高层悬挂结构卸载分析与监测*

石开荣 吕俊锋 姜正荣† 潘文智

(1.华南理工大学 土木与交通学院，广东 广州 510640; 2.华南理工大学 亚热带建筑科学国家重点实验室，广东 广州 510640)

高层悬挂结构卸载分析与监测*

石开荣1,2吕俊锋1姜正荣1,2†潘文智1

(1.华南理工大学 土木与交通学院，广东 广州 510640; 2.华南理工大学 亚热带建筑科学国家重点实验室，广东 广州 510640)

高层悬挂结构因其悬挑跨度大、施工难度高，在采用顺向施工方法时需在悬挂结构下方设置临时支撑，待其与主体结构形成整体后再拆除临时支撑.临时支撑卸载过程较为关键，在此过程中结构受力体系会发生重大转换.为验证卸载技术的可靠性确保结构安全，以珠海仁恒滨海中心复杂高层悬挂结构为例，分别采用位移控制和支撑反力控制两种方法对其卸载过程进行了分析，并在卸载实施过程中选取关键构件的应力及关键点的竖向变形进行了跟踪监测.卸载分析与实测数据对比表明：以位移控制卸载和以支撑反力控制卸载对于刚度较大的本悬挂结构而言结果较为接近，且与实测结果总体相符；卸载完成后结构整体受力体系形成且趋于稳定.在此基础上，对悬挂结构卸载敏感性进行研究，通过对最不利支撑反力及支撑点变形进行分析，发现卸载过程中某一支撑点失效会导致其相邻支撑点反力、上部桁架的竖向变形及杆件应力发生较大变化，因此卸载过程中应采取有效措施以避免该类意外问题发生.

悬挂结构；临时支撑；卸载分析；监测

悬挂结构[1-2]是一种将楼面所受荷载通过吊柱传递到悬挑出核心筒的悬臂梁或桁架上，再由其传递到核心筒的特殊高层结构形式.该结构受力较为复杂，但能充分利用高强材料的物理力学性能，同时还具有较好的结构抗震、抗风性能[3].

悬挂结构的传力方式使得它在结构上部与主体核心筒连接成整体后，才能形成与结构设计模型一致的完整受力体系.由于这一特点，该结构在施工时主要采用两种方法[4]：一种是顺向施工，即先在悬挂结构下部预先搭设临时支撑，再由下往上逐层施工；另一种是逆向施工，即先安装顶部悬挂依托结构，再依靠已施工的结构向下吊挂逐层施工.顺向施工符合常规的施工习惯，安全有保障，风险较小，一般均采用此种施工方法，但在整体受力体系形成后，需将临时支撑拆除，即卸载阶段，它是悬挂结构施工过程中至关重要的环节.在此过程中，悬挂结构与临时支撑体系逐渐脱离，由被支撑状态转化为自身承重状态，结构受力体系发生转换，结构内力与变形均会产生较大的变化[5].

目前对于结构施工及卸载过程模拟与监测的研究取得了一定的进展，并应用于实际工程，如：哈尔滨大剧院[6]、世界大学生运动会主体育场[7]、济南奥体中心体育场[8]、江苏大剧院音乐厅[9]、国家游泳中心[10]、黑龙江中医药大学体育馆[11]、深圳证券交易所营运中心[12]、超高层建筑Lake Point Tower[13]、虎门大桥[14]等，但主要集中于大跨度空间结构、高层结构及桥梁工程[15]，对于复杂悬挂结构的相关问题研究还较少.文中结合珠海仁恒滨海中心高层悬挂结构，对其施工卸载关键问题进行较为深入的研究，以验证卸载技术的可靠性，确保结构安全，并为类似结构施工及分析提供借鉴.

1 工程概况

珠海仁恒滨海中心结构总高度为215 m，地面以上共46层，自6层起在其东西两侧设有悬挂结构，其中东侧悬挂结构逐层内收，最大悬挑跨度达15 m，悬挂结构通过斜吊柱连至主体框架-核心筒，并在6-7层、24-26层和33-35层设置了加强层钢桁架(如图1所示).

