢结构在在台风激励下下的建筑舒适适度的评价及及控制，针对对台风登陆过过程中复杂造造型钢结构的的动力响应特特性进行现场场实测，采用用计算机软件件对测量数据据分析，较为为准确地得出出风致结构振振动的峰值振振动加速度，，并通过与国国内规范中舒舒适度指标对对比来评价复复杂造型钢结结构的舒适度度。5）“风致振动动下的复杂造造型钢结构舒舒适度技术””研究内内容研究思路路三、技术方案案与创新成果果课题“风荷载载及温度作用用下的复杂造造型钢结构及及幕墙体系施施工技术”，包含含五个子课题题，分别为1）“风作用下复复杂造型钢结构构及幕墙体系实实测分析及施工技术”2）“温度作用用下复杂钢结构构数值模拟及施施工技术”3）“复杂造型型建筑空间三维维定位测控技术术”4）“双向曲线线网架施工卸载载及安全控制技技术”5）“风致振动下下的复杂造型钢钢结构舒适度技技术”1）“风作用下复复杂造型钢结构构及幕墙体系实实测分析及施工工技术”一、技术主要方方案内容1结构相应实测1.1结构响应实测方方案本次实测，采用用风速风向和加加速度同步实测测的方式，这种种方式的优点是是能够直观地监监测到施工期高高层建筑结构在在风场特性变化化时结构风振加加速度的变化，，但缺点是采样样频率的选择需需要兼顾风速风风向和加速度的的采样要求，并并且对数据采集集仪的通道数有有一定要求。参参考以往实测经经验，并经过现现场试测，确定定风速风向及风风振加速度的采采样频率为50Hz。1.2测点选择及布置置本次实测主要针针对西面裙楼天天窗及雨棚钢结结构和塔楼顶部部钢结构进行，，其中由于裙楼楼天窗及雨棚钢钢结构属于复杂杂造型钢结构，，其在风作用下下的振动较上部部钢结构来说更更复杂、振动响响应值更大，并并且天窗和雨棚棚钢结构面积较较大，测点布置置较多，因此成成为了本次测量量工作的重点。。图1鱼尾、鱼头结构构测点布置示意意图图2鱼尾结构现场测测点布置示意图图图3测点3实景图1.3实测结果本次测量鱼头和和鱼尾钢结构共共测量了150组数据，鱼尾钢钢结构119组，鱼头31组；其中鱼尾钢钢结构每组数据据又包含了三个个方向（X、Y、Z）的数据，鱼头头钢结构每组数数据包含有两个个方向（X、Y）的数据；且每每组数据在每个个方向上的一次次测量中有91000个测值。取其中中一组对测量的的加速度响应进进行说明，其加加速度谱如图4、5图4X向、Y向及X、Y向合成加速度谱谱图5Z向加速度谱2、数值模拟2.1数值风洞技术数值风洞技术是是利用计算流体体力学(CFD)方法在计算机上上模拟结构周围围风场的变化并并求解结构表面面的风荷载。这这是近十几年发发展起来的一种种结构风工程研研究方法，并逐逐渐形成了一门门新兴的结构风风工程分支——计算风工程学(CWE)。CFD的基本思想是把把原来在时间域域及空间域上的的连续的物理量量的场，用一系系列有限个离散散点上的变量值值的集合来代替替，通过一定的的原则和方式建建立起关于这些些离散点上场变变量之间关系的的代数方程组，，然后求解代数数方程组获得场场变量的近似值值。课题采用数值风风洞技术，建立立该酒店主楼与与裙房的模型并并进行数值模拟拟，获得16个风向角下的建建筑表面风压分分布情况，并以以风压为基础，，求出各风向角角下风压系数分分布，各风向角角下建筑表面的的体形系数。同同时，本工程幕幕墙较多，工程程地点位于四季季多风的广东省省佛山市高明区区西江旁，幕墙墙施工安装过程程中可能受气流流的影响较大，，故在已有数值值模型基础上，，对模型进行局局部开洞来近似似考虑气流对幕幕墙施工顺序的的影响，并提出出合理的幕墙施施工顺序，正确确指导施工。2.2房屋风压、风荷荷载体型系数及及幕墙体系施工工顺序的数值模模拟1）计算模型采用proeWildfire5.0软件建立复杂建建筑模型，导入入Gambit2.4.6软件生产需要的的实体模型并进进行网格划分，，借助大型计算算机上的Fluent14.0软件对生成的网网格文件进行计计算，模型与实实际建筑尺寸比比例为1:1。图6实体模型图图7建筑表面网格划划分图9风向角是视角图图为考虑幕墙怎样样安装才较安全全，现将模型进进行局部开洞近近似等于幕墙未未安装的情况，，不开洞则为幕幕墙安装完成后后，或投入使用用后。