钢结构深化设计论文提纲

论文题目：装配式钢结构建筑施工关键技术与工艺研究

摘要：随着建筑产业化在我国的推广和应用,装配式钢结构建筑在住宅及公共建筑等领域中的应用也进一步地增多。相对于传统的建筑体系,装配式钢结构体系能够有效缩短工程进度、节约工程成本,同时装配式钢结构建筑又有着良好的抗震性能、钢材可回收等优点,符合国家提倡的环境保护理念。因此,装配式钢结构建筑在未来有着很好的发展前景。目前在推广装配式钢结构建筑的过程中仍然存在着大量的关键施工技术问题亟待解决,这些问题对推广装配式钢结构建筑产生了一定的阻碍,所以对装配式钢结构建筑施工的关键技术及工艺进行研究具有重要的现实意义。本文依托山西省首个装配式钢结构高层公共建筑,基于实际工程中运用的新技术、新工艺以及在建造过程中发现的问题,对装配式钢结构建筑施工的关键技术与工艺开展相关的研究工作。本文的主要研究内容有:（1）钢构件制作及施工技术。对箱型柱、H型钢梁的制作流程进行总结,并分析了钢构件制作过程中的重难点、要点问题。通过文献阅读、资料搜索、工程实践等手段,对装配式钢结构建筑适用的现有技术进行总结概括。主要包括钢柱与钢梁的安装技术、楼板体系施工技术、墙板体系施工技术、钢构件的防腐防火技术等。（2）对背景工程的概况进行介绍,研究装配式钢结构建筑在施工过程中存在的问题,并以此为基础开展新技术新工艺的研究。（3）介绍了施工模拟理论,通过Midas/Gen软件内置的建模功能,根据工程结构图纸建立实际工程的模型,输入施工模拟所需的荷载,定义结构的边界条件,完成施工模拟所需结构组、边界组及荷载组的定义。对实际工程进行施工模拟分析,并与一次性加载法的计算结果进行对比。选取具有代表性的钢柱,计算其各自的竖向变形并进行分析研究。根据计算公式,计算出钢柱的预找平值,为钢柱的下料长度提供参考。（4）对Tekla在装配式钢结构建筑构件深化设计以及BIM技术在精准下料、虚拟预拼装方面的应用进行研究。对单边螺栓及自复位阻尼器的具体施工技术进行研究,应用BIM技术进行部品部件的模拟安装工作,将复杂的施工技术以可视化的形式表达出来。针对机电专业施工与主体钢结构易产生碰撞的问题,提出基于BIM的3D扫描仪辅助施工技术,并对其关键步骤进行研究。最后对适用于装配式钢结构建筑的长效防腐防火技术及ALC墙板的安装工艺进行研究。全文研究的结论如下:（1）现有的钢构件制作工艺可满足装配式钢结构建筑的生产需要,构件制作过程中的焊接质量是钢结构构件质量好坏的重要影响因素,针对不同的焊接缺陷应采用不同的处理方法。钢柱钢梁安装技术、楼承板施工技术、维护体系的施工技术相对来说已经基本成熟,施工的重难点在于部品部件之间的连接上。（2）与分段加载法施工模拟对比,一次性加载法下本工程的节点位移及单元应力都有不同程度的偏大。在施工过程中,结构中部位置的钢柱竖向变形相较而言更大,选取分析的中柱（柱4）的竖向变形最大值为6.5mm,边柱（柱3）的竖向变形最大值为5.5mm,角柱（柱1）的竖向变形最大值为2.8mm,大截面柱（柱2）的竖向变形最大值为1.7mm。因此,在施工过程中应对中部位置钢柱的竖向变形进行重点监测。经计算,柱1和柱2的预找平值均小于0.6mm,可不进行找平。柱3和柱4可在制作时考虑对其进行分段找平。（3）Tekla在装配式钢结构建筑深化设计方面的应用能极大的提高生产效率。将BIM技术应用到精准下料和虚拟预拼装中,可提升钢材的利用效率以及构件制作安装的精准性。利用BIM技术,可将单边螺栓及高强钢环簧自复位耗能阻尼器等复杂构件的施工技术以可视化的形式展示给现场施工人员,降低了复杂技术交底的难度。应用基于BIM的3D扫描仪辅助施工技术,可避免机电安装过程中与主体钢结构的碰撞,避免大量的返工。应用长效防腐防火技术可有效提升钢构件的防腐防火性能。通过对ALC墙板进行防裂设计,可提高ALC墙板的抗裂性能。本文的研究成果对装配式钢结构建筑的推广产生一定的促进作用,可为实际工程提供借鉴。

关键词：装配式钢结构建筑;施工技术;施工模拟;Midas/Gen;BIM

学科专业：建筑与土木工程（专业学位）

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论

1.1 研究背景与研究意义

1.1.1 概念

1.1.2 研究背景

1.1.3 研究意义

1.2 发展及研究现状

1.2.1 国外发展与研究现状

1.2.2 国内发展与研究现状

1.3 装配式钢结构建筑体系及其适用性

1.4 本文主要研究内容

第2章 装配式钢结构建筑现有适用施工工艺总结

2.1 构件制作流程与重难点分析

2.1.1 箱型柱制作

2.1.2 H型钢梁制作

2.1.3 重难点分析及处理方法

2.2 主体结构施工

2.2.1 钢柱安装

2.2.2 钢梁安装

2.2.3 楼板体系与施工工艺

2.2.4 维护体系与施工工艺

2.2.5 防腐防火技术

2.3 本章小结

第3章 实际工程案例与应用

3.1 工程简介

3.1.1 项目概况

3.1.2 项目体系

3.1.3 项目亮点

3.2 存在的问题与新技术研究

3.2.1 存在问题

3.2.2 新技术新工艺研究

3.3 本章小结

第4章 施工模拟分析

4.1 施工模拟分析理论

4.1.1 一次性加载法

4.1.2 近似施工模拟法

4.1.3 分段加载法

4.2 工程模型建立

4.2.1 Midas有限元分析软件简介

4.2.2 Midas/Gen模型建立

4.2.3 定义边界条件及荷载

4.3 施工过程模拟结果分析

4.3.1 施工数值模拟步骤

4.3.2 一次性加载数值分析

4.3.3 施工模拟分析结果

4.3.4 一次性加载与施工模拟分析结果对比

4.3.5 钢管混凝土柱竖向变形对比

4.3.6 竖向构件预找平值计算

4.4 本章小结

第5章 装配式钢结构建筑施工新技术研究

5.1 基于BIM的数字化加工技术

5.1.1 深化设计

5.1.2 精准下料

5.1.3 虚拟预拼装

5.2 高预紧力单边螺栓施工技术

5.2.1 组成部分

5.2.2 基于BIM的部品部件模拟安装

5.3 高强钢环簧自复位摩擦环簧阻尼器施工技术

5.3.1 阻尼器构成

5.3.2 高强钢环簧自复位耗能支撑体系

5.3.3 施工工艺

5.4 基于BIM的3D扫描仪辅助施工技术

5.5 长效防腐与防火技术

5.5.1 防腐技术

5.5.2 防火技术

5.6 ALC墙板安装工艺

5.6.1 墙体板材抗裂设计

5.6.2 外墙ALC板条墙的安装

5.6.3 异形安装区域ALC板条墙的安装工艺

5.6.4 墙板与结构拼缝工艺

5.7 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