图1 整体结构Fig.1 Whole structure

2 悬挂结构施工及卸载方案

东侧悬挂结构受力体系较为复杂，包括了大悬挑桁架、吊挂柱体系、带加强层桁架的框架-核心筒等，其施工难度大，工序较多.结合悬挂结构特点，本项目所采用的施工方案为：将整体结构分为主体结构和东侧悬挂结构两部分，主体结构先行施工，待主体结构施工至10层后，东侧悬挂结构才开始施工；悬挂结构施工前预先在6-7加强层桁架吊柱下部对应位置设置临时支撑(如图2所示)；在临时支撑的支承作用下，悬挂结构逐层往上施工，施工进度总体慢于主体结构，直至33-35加强层桁架施工完毕，整体受力体系基本形成后进行卸载；在临时支撑卸载前，预先浇筑悬挂结构各加强层桁架的下弦层(6、24层)及27-35层的混凝土楼板，其余层在卸载后浇筑；主体结构与东侧悬挂结构在35层后同步施工，直至封顶.

图2 临时支撑示意图Fig.2 Schematic diagram of temporary supports

东侧悬挂结构临时支撑卸载作为施工关键阶段，其顺利进行关乎整体结构的施工质量及安全.在临时支撑卸载前后，结构受力体系发生转换，结构的内力和变形有较大变化.由此，本项目临时支撑卸载采用同步分级卸载技术，以支撑反力控制为主，位移控制为辅.悬挂结构卸载采用“超大型构件液压同步反向顶升技术”，即：临时支撑与6-7加强层桁架A-D轴(图2(b))间共有8个支撑点(如图3所示)，在每个支撑点上设置两台液压顶升器(千斤顶)，如图4(a)所示，通过顶升器按照支撑反力逐级加载，直至将6-7加强层桁架略微往上顶起，并与临时支撑稍稍脱离，再将临时支撑点顶端割去一段并在上方设置多块钢垫板(如图4(b)和4(c)所示)，而后开始正式卸载.正式卸载时通过液压同步顶升技术使各支撑点同步分级卸载(基于传感监测和计算机集群控制，根据数据反馈和指令传递，实现全自动同步动作、负载均衡、姿态矫正、应力控制、操作闭锁、过程显示和故障报警等多种功能)，以支撑反力控制为主，每级卸载后停留20 min.待液压顶升器与6-7加强层桁架完全脱离后，拆除液压顶升设备，卸载完成.

图3 支撑点布置图(单位：mm)Fig.3 Layout of support points(Unit:mm)

图4 临时支撑卸载Fig.4 Unloading of temporary supports

3 卸载监测技术

在临时支撑卸载过程中，结构的应力与变形会发生较大变化，需对其进行卸载实时监测，以便在卸载过程中及时发现问题并加以解决.同时，监测结果对判断结构能否形成整体受力体系具有重要指导意义.

3.1 应力监测

应力测量是结构卸载监测中的重要内容.通过对结构构件的应变监测可得到其应力，这里采用振弦式应变传感器进行钢结构关键构件的应变监测，其自带温度传感器，可同时监测施工过程中的温度场变化规律，从而对应力结果进行修正.

根据理论分析初步结果以及卸载现场条件，确定了悬挂结构卸载过程中应力测点的位置和数量.其中包括16个加强层桁架弦杆和腹杆测点(如图5(a)-(c)所示)和9个斜吊柱测点(如图6所示)，共计25个应力测点，每个测点截面对称布置2个传感器.

图5 加强层桁架应变测点Fig.5 Strain measuring points of the strengthened story trusses

3.2 变形监测

结构变形是反映结构形态的主要参数之一，这里着重选取悬挂结构的悬挑端部位移敏感区域，变形测点包括：6-7加强层桁架悬挑端部4个竖向变形测点(如图7(a)所示)和8-23层偶数层钢结构框架梁端部竖向变形测点32个(如图7(b)所示)，共计36个竖向变形测点.

竖向变形主要采用位移计(百分表)精确监测，并辅以全站仪及配套反射片.其中位移计监测方法如图8所示，即：在所需监测竖向变形测点处焊接固定一根竖直向下的φ28钢筋，钢筋自由下垂至离地面30 cm处，在钢筋上焊接一角钢，确保角钢一面水平；在地面设置一固定支座，支座上方固定一限位钢管，钢筋下端插入此钢管，以限制钢筋随风摆动；而后在角钢上面放置玻璃片，将位移计固定在其上方，通过读取位移计的数值来精确获取测点的竖向变形.

