复杂曲面网壳幕墙施工技术及风荷载数值模拟

【摘要】：随着基础设施建设日益完善,网壳结构因其具有施工周期短、跨度大、自重轻、工业装配化程度高、绿色环保等特性使其在建筑中的应用越来越广泛,钢结构发展的几十年,理论相对成熟和完善,但是施工技术和方法仍需进一步的完善。网壳结构尤其是曲面网壳结构跨度越来越大、造型越来越复杂,整体吊装技术需系统化,同时要求施工具有足够的安全性,复杂曲面网壳施工单位通常凭经验对其吊装进行估算,导致存在一定的安全隐患。本文以上海戏剧学院剧院为研究对象,对复杂网壳整体吊装技术及幕墙施工技术进行分析研究。论文的主要研究内容有,在现有国内外复杂曲面网壳结构及幕墙研究的基础上,结合项目,对其安装施工技术进一步研究。从国外大跨度钢结构发展现状、国内钢结构工程技术现状、国内玻璃幕墙技术发展现状等三个方面阐述了目前大跨度钢结构工程和玻璃幕墙工程的发展情况;对网架结构施工安装过程中一些常用的安装方法工艺特点及适用范围进行详细分析,通过综合对比分析确定本工程网架施工安装采用整体吊装法,根据工程特点制定了剧院斜柱的安装精度控制方案,同时对本工程中钢结构工程可能出现的质量通病及预防措施进行总结分析;结合具体青岛上海戏剧学院艺术学校工程实例,对本工程钢结构工程的吊装及安装工艺进行了详细的阐述。主要从工程概况、施工重难点分析、钢框架钢梁以及网架的安装流程、典型单元的安装方法等进行论述;对剧院工程包含的内容及主要做法进行全面分析,对施工重点、难点进行了详细的分析,通过BIM技术综合应用使项目达到可视化要求,并进行曲面板的优化,碰撞检查,加快了施工进度,提高了施工质量,并同时节约了施工成本,利用犀牛软件进行龙骨、面板提料,主要包括对单曲板的提料,双曲板的提料,提取幕墙BIM模型各节点坐标,进行龙骨安装等方面进行了详细的分析;通过计算机对结构周围流场进行数值模拟,充分考虑周边建筑的影响对剧院以15°为间隔进行CFD建模,分析得到了 24个风向角下剧场顶盖双层网壳、墙体结构和剧场悬挑雨蓬的风荷载体型系数。结果分析部分主要包括数据处理方法、结构平均风压分布云图、剧院结构体型系数分区、分区体型系数表、最不利风向角确定等方面对结构进行了全面详细的论证分析。