2.3 第三部分：應力和變形分析

    包括兩部分內容。

    （1）桅桿起重機主副臂、基座、纜鳳繩和吊裝屋架的應力分析

    通過設計分析軟件，成功地對桅桿起重機吊裝的報考過程中各種條件下主臂、副臂、格構柱、纜鳳繩和混凝土基座的受力狀況的有關參數(shù)進行計算，并對吊裝屋架的應力進行對比分析。

    （2）對典型厚板的焊接過程分析

    選擇典型的箱形截面焊接過程進行三維有限元數(shù)值模擬。截面有限元數(shù)的網(wǎng)格劃分了八節(jié)點塊體單元，同時考慮了溫度使彈性模量發(fā)生的變化及鋼材從彈性體→塑性體 →彈性體的變化過程，力學模型采用了非線性的熱彈塑性模型。經(jīng)過連續(xù)計算，獲得了箱形截面的一次焊接和多層焊接的溫度場、應力場和應變場的變化規(guī)律。

    3、主要應用成效

    正大商業(yè)廣場的施工虛擬仿真系統(tǒng)是國內首次嘗試仿真技術應用于建筑工程，它對施工全過程進行模擬，在施工前了解各種構件在實際結構中的相對位置及相互關系，試驗多種施工方法，計算相應工況應力，對吊裝方法、順序和吊裝線路進行優(yōu)化。通過正大商業(yè)廣場的施工實踐，取得了良好的應用成效，主要體現(xiàn)如下。

    （1） 通過試驗多種施工方案，可以在施工前發(fā)現(xiàn)問題，優(yōu)化方案，有助于縮短工期，保障施工安全和工程質量。通過實施施工虛擬仿真系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)了原有施工方案中存在的若干不合理設想和安全隱患，并提供了可靠的解決施工方案。對原方案中桅桿起重機的纜鳳繩布置進行了優(yōu)化，減少了吊裝過程中安、拆纜鳳繩的次數(shù)。

    （2）實現(xiàn)了施工過程的實時視覺仿真，有利于進行施工前的操作和安全交底。

    （3）利用多點決策優(yōu)化理論優(yōu)化裝配吊裝方案，提高施工工效。

    （4）開發(fā)桅桿起重機內力分析程序，提供了起重機的安全運行控制要求，保障桅桿起重機的安全運行及屋架的安全吊裝。

    （5）采用三維有限元法，獲得了數(shù)值模擬箱形截面焊接過程的溫度、應力和應變場等數(shù)據(jù)和結論，可有效的指導施工現(xiàn)場對焊接變形進行控制。

    （6）對建筑物外觀效果的仿真，有助于提高建筑造型的合理性和設計進程，為施工提供直觀指導。

    4、展望

    上海正大商業(yè)廣場施工虛擬仿真系統(tǒng)的建成，標志著我國建筑行業(yè)跨入了應用現(xiàn)代虛擬技術的新階段。同時也為建筑業(yè)和項目管理者在評估和管理項目風險方面提供了一個極有價值的新工具。但由于該系統(tǒng)是仿真技術首次在建筑施工中應用，在以下方面還需要進一步完善：

    （1）系統(tǒng)的通用性，普及性較差，目前只對單個工程有效，還不具備在建筑業(yè)廣泛推廣應用的條件；

    （2）將建筑業(yè)的二維設計圖紙轉化為仿真系統(tǒng)所需要的三維模型用時較長，使系統(tǒng)的經(jīng)濟性和可推廣性降低；

    （3）外觀和吊裝仿真使用的虛擬現(xiàn)實技術與內力計算使用的數(shù)值模擬技術還不能形成一個完整的體系，增加了數(shù)據(jù)的重復處理，降低了系統(tǒng)運行的可靠度；

    （4）系統(tǒng)運行的軟硬件條件要求較高，首次投入較大。