图6 吊柱应变测点(单位：mm)Fig.6 Strain measuring points of the suspended columns(Unit:mm)

图7 竖向变形测点Fig.7 Measuring points for vertical deformation

图8 位移计监测方法Fig.8 Monitoring of displacement meter

4 卸载过程模拟分析

4.1 施工模拟的实现原理

施工模拟的实现可先根据拉格朗日列式以及虚功原理[16-17]，将单元刚度矩阵进行坐标变换及总刚集成，得到基本方程：

K(δ)δ=F

(1)

式中：K(δ)为整体刚度矩阵，同时也是位移列向量函数;δ为结构位移列向量;F为结构荷载列向量.

在结构的施工过程中，结构构件会随着施工阶段的进行而不断增加，也会适应施工过程的需要拆除部分构件(如本工程临时支撑的卸载)，同时，结构的边界条件会发生变化(如部分梁柱构件从铰接转变为刚接)，结构的荷载也会发生变化，这些变化都会引起结构模型的刚度矩阵、节点位移列阵、节点力列阵等发生相应的改变，为此可采用增量迭代的方法进行求解，即取i-1阶段为起始态，i阶段为终态，依此类推即可考虑全过程的结构内力和变形响应：

(2)

(3)

(4)

K(δ)iδi=Fi

(5)

K(δ)i-1δi-1=Fi-1

(6)

通过以上过程即可实现施工过程的模拟分析.

4.2 卸载模拟分析方法

基于上述原理，采用Midas Gen软件建立整体结构有限元模型.模型中梁、柱均采用梁单元模拟，楼板采用板单元模拟，剪力墙采用墙单元模拟.材料主要包括C30、C40、C45、C50、C55、C60混凝土和Q345钢材，其本构关系依据《混凝土结构设计规范》[18]和《钢结构设计规范》[19]取用.

分别采用位移控制卸载和支撑反力控制卸载两种方法，将临时支撑按照实际卸载过程，即各支撑点同步累计卸载20%、40%、75%和100%建立卸载分析模型.两种控制方法模拟如下：

(1)位移控制卸载 根据卸载前后各支撑点的位移变化值，采用支座位移法，在6-7加强层桁架的8个支撑点处施加各点位移变化值的20%、40%、75%和100%支座强制位移，以实现位移控制的卸载过程模拟；

(2)支撑反力控制卸载 先在临时支撑的各支撑点处建立虚拟杆件来模拟顶升器，然后根据卸载前临时支撑的各支撑点反力大小，利用降温法，通过对虚拟杆件进行降温使其收缩来模拟顶升器下降的过程，并通过调整各个支撑点杆件的温度，使它们的内力分别达到卸载前的80%、60%、25%，最后一级卸载直接将临时支撑撤去.

4.3 卸载分析与实测数据对比

(1)杆件应力

监测点的最大拉应力变化值为+30.11 N/mm2，为应力测点11，位于7层C轴吊柱；最大压应力变化值为-23.59 N/mm2，为应力测点8，位于6-7层桁架B轴腹杆.分析结果表明：在整个卸载过程中，杆件处于弹性工作状态，且每一卸载阶段变化值均较小，结构具有较高的安全储备，能满足卸载安全的要求.

图9选取了部分具有代表性的关键应力测点，将模拟值与实测值进行对比.图中纵坐标为卸载过程中的应力变化值；横坐标中，卸载步骤1对应于卸载前状态，卸载步骤2-5分别对应各支撑点同步累计卸载20%、40%、75%和100%，卸载步骤6对应卸载完成13 h的状态.其中，图9(a)-9(c)分别对应于6-7加强层桁架D轴上弦杆、腹杆和下弦杆的应力测点，图9(d)对应于7层D轴吊柱的应力测点.

图9 部分应力测点数据对比Fig.9 Comparison of partial stress measurement point data

根据图9将位移控制、支撑反力控制卸载的模拟值和实际监测应力数据进行对比，可知：

①三条曲线的应力变化趋势一致，均随卸载过程不断增大.随着临时支撑与6-7加强层桁架之间的作用不断减小，原来由临时支撑承担的荷载逐渐转至6-7加强层桁架或经吊柱传递至上部悬挂结构，且呈现线性增加的趋势.

