文章编号：１０００－０８８７（２０１３）０９－０９８６－０９ 憋 应用数学和力学编委会，ＩＳＳＮ １０００－０８８７
大 跨 度 屋 盖 钢 结 构 拆 撑 过 程
模 拟 分 析 的 约 束 方 程 法
倡
郭小农， 邱丽秋， 罗永峰， 叶智武， 罗立胜
（同济大学 建筑工程系，上海 ２０００９２）
摘要： 分类介绍了目前在大跨度屋盖钢结构拆撑过程模拟分析中常用的几种方法（即支座位移
法、等效杆端位移法、千斤顶单元法和千斤顶－间隙单元法） 及其特点，针对现有方法的不足，提出
了一种新的拆撑过程模拟计算方法———约束方程法．分别采用已有模拟方法和该方法对一个三点
支撑的两端固定梁进行了拆撑过程模拟分析；对采用各种模拟计算方法得到的千斤顶轴力、支撑
点位移以及梁中弯矩进行比较，验证了该文方法的有效性．数值分析结果表明，约束方程法是一种
合理有效的模拟方法，能够正确模拟大跨度屋盖钢结构拆撑过程计算模型中的卸载单元．
关 键 词： 大跨度钢结构； 拆撑过程模拟分析； 千斤顶卸载单元； 约束方程法
中图分类号： ＴＵ３１１．４１ 文献标志码： Ａ
ＤＯＩ： １０．３８７９ ／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－０８８７．２０１３．０９．０１２
引 言
大跨度屋盖钢结构在施工过程中，通常需要在安装阶段预先搭设临时支撑，在结构安装完
成后，再按照预定的方法及顺序拆除这些临时支撑
［１］
，如国家大剧院
［２］
、国家体育场
［３－４］
、广州
新体育馆
［５］
和重庆大剧院
［６］
等．临时支撑可为主体结构的高空安装提供一个可靠的操作平
台，减小安装过程中主体结构的内力和变形，提高主体结构施工过程的安全性及安装精度．在
屋盖钢结构安装完成后的拆撑过程中，如何保证主体结构和临时支撑的安全性，是一个十分重
要的问题．临时支撑的拆除过程是施工系统结构体系的转变过程，是主体结构和临时支撑相互
作用发生变化的一个复杂的力学过程， 是结构内力重分布的演变过程．在此过程中，临时支撑
与主体结构从完全接触逐渐转变为完全脱离，即临时支撑由受荷状态逐渐转变为无载状态，而
主体结构则由部分承载状态逐渐转变为完全承载状态．为保证拆撑过程中结构的安全，需要对
拆撑过程进行准确合理的数值模拟分析．理论上，拆撑过程数值模拟的难点在于千斤顶工作机
理的模拟、千斤顶与主体结构的暂时脱离及再接触现象的模拟、临时支撑由于卸载产生的回弹
现象的模拟等
［７］
．目前，已有多种模拟千斤顶工作原理及过程的方法，但或较为复杂、或不准
确、或不便于应用，本文针对这一现象，提出了一种新的模拟临时支撑千斤顶的约束方程法，以
提高拆撑模型的准确性、方便性和计算效率．
６８９
应用数学和力学，第 ３４ 卷 第 ９ 期
２０１３ 年 ９ 月 １５ 日出版
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ ａｎｄ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ
Ｖｏｌ．３４，Ｎｏ．９，Ｓｅｐ．１５，２０１３
倡
收 稿日期： ２０１２－０８－２８； 修订日期： ２０１３－０６－２５
基金项目： 国家自然科学基金资助项目（５１０７８２８９）
作者简介： 郭小农（１９７７—），男，四川金堂人，博士（Ｅ－ｍａｉｌ：ｇｕｏ－ｘｉａｏ－ｎｏｎｇ＠ｔｏｎｇｊｉ．ｅｄｕ．ｃｎ）；
罗永峰（１９５７—）， 男， 博士（通讯作者．Ｅ－ｍａｉｌ： ｙｆｌｕｏ９３＠ｔｏｎｇｊｉ．ｅｄｕ．ｃｎ）．
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