施工力學(xué)計(jì)算理論與施工控制技術(shù)是與大型復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)工程建設(shè)同步發(fā)展的。目前，世界上已建成或在建的大型復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)工程項(xiàng)目主要集中在中國，其施工力學(xué)計(jì)算理論與施工控制技術(shù)一直是工程建設(shè)要解決的關(guān)鍵難題。《復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)施工過程時變分析及控制關(guān)鍵技術(shù)研究與工程應(yīng)用》課題組（以下簡稱課題組）在我國大型復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)工程項(xiàng)目的施工技術(shù)研究與應(yīng)用過程中，逐步建立和完善了復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)施工過程一體化協(xié)同時變分析系統(tǒng)及計(jì)算理論，解決了施工時變結(jié)構(gòu)“形”與“力”控制的關(guān)鍵技術(shù)難題，推動了我國復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)施工力學(xué)計(jì)算理論與施工控制技術(shù)的跨越式發(fā)展。
復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)施工過程一體化協(xié)同時變分析系統(tǒng)的建立與應(yīng)用
在將數(shù)字模擬計(jì)算技術(shù)有效地整合到結(jié)構(gòu)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(shù)中，我們建立了準(zhǔn)確評估施工方案和施工過程結(jié)構(gòu)安全的數(shù)字化及信息應(yīng)用技術(shù)。
在整體提升施工技術(shù)中，形成了提升體系安全保障機(jī)制，預(yù)防了設(shè)計(jì)狀態(tài)和提升狀態(tài)受力情況不同引起提升結(jié)構(gòu)及胎架的潛在破壞風(fēng)險(xiǎn)；形成了提升力的合理分配機(jī)制，可自動控制提升總重量在結(jié)構(gòu)柱及提升胎架之間的復(fù)雜分配關(guān)系；形成了全程時變控制機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了對提升結(jié)構(gòu)“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(jié)構(gòu)體系與支承結(jié)構(gòu)體系之間的復(fù)雜相互作用機(jī)理，并且能夠在一個整體有限元分析模型中實(shí)現(xiàn)提升點(diǎn)位移不同步、提升過程中碰撞、斷索等特殊情況以及風(fēng)荷載、溫度作用等荷載工況的自動分析與評估。
針對以往在施工過程仿真計(jì)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(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)施工過程一體化協(xié)同時變分析系統(tǒng)及計(jì)算理論。通過集成生死單元等現(xiàn)有技術(shù)和課題組創(chuàng)立的狀態(tài)非線性求解技術(shù)、索滑輪自適應(yīng)算法、千斤頂——接觸單元、逐點(diǎn)去約束找形法等新技術(shù)，融合了施工過程中永久性構(gòu)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(fēng)荷載的作用等，能夠真實(shí)地反映結(jié)構(gòu)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(zhǔn)確計(jì)算施工體系各部分之間的相互作用，精準(zhǔn)把握施工成型過程中結(jié)構(gòu)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(fù)雜的結(jié)構(gòu)，建立了其施工過程三維動態(tài)變形預(yù)調(diào)值計(jì)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(yù)調(diào)值計(jì)算難題。
在整體滑移施工技術(shù)中準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)了對滑移結(jié)構(gòu)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(shù)中，實(shí)現(xiàn)了對結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)整體張拉施工技術(shù)方面，實(shí)現(xiàn)了初始預(yù)應(yīng)力態(tài)找形分析、張拉過程分析及使用期間作用效應(yīng)分析的無縫連接，彌補(bǔ)了索結(jié)構(gòu)針對大位移、復(fù)雜邊界條件轉(zhuǎn)變的計(jì)算技術(shù)缺陷；為適應(yīng)巨型鋼拱、巨型環(huán)狀鋼結(jié)構(gòu)安裝的需要，我們提出了一套完善的自適應(yīng)整體起扳施工方案及一體化建模協(xié)同時變分析技術(shù)；提出了施工過程結(jié)構(gòu)分析的狀態(tài)非線性求解技術(shù)、動態(tài)位形求解技術(shù)、逐點(diǎn)去約束找形分析方法、結(jié)構(gòu)吊裝的擬滑輪與可動索滑輪單元新技術(shù)等，建立了基于時變分析的鋼結(jié)構(gòu)施工方案優(yōu)化技術(shù)，有效地解決了施工過程時變結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位形的非線性變化及累積的模擬分析難題。