分别进行行了23、24、25层和26、27、28层整体开洞、鱼鱼背附近开洞、、鱼肚中间开洞洞、鱼腹附近开开洞的数值模拟拟。因施工期主主导风向为315°，故只考虑该风风向下幕墙安装装的情况；又因因幕墙安装时，，已经砌筑好填填充墙，气流不不可能直接进入入幕墙后直线穿穿出，故只选取取气流进入的曲曲面进行分析。。开洞情况说明明见下表：开洞位置开洞说明23、24、25层整体开洞按建施图尺寸开洞，空口高度分别为2.45m、2.45m、2.7m。洞底标分别为91.1m、94.75m、98.4m26、27、28层整体开洞按建施图尺寸开洞，空口高度分别为2.7m、2.7m、3.3m。洞底标高分别为102.3m、106.2m、110.1m23、24、25层鱼腹附近开洞按建施图尺寸开洞，空口高度分别为2.45m、2.45m、2.7m。洞底标高分别为91.1m、94.75m、98.4m。洞口长度约15m26、27、28层鱼腹附近开洞按建施图尺寸开洞，空口高度分别为2.7m、2.7m、3.3m。洞底标高分别为102.3m、106.2m、110.1m。洞口长度约15m23、24、25层鱼肚中间开洞按建施图尺寸开洞，空口高度分别为2.45m、2.45m、2.7m。洞底标高分别为91.1m、94.75m、98.4m。洞口长度约15m26、27、28层鱼肚中间开洞按建施图尺寸开洞，空口高度分别为2.7m、2.7m、3.3m。洞底标高分别为102.3m、106.2m、110.1m。洞口长度约15m23、24、25层鱼背附近开洞按建施图尺寸开洞，空口高度分别为2.45m、2.45m、2.7m。洞底标高分别为91.1m、94.75m、98.4m。洞口长度约15m26、27、28层鱼背附近开洞按建施图尺寸开洞，空口高度分别为2.7m、2.7m、3.3m。洞底标高分别为102.3m、106.2m、110.1m。洞口长度约15m二、研究究结论1）开洞与与不开洞洞情况下下，风压压最值基基本保持持不变，，开洞会会使开洞洞附近风风压数值值减小，，甚至从从正压直直接变为为负压，，风压梯梯度变大大，风压压急剧变变化，究究其原因因可能是是开洞使使原来滞滞留的气气流不再再滞留，，而是选选择直接接穿过洞洞口流出出。但是是洞口对对风压的的分布影影响范围围比较有有限，离离洞口较较近时影影响较大大，离洞洞口较远远时，影影响渐渐渐消除，，即洞口口的效应应具有局局部性。。2）23、24、25层和26、27、28层整体开开洞比较较（即先先后整体体安装26、27、28层和23、24、25层），两两种情况况的风压压基本一一致，低低层开洞洞风压稍稍大，但但不是很很明显，，两种情情况均有有洞口的的局部效效应。洞洞口短边边方向风风压梯度度比洞口口长度方方向梯度度变化大大，在风风压较大大处显得得尤为剧剧烈。3）开大洞洞口与开开小洞口口的区别别（整层层一起安安装与整整层分段段安装比比较），，洞口越越小，洞洞口对风风压分布布的影响响范围越越小。分分段开洞洞，当洞洞口位于于风压较较小区域域时，洞洞口长度度和高度度方向风风压梯度度变化较较小；当当洞口位位于风压压较大区区域时，，洞口反反而会在在洞口长长度方向向增大周周围局部部风压数数值和风风压梯段段面积，，使风压压较大区区域扩大大，风压压与原来来相比更更不利。。4）23、24、25层和26、27、28层分别从从鱼背方方向往鱼鱼腹方向向开洞（（分别代代表的安安装方向向分别为为鱼腹往往鱼背方方向安装装、鱼背背鱼腹方方向往中中间安装装、鱼背背方向往往鱼腹方方向安装装）。鱼鱼背方向向开洞时时，由于于鱼背处处未开洞洞时风压压较鱼腹腹和鱼肚肚处小，，开洞造造成的风风压变化化较小。。开洞时时洞口周周围风压压变化剧剧烈程度度从鱼背背往鱼腹腹方向逐逐渐增大大。而且且，在鱼鱼腹开洞洞反而是是风压较较大区域域面积有有所扩张张，故风风压较大大处局部部开洞更更不利。。针对以以上结论论提出以以下建议议：（1）有洞口口处，在在气流作作用下，，洞口附附近建筑筑表面风风压急剧剧变化，，对有洞洞口处安安装幕墙墙时候要要注意检检查周围围幕墙是是否有松松动情况况；单独独安装洞洞口幕墙墙时，应应该注意意安装前前后风压压变化带带来的安安全隐患患。