②以位移控制和以支撑反力控制的卸载过程应力变化曲线较为接近，且总的应力变化量较小，表明采用两种控制方法对构件应力的影响规律相似.分析原因可知：该结构各加强层桁架刚度较大，同时因悬挂结构吊柱的连系作用使得3个加强层桁架协同工作，进一步提高结构的整体刚度.

③图中应力实测数据在卸载步骤5-6阶段均无明显变化，表明卸载完成后悬挂结构整体受力体系形成且趋于稳定；

④由图9(a)-9(c)可以看出，在卸载过程中，位于D轴桁架上弦杆、腹杆和下弦杆的应力实测值均比两种模拟值要小，而图9(d)中则反映出位于7层D轴吊柱的应力实测值比两种模拟值要大.这是由于施工过程中的安装误差、悬挂结构各层刚度与理论模型不完全相同等因素，造成卸载过程中原本由下方临时支撑承担的荷载更多地通过D轴吊柱传递至上方悬挂结构，而使原本应由6-7加强层D轴桁架传递的荷载减小.

(2)结构竖向变形

监测点的最大竖向变形为-9.67 mm，为竖向变形测点4，位于6-7加强层桁架D轴悬挑端部竖向变形测点.与杆件应力结果一致，在整个卸载过程中，结构竖向变形总变化值均较小，且在卸载每一阶段变化都较为平缓，无明显突变.

图10选取了部分具有代表性的关键竖向变形测点，将模拟值与实测值进行对比.图中纵坐标为卸载过程中的位移变化值；横坐标对应的卸载步骤与图9相同.其中，图10(a)-10(d)分别对应于6-7加强层桁架A-D轴悬挑端竖向变形测点.

根据图10以位移控制、以支撑反力控制卸载的模拟值和实际监测竖向变形数据的对比，可知：

①与应力变化类似，3条曲线的竖向变形变化趋势相同，均随卸载过程不断增大，同时两种控制方法的模拟结果较为接近;竖向变形实测数据也在卸载步骤5-6阶段趋于稳定.

②测点1-4的竖向变形实测值均略大于模拟值，经分析,由于卸载阶段上部结构的幕墙及装修工程已有少部分提前进行，其对结构变形具有一定的影响.

图10 部分竖向变形测点数据对比Fig.10 Comparison of partial vertical deformation measurement point data

5 卸载敏感性分析

在临时支撑卸载过程中，若准备工作不够充分，可能会出现一些意外问题，例如支撑点液压顶升器出现漏油、油管损坏、卸载不同步等，甚至临时支撑结构局部或整体破坏.这些隐患对卸载过程的结构安全影响不容忽视.鉴于此，对悬挂结构的卸载敏感性进行评估，以确保结构不会因个别支撑点失效而发生连锁反应，造成严重的结构安全问题.

根据悬挂结构受力特点，选取了以下4种最不利的工况进行卸载敏感性分析：

①支撑反力最大的支撑点失效，此情况下对周围支撑点的支撑反力和对上部桁架的竖向位移及杆件应力的影响；

②位移变化最大的支撑点失效，此情况下对周围支撑点的支撑反力和对上部桁架的竖向位移及杆件应力的影响.

③支撑反力最大点正常，而其相邻的支撑中反力较大点失效，此情况下对支撑反力最大点的支撑反力和对上部桁架的竖向位移及杆件应力的影响；

④位移变化值最大的支撑点正常，而与其相邻的支撑中位移变化较大的点失效，此情况下对位移变化值最大点的支撑反力和对上部桁架的竖向位移及杆件应力的影响.

根据本悬挂结构的预分析结果，支撑反力最大的两个点依次为图3中的C2、D2点，而位移变化值最大的两个点依次为D2、C2点，即最不利工况①和④相同，均考虑C2点失效；②和③相同，均考虑D2点失效.

(1)最不利工况①(④)

即支撑反力最大点(C2)上的顶升器退出工作而失效，通过对此种不利工况的模拟，各支撑反力变化、各竖向变形测点位移变化和主要应力测点应力变化如表1-3所示.

