基于主结构变形向量的L型异形钢连廊施工状态响应评估及连接参数优化方法

本发明涉及钢结构施工控制，特别是涉及一种基于主结构变形向量的l型异形钢连廊施工状态响应评估及连接参数优化方法。

背景技术：

1、在大型园区综合体、高层建筑及公共建筑工程中，常存在多塔体主体结构通过钢桁架连廊实现空间连通的连体钢结构体系。其中，受建筑平面布置与功能连通需求影响，l型异形钢连廊（含转折段/折角节点，常伴随双向悬挑或不对称支承）在工程中较为典型。该类结构在施工阶段通常经历主体结构分段安装、连廊拼装与整体提升、段间合龙、分级卸载以及临时支承体系切换等多工况转换过程，其受力状态与边界条件随施工阶段显著变化。

2、在上述施工过程中，主体结构的整体位移与转角将通过连接节点传递至l形钢连廊等附属结构，诱发附属构件的次内力与二阶效应；同时，临时支承结构、提升系统及施工装备的参与进一步改变结构体系的传力路径与刚度分布，使施工阶段呈现明显的主-附属体系耦合响应特征。对于l型异形钢连廊，由于平面转折与折角节点引入的扭转—弯曲耦合、两向悬挑引起的刚度不均与边界敏感性，施工状态响应更易在转折区、端部节点及连接板/螺栓群等部位出现应力集中、滑移或局部失稳风险。

3、针对连体钢结构施工阶段的安全控制，现有工程实践中主要采用以下技术路径：基于单一施工节点的等效静力验算；在深化设计阶段建立整体有限元模型并选取若干典型工况进行模拟；连接刚度、预紧力及限位参数按经验或图集取定；临时支承体系、提升系统与施工装备分别进行分专业校核。上述方法在一定程度上可满足局部强度与刚度验算需求，但普遍存在：难以反映多阶段边界变化引起的全局内力重分配；缺乏对前序阶段残余变形向后续阶段响应传递的量化描述；以及模型预测结果与现场实测数据之间缺乏有效融合等问题。

4、此外，现有做法中连接构造参数多以固定值配置，尚未形成以抑制l型异形钢连廊超限响应为目标的连接参数成组化设计与协同优化方法；施工测量数据主要用于偏差控制与质量验收，尚未系统纳入主-附属体系响应评估与连接参数优化过程，难以形成面向施工阶段的“预测-校正-优化-复核”的闭环控制流程。上述不足使得在连廊整体提升、对接就位与分级卸载等关键阶段，结构安全控制对经验判断依赖程度较高，整体安全可靠性难以系统保证。因此，亟需一种以主结构变形向量为统一驱动量的l型异形钢连廊施工状态关键响应评估与连接参数协同优化方法，以支撑施工过程放行判定与工况回退决策。

技术实现思路

1、本发明目的是针对背景技术中存在的问题，提出一种基于主结构变形向量的l型异形钢连廊施工状态响应评估及连接参数优化方法，以解决现有l型异形钢连廊在整体提升、转折区就位、对接/合龙及分级卸载等工况转换过程中，难以量化主体结构变形向连廊关键响应传递规律、连接参数配置主要依赖经验且缺乏闭环优化控制的问题，从而提高 l型异形钢连廊施工阶段尤其是转折区及连接敏感部位的安全性与可控性。所述协同优化是指对连接等效刚度、预紧力、滑移间隙、阻尼或摩擦参数及限位行程进行联动求解，以降低多个关键响应指标的综合超限风险。

2、本发明的技术方案，一种基于主结构变形向量的l型异形钢连廊施工状态响应评估及连接参数优化方法，包括以下具体步骤：

3、s1、在统一坐标体系下建立包含主体结构、l型异形钢连廊附属结构及临时构件的装配级整体模型，并依据施工组织方案定义由多个关键控制节点按时间顺序组成的施工工况转换序列，每一关键控制节点对应唯一的边界约束状态、构件安装状态、加载或卸载状态以及施工装备作用状态；

