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清華大學教授、博士生導師郭彥林做為第一完成人的科研成果——《復雜鋼結構施工過程時變分析及控制關鍵技術研究與工程應用》獲得2011年國家科學技術進步獎（通用項目）二等獎。我國著名鋼結構專家蔡益燕曾說：“郭彥林在鋼結構方面的創(chuàng)新項目很多，創(chuàng)新程度也很高，他參與了國家體育場、廣州新電視塔等工程的研究工作，并將在工程中所遇到的技術難題上升到理論的高度進行擴展性研究?！?988年即開始執(zhí)教的郭彥林已經(jīng)桃李滿天下，他的學生當中有企業(yè)的總經(jīng)理或總工程師，也有行業(yè)主管部門的工作人員，最重要的是，他們都活躍在目前的鋼結構行業(yè)，與他們的老師郭彥林一起為我國成為鋼結構強國在不懈地努力。本報將分兩次刊登獲得2011年國家科學技術進步獎（通用項目）二等獎的《復雜鋼結構施工過程時變分析及控制關鍵技術研究與工程應用》一文，敬請關注。——編者

施工力學計算理論與施工控制技術是與大型復雜鋼結構工程建設同步發(fā)展的。目前，世界上已建成或在建的大型復雜鋼結構工程項目主要集中在中國，其施工力學計算理論與施工控制技術一直是工程建設要解決的關鍵難題。《復雜鋼結構施工過程時變分析及控制關鍵技術研究與工程應用》課題組（以下簡稱課題組）在我國大型復雜鋼結構工程項目的施工技術研究與應用過程中，逐步建立和完善了復雜鋼結構施工過程一體化協(xié)同時變分析系統(tǒng)及計算理論，解決了施工時變結構“形”與“力”控制的關鍵技術難題，推動了我國復雜鋼結構施工力學計算理論與施工控制技術的跨越式發(fā)展。

一、復雜鋼結構施工過程一體化協(xié)同時變分析系統(tǒng)的建立與應用

針對以往在施工過程仿真計算中割裂了施工的連續(xù)性及施工體系各部分之間的相互作用等問題，我們建立了復雜鋼結構施工過程一體化協(xié)同時變分析系統(tǒng)及計算理論。通過集成生死單元等現(xiàn)有技術和課題組創(chuàng)立的狀態(tài)非線性求解技術、索滑輪自適應算法、千斤頂——接觸單元、逐點去約束找形法等新技術，融合了施工過程中永久性構件的逐步安裝、臨時支撐的裝配與拆除、施工臨時荷載的出現(xiàn)與消失、溫度與風荷載的作用等，能夠真實地反映結構安裝、邊界條件、荷載作用以及材料性能的時變性；尤其善于精確分析時間與空間域上施工體系的演變，準確計算施工體系各部分之間的相互作用，精準把握施工成型過程中結構的內(nèi)力和位形的連續(xù)變化與非線性累積過程。

課題組針對施工路徑及施工變形發(fā)展過程特別復雜的結構，建立了其施工過程三維動態(tài)變形預調(diào)值計算的多階段綜合迭代法，有效地解決了央視新址主樓與廣東省博物館新館變形預調(diào)值計算難題。

在將數(shù)字模擬計算技術有效地整合到結構整體提升、整體落架、整體滑移、整體張拉及整體起扳等新施工技術中，我們建立了準確評估施工方案和施工過程結構安全的數(shù)字化及信息應用技術。

在整體提升施工技術中，形成了提升體系安全保障機制，預防了設計狀態(tài)和提升狀態(tài)受力情況不同引起提升結構及胎架的潛在破壞風險；形成了提升力的合理分配機制，可自動控制提升總重量在結構柱及提升胎架之間的復雜分配關系；形成了全程時變控制機制，實現(xiàn)了對提升結構“脫離胎架——提升——合龍——落架”等提升環(huán)節(jié)數(shù)字模擬分析的“無縫連接”，揭示了提升結構體系與支承結構體系之間的復雜相互作用機理，并且能夠在一個整體有限元分析模型中實現(xiàn)提升點位移不同步、提升過程中碰撞、斷索等特殊情況以及風荷載、溫度作用等荷載工況的自動分析與評估。

在整體滑移施工技術中準確實現(xiàn)了對滑移結構與滑移支承體系之間在不同位置、不同施工步的相互作用力的主動控制；在整體落架施工技術中，實現(xiàn)了對結構與胎架之間接觸——脫離——再接觸以及相互錯動等作用的精確分析，解決了以往采用支座位移法分析的失真問題；在張拉結構整體張拉施工技術方面，實現(xiàn)了初始預應力態(tài)找形分析、張拉過程分析及使用期間作用效應分析的無縫連接，彌補了索結構針對大位移、復雜邊界條件轉變的計算技術缺陷；為適應巨型鋼拱、巨型環(huán)狀鋼結構安裝的需要，我們提出了一套完善的自適應整體起扳施工方案及一體化建模協(xié)同時變分析技術；提出了施工過程結構分析的狀態(tài)非線性求解技術、動態(tài)位形求解技術、逐點去約束找形分析方法、結構吊裝的擬滑輪與可動索滑輪單元新技術等，建立了基于時變分析的施工方案優(yōu)化技術，有效地解決了施工過程時變結構內(nèi)力和位形的非線性變化及累積的模擬分析難題。（待續(xù)）