表1 最不利工况①(④)下各支撑反力变化Table 1 Change of reaction force of each support joint under unfavorable condition ①(④) kN

1)C2点失效，因此C2点在不利工况后的支撑反力及其变化比例不存在；A1-D2表示支撑点号.

表2 最不利工况①(④)下各测点竖向变形变化1)Table 2 Change of vertical deformation of each measuring point under unfavorable condition ①(④) mm

1)表中数据为C2点失效工况下;1-4表示位移测点号.

表3 最不利工况①(④)下主要杆件应力变化1)Table 3 Change of stresses of main structural members under unfavorable condition ①(④) MPa

1)表中数据为C2点失效工况下；1-11表示应力测点号.

通过对表1-3进行分析可知：支撑点C2失效时，对远离此点的支撑点A1、A2的支撑反力影响较小，只有1.15%和0.86%，而对其附近支撑点B1、B2、D1、D2影响相对较大，在2.34%～5.19%之间，对于C1点更是达到了141.26%之多；对于竖向变形，远离C2点的测点1的变化值只有0.87%，而其周围的测点2和4的变化值要大一些，对于位于其上部的测点3的影响非常显著，达到72.93%；类似地，对于应力的影响，在C2点所在轴(C轴)以外的应力测点1-3和7-10的影响较小，一般都在10%以内，而与C2点同轴的构件应力变化均较大，都在50%以上，甚至达到106.78%.

究其原因，由于C2点失效，使其原来承担的上部荷载通过6-7加强层杆件往周边传递，杆件内力重分布，而荷载主要通过与C1点位于同轴的桁架传递，通过次梁传递的要少得多，因此越是远离C2点的位置受到的影响越小，和C2点位于同轴线位置受到的影响最大.

(2)最不利工况②(③)

即位移变化值最大的支撑点(D2)上的顶升器因失效而退出工作，通过对此种不利工况的模拟，各支撑反力变化、各竖向变形测点位移变化和主要应力测点应力变化如表4-6所示.

表4 最不利工况②(③)下各支撑反力变化Table 4 Change of reaction force of each support joint under unfavorable condition ②(③) kN

1)D2点失效，因此D2点在不利工况后的支撑反力及其变化比例不存在；A1-D2表示支撑点号.

表5 最不利工况②(③)下各竖向变形测点变化1)Table 5 Change of vertical deformation of each measuring point under unfavorable condition ②(③) mm

1)表中数据为D2点失效工况下；1-4表示位移测点号.

表6 最不利工况②(③)下主要杆件应力变化1)Table 6 Change of stresses of main structural members under unfavorable condition ②(③) MPa

1)表中数据为D2点失效工况下；1-11表示应力测点号.

通过对表4-6进行分析可知：与最不利工况①(④)相似，支撑点D2失效时，越是远离此点的支撑反力、竖向变形测点位移和杆件应力受到的影响越小，反之影响越大，与D2点位于同轴(D轴)位置时受到的影响最大.值得注意的是，应力测点10与D2点位于同一轴(D轴)，其应力变化虽然比此不利工况下其他远离D轴的构件应力变化要大，但与不利工况①(④)时的相应点11相比变化要小，这是由于D2点处于悬挂结构的边桁架，该桁架负荷范围较小，其上方吊柱(测点10)所受荷载变化也较小.

综上所述，卸载过程中支撑点若失效,将使与之相邻的支撑点反力、结构竖向变形和构件应力发生较大改变，甚至出现杆件由受拉变为受压的不利状况，即：支撑点失效对结构性能影响较为敏感，对结构安全产生隐患.

6 结论

综上所述得出如下结论：

①卸载过程分析采用位移控制法和支撑反力控制法对于悬挂结构的应力和变形影响较小，这是由于该结构整体刚度较大，具有较高的安全储备，因此实际结构卸载采用了较为方便的支撑反力控制方法；

②模拟分析结果与实测值总体相符，表明有限元分析模型与实际结构基本吻合，采用有限元分析对实际卸载过程具有指导意义；

③通过卸载过程以及后续跟踪监测可知，悬挂结构的实测应力及变形均无明显变化，表明卸载完成后悬挂结构整体受力体系形成且趋于稳定；

④卸载敏感性分析结果表明：卸载过程中某一支撑点失效会导致其相邻支撑点反力、竖向变形及杆件应力发生较大变化，产生结构安全隐患，因此卸载过程中应采取有效措施以避免该类意外的发生.