（2）上下各各层分别别安装幕幕墙时，，风压区区别不是是很明显显，开洞洞影响范范围也相相似，但但是，鉴鉴于气流流在建筑筑物三分分之二高高度处形形成滞留留区，滞滞留区开开洞会使使洞口中中间的峡峡谷效应应加剧，，建议滞滞留区先先安装，，然后分分别向下下向上安安装。（3）单个区区段幕墙墙安装时时候，建建议整个个区段横横向分段段安装，，不采取取整区段段纵向安安装，安安装方向向可根据据风向，，顺着风风向安装装。三、创新新成果课题实施施后，形形成了““风作用用下复杂杂造型钢钢结构及及幕墙体体系实测测分析及及施工技技术”为为在风影影响下的的复杂造造型钢结结构及幕幕墙施工工的安全全、高效效提供了了保障。。2）“温温度作用用下复杂杂钢结构构数值模模拟及施施工技术术”一、技术术主要方方案内容容1建模分析析1.1几何建模模佛山君御御海城五五星级酒酒店造型型独特,为一鱼形形,主要结构构分为以以下几个个部分:底层的钢钢筋混凝凝土结构构,鱼尾的钢钢结构,鱼背为斜斜钢柱,鱼头为钢钢桁架.由于钢与与混凝土土的热传传导性差差异较大大,线膨胀系系数也不不相同,故即使是是均匀的的温度变变化,虽然整个个截面上上产生内内力为零零,但仍会使使静定钢钢-砼结合横横截面上上产生应应力。在在鱼腹腹腹部混凝凝土结构构和鱼头头钢桁架架的交界界处,由于结构形式的变变化,温度作用产生的应应力变化可能会更更大,所以在建模和计算算过程中对这部分分给予了特别的关关注。在建模过程程中，由于建筑结结构复杂，下部结结构部分的轴线的的弧线，给建模造造成了一定的困难难。上部钢桁架和和下部混凝土结构构的交界处由于材材料的不同，在建建模过程中给予了了更多的关注，划划分更为细致。1.2温度工况分析假定施工温度为20度,夏季结构能达到的的最高温度为40度,冬季最低温度为零零下5度,以5度为一个梯度,在SAP2000中计算结构的应力力,以及应力的改变。。并找出在每个温温度下，所有构件件中的最大应力以以及在不同温度下下的应力改变值，，并作出比较。重重点比较了钢桁架架和混凝土结构交交接出的应力以及及应力改变。1.3计算结果分析各度温度下,结构不同部分的最最大应力计算分别别如下（部分）:图1Sap2000建模图假定施工温度为20度,夏季结构能达到的的最高温度为40度,冬由于以20度为基准温度，当当温度变化时,杆件最大的应力位位置可能发生变化化。因此，每组记记录同一位置的应应力和不同位置的的最大应力。以下是20℃，-5℃的模拟结果：表120度时构件中的最大大应力和位置温度(℃)位置杆件编号(位置变化)应力(mpa)杆件编号(位置固定)应力(mpa)20鱼尾6098-108.71539868.05鱼头3746-103.28331087.53钢砼交界处3746-103.08331087.53底柱2777-20.39鱼背斜柱2028-5.97表2-5度时构件中的最大大应力和位置温度位置杆件编号(位置变化)最大应力(mpa)杆件编号(位置固定)应力(mpa)-5鱼尾6098-123.586098-123.581806149.36539852.19鱼头4016-83.273746-58.94434179.22331077.88钢砼交界处4016-83.273746-58.94434179.22331077.88底柱2777-20.662777-20.66鱼背斜柱2028-5.772028-5.77列表如表2所示为了更直观的看出出温度对结构的影影响,选取20度时的最大应力杆杆件为代表,同时在不同的温度度为横坐标,杆件的应力为纵坐坐标,画出相应的图形（（仅列出2777号杆件）温度-5051015202530354045505560差值百分比(%)1.31.10.80.50.200.30.50.81.11.41.61.92.2图2底层混凝土柱压应应力-温度变化图(杆件编号2777)表3底柱应力温度变化化图(杆件编号2777)二、研究结论本报告对佛山君御御海城国际酒店进进行了SAP2000建模分析,可以得到如下结论论：1）温度的影响对于于混凝土结构中的的应力改变影响相相对来说比较小，，一般来说最高能能达到5%，相对其他荷载而而言，基本上可以以忽略。