[发明专利]一种空间钢结构施工合拢温度确定方法及系统

说明书

本发明涉及一种空间钢结构施工合拢温度确定方法及系统，该方法包括：根据空间钢结构的环境温度工况和合拢温度工况，确定空间钢结构的温度作用工况；计算空间钢结构在不同温度作用工况下的应力响应；确定所述应力响应的波动指标；取所述波动指标所对应的合拢温度为所述空间钢结构施工的最优合拢温度；所述波动指标，包括：应力响应的最小值。本发明提供的技术方案，通过计算不同环境温度工况及合拢温度工况下空间钢结构的应力响应，分析应力响应与合拢温度工况的关系，基于应力最小准则确定最优施工合拢温度范围，能在年环境温度变化范围内使结构应力波动最小，相比现有技术，合拢温度取值颗粒度小、精准度高，能够提高施工运营安全保障度。

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，具体涉及一种空间钢结构施工合拢温度确定方法及系统。

背景技术

空间钢结构是一种覆盖跨度大，具有三维空间形态，且在荷载作用下具有三维空间受力特性的建筑结构，被广泛用于机场、展览中心以及大型剧院。空间钢结构是高次超静定结构，通常直接外露在太阳下，太阳辐射温度变化引起的钢结构变形包括轴向变形、弯曲变形和面外变形等，这些变形在多余约束下会引起温度内力，因此需要重点关注太阳辐射与温度场的关系。此外，温度反复变化会产生大的变形差，也会使结构构件发生疲劳破坏。由此可见，温度作用对结构的应力与疲劳有较大影响，开展温度作用研究对空间钢结构的设计与安全使用具有重要意义。

空间钢结构的温度作用是指温度差值，温度差值等于环境温度减去初始温度。对于有明确合拢阶段的空间钢结构而言，初始温度值就是结构的合拢温度。现阶段对空间钢结构合拢温度的取值一般是取合拢期间的平均温度，该取值方法略显粗糙，因此有必要对空间钢结构的合拢温度取值做进一步研究。通过研究空间钢结构的温度效应，可以反过来给出空间钢结构施工合拢温度的确定方法，该方法对结构在设计阶段温度作用取值的确定、施工阶段合拢温度的选取以及运营阶段安全性的提高具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种空间钢结构施工合拢温度确定方法及系统，以解决现有技术中合拢温度取值颗粒度大、精准度不高，导致的施工运营安全保障度低的问题。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种空间钢结构施工合拢温度确定方法，包括：

步骤S1、根据空间钢结构的环境温度工况和合拢温度工况，确定空间钢结构的温度作用工况；

步骤S2、计算空间钢结构在不同温度作用工况下的应力响应；

步骤S3、确定所述应力响应的波动指标；

步骤S4、取所述波动指标所对应的合拢温度为所述空间钢结构施工的最优合拢温度；所述波动指标，包括：应力响应的最小值。

优选地，所述确定空间钢结构的合拢温度工况，包括：

以空间钢结构所在地的年平均气温值为基准值，在该基准值上分别增减第一预设幅度和第二预设幅度作为合拢温度的取值范围，得到多种合拢温度工况；

其中，相邻合拢温度工况之间的取值跨度相同。

优选地，所述环境温度工况包括：

极低温度工况，极高温度工况以及平均温度工况。

优选地，所述步骤S4，包括：

对任一合拢温度工况，计算所对应的应力响应的最大值；

计算所有合拢温度工况所对应的所述最大值中的最小值；

取所述最小值所对应的合拢温度作为所述最优合拢温度。

优选地，所述步骤S3，包括：

根据预存的有限元模型，获取所述空间钢结构的结构信息；