[1] 方钊,刘洪兵,柳阳.刚-柔悬挂结构动力性能研究 [J].建筑结构,2014,44(12):39-43，11.

FANG Zhao,LIU Hong-bing,LIU Yang.Study on dynamic performance of the rigid-flexible suspension structure [J].Building Structure,2014,44(12):39-43,11.

[2] 童根树,苏健.巨型悬挂结构的稳定性研究 [J].工程力学,2013,30(5):75-82.

TONG Gen-shu,SU Jian.Stability of suspended structures [J].Engineering Mechanics,2013,30(5):75-82.

[3] 张伟,张继文,涂永明,等.半刚性悬挂结构体系减振避震机理及参数优化 [J].建筑结构学报,2010,31(12):40-47.

ZHANG Wei,ZHANG Ji-wen,TU Yong-ming,et al.Earthquake avoidance mechanism and parameter optimization for semi-rigid suspended structures [J].Journal of Building Structures,2010,31(12):40-47.

[4] 武雷,郭正兴,陶礼芸.悬挂结构变形控制顺向施工新工艺 [J].施工技术,2004,33(2):6-8.

WU Lei,GUO Zheng-xing,TAO Li-yun.New technique of deformation control of suspended structure upward construction [J].Construction Technology,2004,33(2):6-8.

[5] XIE Wei-ping,REN Lu.Simulation calculation over removing process of temporary supports for large-span cantilever steel structure [J].Civil Engineering and Urban Planning,2012,43:568-572.

[6] 张亮泉,张树岗,郭峦川,等.哈尔滨大剧院钢结构屋盖卸载模拟及应力监测 [J].地震工程与工程振动,2014,34(3):174-182.

ZHANG Liang-quan,ZHANG Shu-gang,GUO Luan-chuan,et al.Unloading simulation and stress monitoring of steel roof of the Harbin Grand Theater [J].Earthquake Engineering and Engineering Dynamics,2014,34(3):174-182.

[7] 田黎敏,郝际平,王媛,等.世界大学生运动会主体育场结构施工若干关键技术研究 [J].建筑结构学报,2012,33(5):9-15，70.

TIAN Li-min,HAO Ji-ping,WANG Yuan,et al.Research on several key technologies for structural construction of main stadium for the Universidad Sports Centre [J].Journal of Building Structures,2012,33(5):9-15，70.

[8] 高颖,傅学怡,杨想兵.济南奥体中心体育场钢结构支撑卸载全过程模拟 [J].空间结构,2009,15(1):20-26，34.

GAO Yin,FU Xue-yi,YANG Xiang-bing.Whole removal process simulation of temporary support of Jinan Olympic Stadium [J].Spatial Structures,2009,15(1):20-26，34.

[9] 曹平周,李德,傅新芝,等.江苏大剧院音乐厅临时支撑卸载方案研究 [J].建筑钢结构进展,2016,18(4):69-74.

CAO Ping-zhou,LI De,FU Xin-zhi,et al.Research on unloading plan of temporary support in concert hall of Jiangsu Grand Theater [J].Progress in Steel Building Structures,2016,18(4):69-74.

[10] 李惠,周峰,朱焰煌,等.国家游泳中心钢结构施工卸载过程及运营期间应变健康监测及计算模拟分析 [J].土木工程学报,2012,45(3):1-9.

LI Hui,ZHOU Feng,ZHU Yan-huang,et al.An analysis of monitored and computed strain of the National Aqua-tics Center in the states of unloading and daily use [J].China Civil Engineering Journal,2012,45(3):1-9.

[11] 高维成,王兆敏,于岩磊,等.大跨度多层体育馆U形钢-组合空腹楼盖模板支撑体系卸载过程监测 [J].建筑结构学报,2012,33(7):82-87.

GAO Wei-cheng,WANG Zhao-min,YU Yan-lei,et al.Structural behaviors of U-shaped combination vierendeel floor of a long span multi-layer gymnasium during unloading formwork support system [J].Journal of Building Structures,2012,33(7):82-87.