2）温度对钢结构中中的应力影响相对对来说还是比较大大的，在本文的建建模分析中，钢桁桁架中的温度应力力改变甚至达到了了69.5%,虽然没有超过钢结结构的允许应力,结构仍然处于安全全的状态之下,但是,温度对结构的影响响之大,还是值得我们注意意的。3）控制施工温度是是必要的。如不可可在炎热季节高温温时施焊，更不可可在露天暴晒的情情况下焊接等。4）合理的安排施工工时间和顺序，能能够在一定程度上上减弱温度对结构构的影响。尽量先先焊接拉杆再焊压压杆，使得拉压应应力平衡，保持结结构的稳定。三、创新成果课题实施后，形成成了“温度作用下下复杂钢结构数值值模拟及施工技术术”为受温差影响响较大，温度应力力明显的结构施工工提供了技术支持持，保障了施工效效果。3）“复杂造型建建筑空间三维定位位测控技术”一、主要技术内容容1.1本工程项目空间三三维定位测控难点点本工程建筑物造型型新颖，结构复杂杂，属于典型的复复杂造型建筑。其其几何线性要求高高，定位要求准确确。施工程序复杂杂，施工工序交叉叉多，定位难度大大。本工程项目共共分为八个阶段进进行如图1所示。运用常规的的测量技术进行施施工放样精度达不不到施工要求，难难以保证建筑质量量。基于上述原因因，本工程项目建建筑物定位运用空空间三维定位技术术，保证建筑物工工程的施工质量。。图1佛山君御海城国际际酒店施工阶段图图1.2君御海城国际酒店店建筑物空间三维维定位基准网的建建立空间三维定位基准准网是建筑物定位位的几何基准，基基准网建立质量直直接影响建筑物定定位的精度，影响响建筑物的施工质质量。1.3空间三维定位基准准网的建立及观测测（1）基准网的建立结合君御海城国际际酒店项目的地形形现状、地质水文文等资料，经实地地踏勘，收集已有控制点成成果，建立空间三三维定位基准网（（图2）。图2空间三维基准网布布设图（2）空间三维定位基基准网观测计算本工程项目按照《工程测量规范》GB50026-2007技术要求，运用ＧＧＰＳ与测量机器器人技术对空间三三维定位基准网联联合观测。GPS观测采用四台接收收机分两个时段对对G1,G2,G3,G4进行观测，每个时时段为45分钟，经基线严密密平差，同步网一一个，独立基线6个。最弱边为G2-G3边，相对误差为1/87000,最弱点为G2,点位精度为2.4mm。经过实际的GPS观测，测量机器人人技术检核，空间间三维基准点坐标标如下：点名X坐标Y坐标G1382734.0642539257.826G2382356.1912539385.730G3382179.0852539806.899G4382644.4262539794.851表1基准网成果表通过GPS观测数据与测量机机器人观测数据对对比，各点位坐标标误差均小于1.7mm。1.2君御海城国际酒店店建筑物空间三维维定位基准网的建建立空间三维定位基准准网是建筑物定位位的几何基准，基基准网建立质量直直接影响建筑物定定位的精度，影响响建筑物的施工质质量。1.3空间三维定定位基准网网的建立及及观测（1）基准网的的建立结合君御海海城国际酒酒店项目的的地形现状状、地质水水文等资料料，经实地地踏勘，收集已有控控制点成果果，建立空空间三维定定位基准网网（图2）。图2空间三维基基准网布设设图1.4本项目主体体建筑空间间三维坐标标精确定位位测控技术术应用为了保证建建筑物轴线线定位的精精度，设置置了K1~K8，8个内控点（（图3）。通过激激光垂准仪仪把轴线投投测到上升升层的板面面，这8个点就可以以控制每层层各轴线和和细部放样样。从而用用8个内控点对对空间坐标标精确定位位技术放样样的轴线点点，进行空空间坐标点点位的较准准。主体部分空空间三维坐坐标精确定定位测控技技术体现在在以施工基基准点检核核8个内控点的三维维坐标。内内控点的检检核在10层的整数倍倍和建筑混混凝土顶层层上进行，，既是第10、20、28。每次检核核分为GPS三维坐标、、垂直度检检核和测量量机器人几几何边长检核。