4、s2、在各关键控制节点下，通过理论分析或现场测量获取主体结构变形代表量，并以变形代表量构成主体结构变形向量；

5、s3、选取l型异形钢连廊附属结构及其连接部位的关键响应指标，建立主体结构变形向量与关键响应指标之间的映射关系，得到关键控制节点下l型异形钢连廊附属结构的响应结果；

6、s4、将响应结果与预设控制限值进行对比，依据超限程度对各关键控制节点下的风险等级进行分级，形成风险清单；

7、s5、针对风险清单中涉及的l型异形钢连廊连接部位，将连接参数定义为设计变量，在满足工程约束条件的前提下构建连接参数协同优化模型，求解得到候选连接参数组合；

8、s6、将候选连接参数组合回代至装配级整体模型，对当前关键控制节点及其后续关键控制节点进行响应复核，并根据复核结果形成施工放行判定或执行连接参数调整与工况回退。

9、优选的，临时构件包括地下室顶板回顶构件、满堂支承架、提升门架、液压提升器、临时牛腿和临时支承结构中的一种或多种组合。

10、优选的，主体结构变形代表量包括主体结构选定测点的位移分量、构件或节点的转角分量以及相邻结构段之间的相对变形量中的一种或多种；

11、变形代表量选取于l型异形钢转折区、支承区、施工合龙区以及主体结构与连廊之间连接路径上的响应敏感部位。

12、优选的，l型异形钢连廊附属结构及其连接部位的关键响应指标包括应力、挠度、节点板孔边变形、连接件滑移量、支座反力以及局部稳定判据中的一种或多种。

13、优选的，主体结构变形向量与l型异形钢连廊附属结构关键响应指标之间的映射关系通过数值计算模型、响应面模型或代理模型建立。

14、优选的，当施工现场具备监测条件时，对映射关系中的模型参数引入监测数据进行校正，以减小模型预测结果与现场实测结果之间的系统偏差。

15、优选的，连接参数包括连接等效刚度、预紧力、滑移间隙、阻尼、摩擦系数以及限位行程中的一种或多种。

16、优选的，依据构造尺寸、加工精度、装配容差及施工可达性，为连接参数设置取值区间及工程约束条件，以保证优化结果具有施工可实施性。

17、优选的，连接参数协同优化模型以降低l型异形钢连廊附属结构超限响应为优化目标，并兼顾连接参数调整量及关键位置响应敏感性。

18、优选的，在形成施工放行判定时，若响应复核结果不满足控制限值及风险分级要求，则执行保持临时支承、延后卸载或调整连接参数的工况回退策略。

19、与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：

20、（1）本发明以主结构变形向量为统一驱动量，能够将主体结构在施工工况转换过程中的位移、转角及相对变形与l型异形钢连廊关键响应建立关联，从而实现对转折区、支承区及对接/合龙区响应演化过程的定量评估，克服了现有方法难以系统表征前序阶段残余变形对后续阶段响应传递影响的问题。

21、（2）本发明针对l型异形钢连廊转折区及连接敏感部位，将连接等效刚度、预紧力、滑移间隙、阻尼或摩擦参数及限位行程作为成组设计变量进行协同优化，能够降低整体提升、转折区就位、对接/合龙及分级卸载过程中局部应力集中、连接滑移及局部失稳风险，克服了现有连接参数主要依赖经验取值、缺乏成组优化调控的问题。

22、（3）本发明将关键控制节点、风险分级、候选参数回代复核及施工放行/回退判定相结合，形成适用于l型异形钢连廊施工状态的闭环控制流程，能够减少临时支承切换、提升就位及分级卸载阶段的风险盲区，提高施工过程安全性、可控性及决策依据的明确性。

23、（4）本发明不是针对一般直线型或规则型连廊的泛化分析方法，而是面向具有平面转折、两向悬挑或不对称支承特征的l型异形钢连廊施工状态提出的对象化方法，对转折区扭转-弯曲耦合响应及连接敏感性具有更强适用性和针对性。所述扭转-弯曲耦合响应可表现为转折区局部挠度增大、节点板孔边变形加剧或连接件滑移敏感性提高。