[12] 邓志勇,叶肖伟,倪一清,等.深圳证券交易所营运中心抬升裙楼施工阶段应力监测与分析 [J].建筑结构学报,2013,34(1):108-116.

DENG Zhi-yong,YE Xiao-wei,NI Yi-qing,et al.In construction stress monitoring and analysis of floating platform of the new headquarter of Shenzhen Stock Exchange [J].Journal of Building Structures,2013,34(1):108-116.

[13] PFEIFER D W,MAGURA D,RUSSELL H G,et al.Time dependent deformations in a 70 story structure [J].ACI Special Publication,1970,27:159-186.

[14] GUO J,XU L,DAI L,et al.Application of the real-time kinematic global positioning system in bridge safety monitoring [J].Journal of Bridge Engineering,2005,10(2):163-168.

[15] WANG Pao-Hsii,YANG Tzu,ZHENG Hou-Nong.Analysis of cable-stayed bridges during construction by cantilever methods [J].Computers and Structures,2004,82(4/5):329-346.

[16] CHOI C K,CHUNG H K,LEE D G,et al.Simplified building analysis with sequential dead loads-CFM [J].Journal of Structural Engineering,ASCE,1992,118(4):944-954.

[17] 崔晓强,郭彦林,叶可明.大跨度钢结构施工过程的结构分析方法研究 [J].工程力学,2006,23(5):83-88.

CUI Xiao-qiang,GUO Yan-lin,YE Ke-ming.Research on the construction mechanic method of long-span steel structures [J].Engineering Mechanics,2006,23(5):83-88.

[18] GB50010—2010：混凝土结构设计规范 [S].

[19] GB50017—2003：钢结构设计规范 [S].

Supported by the National Key Technology Research and Development Program of the Ministry of Science and Technology of China During the “12th Five-Year Plan”(2012BAJ03B06)

AnalysisandMonitoringofUnloadingProcessofHigh-RiseSuspendedStructure

SHIKai-rong1,2LÜJun-feng1JIANGZheng-rong1,2PANWen-zhi1

(1.School of Civil Engineering and Transportation,South China University of Technology,Guangzhou 510640,Guangdong,China;2.State Key Laboratory of Subtropical Building Science,South China University of Technology,Guangzhou 510640,Guangdong,China)

Due to the fact that the high-rise suspended structure is of a long cantilever span and the construction of the structure is very difficult,when the forward construction method is adopted,the temporary support should be set under the suspended structure,and it can’t be removed until the suspended structure is integrated with the main structure.The unloading process of the temporary support is very important,because the structural bearing system is converted during the process.In order to verify the reliability of the unloading technology and ensure the structural safety,by taking a complex high-rise suspended structure of Zhuhai Renheng Marine Center as the example,the unloading process is analyzed respectively by means of the displacement control and the support reaction force control,and the stress of the key members and the vertical deformation of the key nodes are monitored during the unloading process.The comparison between the unloading analysis results and the monitoring data shows that the results of the displacement control unloading and the supporting reaction force unloading are close to each other,and that they accord well with the monitoring data,and that,after the unloading,a whole structural bearing system forms and it tends to be stable.On this basis,the unloading sensitivity of the suspension structure is investigated.By analyzing the most unfavorable supporting reaction force and the supporting point deformation,it is concluded that the failure of one support point in the unloading process can cause the reaction forces of the adjacent support points as well as the vertical deformation and the member stresses of the upper truss to change greatly.Therefore,effective measures should be taken to avoid such unexpected problems in the unloading process.

suspended structure;temporary support;unloading analysis;monitoring

2016-11-15

国家“十二五”科技支撑计划项目(2012BAJ03B06)；广州市科技计划项目(1563000257)

石开荣(1978-)，男，博士，副教授，主要从事高层钢结构、预应力钢结构研究.E-mail:krshi@scut.edu.cn

†通信作者:姜正荣(1971-)，男，博士，副教授，主要从事高层钢结构、大跨度空间结构研究.E-mail:zhrjiang@scut.edu.cn

1000-565X(2017)08-0110-10

TU 393.2

10.3969/j.issn.1000-565X.2017.08.016