图3控制轴线点点空间坐标标传递投点点图（1）GPS进行三维坐坐标检核，，既是在待待检核楼层层的内控点点上架设GPS接收机，通通过观测精精确获取内内控点的三三维坐标，，并于第一一层的内控控点坐标进进行比对，，看是否满满足相关规规范要求。。（2）应用测量量机器人对对投测的内内控点间轴轴线边长进进行检核，，该项检核核主要是对对内控点间间的几何形形态进行校校准，控制制建筑物几几何形态按按照设计进进行施工。。图4内控点GPS检核基线网网图1.5本项目鱼头头和鱼尾钢钢构及玻璃璃幕墙安装装空间三维维坐标定位位测控技术术应用1.5.1鱼头钢构空空间三维坐坐标定位鱼头部分的的钢结构较较复杂，定定位精度要要求高。为为了准确对对鱼头部位位钢结构进进行定位，，运用测量量机器人动动态跟踪反反射片技术术进行钢结结构安装过过程中全程程测控。首先将测量量机器人安安置在搭设设平台上的的基准点，，在混凝土土面精确定定位出钢结结构基座的的安装位置置，实现了了钢结构的的安装基座座精确三维维定位；然后在立柱柱的底部和和顶部关键键位置贴设设反射片，，运用测量量机器人动动态跟踪反反射片技术术对立柱安安装过程中中的立柱进进行精确定定位（图5）；图5大型钢结构构安装测控控图最后对钢结结构细部安安装定位的的质量进行行检查,在鱼头钢结结构的几何何特征部位位贴设反射射片如图6，由测量机机器人对反反射片进行行观测，得得到空间三三维坐标，，该坐标与与设计坐标标进行对比比，提供校校准值，以以满足设计计几何要求求。图6鱼头钢构剖剖面图1.5.2鱼尾钢构空空间三维定定位检核鱼尾位于西西立面入口口大堂，其其高度不超超过7层（28m），由曲面面弯折组成成。对鱼尾尾部分的测测控采取定定位鱼尾钢钢构的特征征点来确定定鱼尾整体体安装质量量，鱼尾部部分的刚构构图如图7、图8。图7鱼尾钢构立立面图图8鱼尾钢构侧侧面图鱼尾部处于于离地面不不超过30m，在地面加加密三维空空间基准网网，在二级级基准点上上使用测量量机器人，，在其几何何特征点部部位贴设放放射片，观观测特征点点的空间三三维点位，，与实际鱼鱼尾部分钢钢结构特征征点设计三三维坐标进进行对比，，经检校满满足工程要要求。1.5.3玻璃幕墙安安装中三维维坐标定位位测控（1）玻璃幕墙墙概况及其其允许偏差差本工程立面面呈跃出水水面的鱼的的形象，平平面中部为为“鱼身””塔楼（28层）、南北北两侧为荡荡漾的水波波副楼（南南4层、北5层）。幕墙墙面板种类类多，收边边收口复杂杂，除南北北立面的幕幕墙较规则则外，其他他立面的幕幕墙均不规规则，鱼头头、鱼背鱼鱼尾及光电电幕墙的加加工制造是是质量控制制的重点难难点，幕墙墙安装精度度直接影响响到幕墙的的质量，幕幕墙产品在在加工制作作、拼装过过程中，会会产生一定定的加工误误差；埋件件与连接件件的安装以以及板块安安装过程都都会产生误误差，这些些误差累加加势必会严严重影响到到工程。为为了减小误误差的积累累，控制幕幕墙安装精精度，幕墙墙安装定位位要通过空空间三维定定位测控技技术来完成成。（2）玻璃幕墙墙空间三维维测控技术术应用幕墙安装中中应用空间间三维测控控技术，首首先通过测测量机器人人来控制每每层龙骨横横梁上端的的空间三维维控制，从从而保证同同楼层幕墙墙板块与设设计空间坐坐标一致，，保持水平平。在龙骨骨安装时，，预埋件直直接关系到到幕墙安装装的质量，，应用测量量机器人进进行精确控控制龙骨安安装的预埋埋件空间位位置，从而而实现对幕幕墙系统的的精确定位位（图9-11）。经检核核幕墙安装装后空间点点位，其抽抽检空间点点位的偏差差均满足工工程要求。。图9幕墙安装点点位预埋件件三维点位位控制图10横隐竖明玻玻璃幕墙竖竖剖节点三三维定位图11裙楼半隐玻玻璃幕墙节节点定位（3）玻璃幕墙墙的监控对已安装好好的玻璃幕幕墙，对其其安装所在在的平面位位置需要检检核和监控控，采用测测量机器人人在线监控控技术对玻玻璃幕墙的的龙骨和框框架进行等等间距扫描描，获取均均匀采样点点，从而得得到玻璃幕幕墙所在平平面的抽样样位置，保保证玻璃幕幕墙安装的的准确性。。如图12。图12玻璃幕墙监监控图通过计算玻玻璃幕墙每每块玻璃周周边框架的的位置，可可以预先在在电脑中计计算每个等等间距平面面点的角度度，通过在在线控制测测量机器人人观测该相相应点的实实际坐标，，监测时通通过逐行扫扫描，获取取整个玻璃璃幕墙的抽抽样坐标。。对对采采集到的玻玻璃幕墙坐坐标进行坐坐标转换，，以设计玻玻璃幕墙所所在平面为为基准平面面，获取各各行坐标在在幕墙法线线方向的值值，通过数数据处理，，得到该行行各位置处处的凸出和和凹进值。。如图13。由图13可得出结结论，第第一扫描描行的玻玻璃幕墙墙不平整整度最大大值不超超过2mm，符合工工程要求求。图13不平整度度（第一一行）误差标准允许偏差mm实际测量最大偏差mm点位±5±3.2高程±10±5.3二、研究究结论1．本课题题通过应应用GPS、测量机机器人和和常规全全站仪空空间三维维定位测测控技术术，保证证本工程程建筑物物三维空空间准确确定位，，确保复复杂造型型结构建建筑物三三维空间间几何尺尺寸的定定位准确确性，其其定位误误差小于于国家标标准（见见表2、表3）。2．应用空空间三维维定位测测控技术术，实现现了复杂杂造型结结构建筑筑物轴线线点位传传递和检检核，作作业方式式灵活，，受施工工条件限限制小，，从而加加快了施施工测量量速度，，提高了了工作效效率，节节约了人人力。表2钢结构施施工放样样控制测测量误差差分析表表误差标准允许偏差mm实际测量最大偏差mm点位±8±4.8高程±12±6.2表3斜柱施工工放样控控制测量量误差分分析表二、研究究结论3．应用测测量机器器人在线线控制技技术，对对复杂结结构建筑筑物大面面积玻璃璃幕墙安安装平整整度进行行监控和和精确定定位，该该施工方方法使用用方便，，精度可可靠。4．在施工工过程中中，应用用空间三三维定位位测控技技术，易易于实现现现代测测量技术术与计算算机科学学技术的的结合，，提高了了施工测测量中的的科技含含量。5．空间三三维定位位测控技技术，使使结构复复杂、异异型构件件、任意意曲面多多的建筑筑物的测测量定位位易于控控制。三、创新新成果通过课题题研究，，形成了了“复杂杂造型建建筑空间间三维定定位测控控技术””保证了了复杂造造型建筑筑物三维维空间准准确定位位，对复复杂造型型结构建建筑物玻玻璃幕墙墙进行精精确定位位和平整整度安装装监控；；填补了了复杂造造型结构构建筑物物精确定定位施工工技术的的空白，，推动了了建筑行行业的技技术进步步。4）“双向向曲线网网架施工工卸载及及安全控控制技术术”一、主要要技术内内容1、卸载过过程的ANSYS实现课题算模模型采用用跨度为为12米的工字字型I32a钢梁，左左端采用用刚性固固定端，，在6米和12米下处分分别设置置截面为为Ф16的撑杆，，撑杆下下部采用用固定刚刚性支座座。根据据《建筑结构构荷载规规范》(GB50009-2001)(2006年版)的要求。。整个结结构体系系都是采采用Q345钢材，进进行弹塑塑性分析析，钢梁梁密度为为7800kg/，，泊松松比取0.3，弹性模模量为2.0xpa。下部撑撑杆杆件件采用ANSYS中的LINK10单元来模模拟。在在卸载前前时间初初始温度度为25℃的温度效效应，当当卸载各各部进行行时，只只对杆件件施加负负温度，，使得杆杆件由于于温度的的下降产产生压缩缩变形，，相对的的模拟出出千斤顶顶下降的的状态。。1.2有限元分分析简单结构构采用两两种简单单的卸载载方式进进行研究究:(1)同比例位位移下降降法(2)同位移下下降法采用同位位移卸载载方式似似，由于于钢梁中中部6米处卸载载后挠度度过小，，而采用用较大的的下降位位移子步步，中部部支撑快快速变为为零受力力杆，由由第二步步就退出出了工作作，钢梁梁6米处弯矩矩由最大大负值变变为正值值，随后后变为简简支梁单单支撑卸卸载，弯弯矩又逐逐渐变为为负值达达到稳定定。由于于钢梁中中点6米处所实实施的荷荷载小步步的位移移相对较较大，所所以中间间支撑处处的轴力力经过第第三步后后急速的的下降为为零，主主体结构构变为简简支梁，，简支梁梁的挠度度相对于于悬臂梁梁又过小小，加重重了中间间支撑千千斤顶的的脱离，，边部支支撑千斤斤顶加重重受荷。。综上所述述可以得得出结论论，同比比例位移移下降下下降法力力学状态态优于同同位移卸卸载，但但同位移移实现容容易操作作简便，，对于不不同的工工程还是是需要选选用不同同的方式式进行卸卸载。同时，临临时支撑撑卸载时时位于不不同位置置的撑杆杆失效会会对主体体结构内内力调整整和内力力重分布布产生完完全不一一样的状状态，总总体来说说内部撑撑杆失效效比外部部撑杆失失效产生生的内力力影响更更小。但但是外部部撑杆失失效比内内部撑杆杆失效产产生的内内力变化化更小。。由此可可以知道道，如果果从保护护撑杆的的方面考考虑采用用由内向向外的卸卸载方向向进行卸卸载，如如果从主主体构件件的内力力变化方方面考虑虑采用由由外向内内的卸载载方向进进行卸载载，不过过由于撑撑杆作为为一个施施工辅助助结构，，其承载载力和抗抗屈曲能能力一般般都有很很好的保保证，所所以一般般的施工工步骤采采用由外外向内的的方式更更为合适适和合理理。表1各卸载方式卸卸载指标2、空间钢结构构卸载研究2.1引言现代大跨空间间结构蓬勃发发展，各种新新式奇异的结结构相继出现现。对于卸载载阶段的模拟拟，网架结构构是将杆件通通过节点连接接，形式规律律的网状空间间平面杆系结结构。杆系结结构受到轴心心力的作用相相对于网壳结结构，网架结结构即有受拉拉杆件，又有有受拉杆件(网壳多为受压压杆件)。研究网架结结构更能反映映出，随着卸卸载过程不断断进行主体网网架结构的构构件内力的不不断变化，甚甚至是从压(拉)杆变成拉(压)杆，这种工程程之中非常不不利的现象。。2.2网架模型(a)正方四角锥网网架透视图(b)临时支撑布置置图(c)临时支撑布置置简图图1计算模型图本节的计算模模型是长边为为20个节点长40m，短边为20个节点长4Om的正方四角锥锥网架，第二二层层高相对对于第一层为为z=-2m。2.3不同卸载方式式的卸载过程程分析模拟分析考虑虑了四种卸载载方式：（1）同比例位移移下降卸载；；（2）同位移下降降卸载；（3）循环卸载；；（4）分区域卸载载；卸载指标Y代表了各卸载载步中各支撑撑杆的轴力变变化，表明了了每一步的变变化剧烈程度度，主体构件件的Y值相对较小最最大值为6，而撑杆的Y值相对较大最最大值为32(其值过大)，说明在卸载载步骤中，撑撑杆的变化比比主体构件更更为激烈，构构件由于相对对于支撑杆较较为多，故重重分布的平均均值相对较小小。所以在施施工过程中要要密切关注支支撑千斤顶和和下部的支承承脚手架结构构的强度和承承载力。同比例位移卸卸载Y值最小，同位位移卸载Y值其次，循环环卸载的Y居中，分区域域卸载Y值最大。该指指标量化性的的表明了不同同卸载方式对对杆件所产生生的变化特性性情况。由于于采用相同的的网架形式和和相同的支撑撑模式，所以以所需的支撑撑个数(机械个数)M都为16。而由于不同同的卸载方式式由于每步采采用的卸载位位移都不径相相同，故采用用总卸载位移移除以每步卸卸载位移的值值来评判卸载载的速度情况况。不过从卸卸载过程全阶阶段来看待，，速度问题反反而是很不重重要的问题，，需要提高速速度只要加大大卸载的位移移，跟卸载的的方式并没有有很大的直接接关系，不过过加快了卸载载速度必然的的导致主体杆杆件或者支撑撑杆件的内力力变化剧烈。。选择不同的的卸载方式只只是挑选合适适的易于实际际工程施工的的方式去进行行对主体结构构的卸载。4.实际工程卸载载模拟图2鱼尾卸载结构构ANSYS计算模型“鱼尾”钢结结构由首层3-1轴上的4根钢立柱（直直径750×20mm焊接钢通）、、首层及四层层上的钢立柱柱（400×300×12××16mm焊接H型钢、400×200×12××16mm焊接H型钢、400×300×20mm焊接钢通）、、主梁、次梁梁等构件组成成，各种钢构构件通过焊接接连接，形成成连体的空间间桁架，形成成了稳定的空空间结构。4.1实际工程中的的卸载方法选选择本节的模型最最终采用三种种方式:等比例位移卸卸载法，分区区卸载方法，，分区同位移移混合卸载法法(实际工程采用用的卸载方法法)。根据ANSYS的分析结果及及工程实际情情况，我们在在实际工程卸卸载中采取了了分区同位移移混合卸载法法。在卸荷前，组组织对“鱼尾尾”钢结构进进行验收，检检测焊缝连接接情况，对不不合格的焊缝缝务必进行整整改，验收通通过后，开始始卸荷。首先先逐一解除第第一段承重脚脚手架上各段段主梁上的液液压千斤顶，，使主梁受力力从承重脚手手架上逐渐过过渡到钢立柱柱及10层钢横梁上，，第一段卸荷荷完成后，过过一段时间测测量此部位钢钢梁的挠度，，若高于此部部位挠度限值值，则组织设设计人员、工工程人员分析析出现此情况况的原因，找找出原因并提提出解决方案案，若低于挠挠度限制，则则开始下一段段钢结构卸荷荷。第二段卸卸荷与第一段段卸荷方法相相同，逐一解解除第二段承承重脚手架上上主梁上的液液压千斤顶，，如挠度满足足要求，开始始第三段卸荷荷。第三段卸卸荷与前两端端卸荷方法一一样。三段卸卸荷完成后，，还要每天定定时测量整个个“鱼尾”钢钢结构的挠度度，出现问题题，及时解决决，直至“鱼鱼尾”钢结构构完成。4.2卸载的监测为保障卸载的的安全性并验验证软件模拟拟的准确性，，我们对卸载载过程进行了了监测。XHX-215W表面式应变计计XHY-ZH智能读数仪图3选用应变计及及读数仪图4鱼尾卸载过程程监测通过实际监测测，获得了卸卸载过程中各各个临时支撑撑点在卸载过过程中应变、、变形值。与与ANSYS计算软件的分分析结果相比比。实际过程程中各个临时时支撑点的内内力及变形要要普遍大于模模拟计算结果果，出现这种种情况主要是是由于在安装装及卸载过程程中出现的误误差及模型本本身精确程度度有关。但这这种增量不大大，属于可接接受的范围内内。二、研究结论论综上所述，建建议在今后的的大跨度、复复杂造型结构构卸载前，利利用ANSYS等相关有限元元软件对卸载载施工进行模模拟计算，得得到相关杆件件内力及变形形值，同时给给予一定的增增量作为安全全系数，以此此指导整个卸卸载施工，保保证施工质量量与施工安全全。君御海城国际际酒店属于大大型复杂工程程，其底层造造型为空间曲曲面钢结构。。整体结构复复杂，质量和和构件跨度大大，施工中，，各种荷载的的动态变化，，导致结构变变形非常复杂杂。为了使完完工建筑的几几何尺寸、结结构变形以及及应力水平符符合建筑要求求和结构设计计要求，必须须对施工过程程进行严格的的控制和管理理。施工期间间的结构变形形控制、关键键构件应力水水平控制以及及施工部分完完工结构的稳稳定性是保证证施工质量和和完工建筑安安全的关键问问题。为此，，课题结合研研究结果及工工程实际情况况形成以下5大类安全控制制措施：1）卸载控制2）卸载控制目目标3）施工控制措措施4）测量控制措措施。三、创新成果果通过课题的实实施，形成了了“双向曲曲线网架施工工卸载及安全全控制技术””，为复杂造造型的钢结构构网架的卸载载提供了技术术支持，保障障了网架卸载载的安全、高高效。在创造造良好经济效效益的同时，，还能实现较较好的社会效效益。5）“风致振动动下的复杂造造型钢结构舒舒适度技术””一、主要技术术内容1、结构相应实实测目前，学术界界比较认同的的观点是风对对建筑物的作作用是不规则则的，风压随随风速、风向向的紊乱变化化而不停的改改变。通常把把风作用的平平均值看成稳稳定风压，实实际风压是在在稳定风压上上下波动的。。平均风压使使建筑产生侧侧向位移，而而脉动风压使使建筑物在该该侧向位移附附近左右振动动。风致结构构振动，是风风压脉动对结结构的动力表表现。当风致致结构振动超超过一定限值值的时候会对对生活在建筑筑中的人产生生不适的感觉觉。因此，对对目前越来越越多的低阻尼尼、大柔度的的高层建筑而而言，研究其其风致结构振振动舒适度显显得尤为重要要。国内外一一些专家、学学者对风致结结构振动舒适适度标准的不不同方向均做做了一定的研研究，各个国国家也根据他他们的研究成成果制定了相相应的规范。。佛山位于珠江三角角洲腹地，属亚热热带海洋性季风气气候区，受季风的的影响严重。在当当地，每年均会受受到不同程度的热热带气旋影响。根根据统计，对佛山山市有影响的热带带气旋基本上出现现在4～12月，其中7～9月为集中期；在这这段时期内遇到的的热带气旋占全年年的75%以上，而平均每年年登陆广东省影响响到佛山市的台风风达到3个以上。这种气候候特点使得对高层层建筑风致结构振振动的舒适性研究究有着重要的意义义。在本次实测过程中中共经历了三次较较大台风，分别为为7月31日的1309号台风“飞燕/Jebi”；8月5日的1310号台风“山竹/Mangkhut”以及8月9日的1311号台风“尤特/Utor”；其中1311号台风“尤特/Utor”对佛山当地