考虑收缩徐变的施工分析对528m超高层塔楼巨柱类型选择的影响

相较于型钢混凝土(SRC)巨柱,钢管混凝土(CFT)巨柱具有极小的收缩效应的特点,同时徐变变形也相应偏小。以南宁东盟塔的设计实践为例,通过进行考虑时间相关的混凝土收缩徐变的非线性施工分析,对采用不同巨柱类型的塔楼施工变形补偿进行了预测。塔楼混凝土核心筒和外框柱随时间变化的弹性变形、收缩变形和徐变变形根据GL2000收缩徐变模型进行计算。分析方法为设计团队自行开发的程序与ETABS(2015版)相结合的形式。通过该方法,带外伸桁架的巨柱超高层结构的施工完毕后的核心筒及巨柱的内力随时间的变化趋势被预测出来,另外,外框与核心筒之间的随时间变化的相对变形也被计算预测出来。这些结果对采用SRC巨柱和CFT巨柱的不同结构方案的不同构件的加强措施提供了重要依据。     

武汉江城之门大跨刚性连体超高层混合结构收缩徐变分析

武汉江城之门为双塔高位连体的门形超高层建筑，建筑高度241.9m,采用钢管混凝土柱框架+核心筒+加强层+连体巨型跨层桁架结构体系，核心筒角部及相交处内嵌钢骨，部分楼层内嵌钢板。采用SAP2000软件分别建立基于CEB-FIP 90、CEB-FIP 2010、GL2000理论的分析模型和无连体单塔模型，进行了考虑收缩徐变的非线性阶段施工模拟分析，对比了典型竖向构件变形和内力重分布结果。分析结果表明，伸臂桁架可有效平衡外框柱和核心筒的竖向变形差异；高位刚性连体的布置加大了外框柱和核心筒的竖向变形差异，其差异主要为弹性变形，收缩徐变引起的附加变形差异较小；混凝土收缩徐变带来的竖向构件轴力重分布表现为核心筒剪力墙卸载，外框柱和剪力墙内嵌钢骨加载，轴力变化最大值位于连体相邻下部楼层；对伸臂桁架和腰桁架内力影响主要体现为弦杆轴力的增大。     

混凝土收缩徐变对珠海铁建大厦施工阶段的影响

以珠海铁建大厦为研究对象,建立了框架–核心筒结构有限元模型,对整个结构的施工过程划分了施工段,采用CEB-FIP(2010)模型考虑混凝土的收缩徐变作用,用精确模拟法进行施工过程力学分析,结果表明,混凝土收缩徐变对柱底轴力影响不大,对核心筒墙体以及外框架柱的竖向变形影响很大,超高层建筑中的钢管混凝土柱或者型钢混凝土柱也...     

基于B3模型的竖向构件差异变形分析

为研究巨型框架伸臂核心筒结构中由收缩和徐变引起的巨柱和核心筒的竖向差异变形,基于B3收缩徐变模型,采用应变增量法进行MATLAB编程,模拟荷载逐层施加的实际施工过程。对某一巨型框架伸臂核心筒结构进行了研究,考虑施工过程、混凝土收缩和徐变影响,对高层混凝土结构构件在竖向荷载作用下的竖向变形进行了计算;计算构件在楼板施工前后巨柱和核心筒的弹性、非弹性缩短以及竖向差异变形;进行了差异缩短变形分析,采用逐层修正法进行补偿。结果表明：考虑重力荷载、混凝土收缩和徐变时,巨柱和钢筋混凝土筒由收缩和徐变产生的非弹性变形占总变形的509／6以上,且该比例随时问呈增大趋势;巨柱和核心筒的收缩变形远小于徐变变形,收缩和徐变变形最终趋于一定值;楼板施工结束时竖向变形近似相等的构件,在楼板施工后一定时期的竖向差异变形很大;若顸层楼板施工结束时荷载全部施加完毕,则楼板施工后的最大竖向变形值出现在中间某一层;对于有具体要求的特殊结构,采用逐层修正法可降低差异变形在伸臂桁架中引起的附加内力。     

基于不同模型的超高层单侧倾斜建筑结构施工模拟分析

在超高层建筑结构施工模拟分析时,混凝土的收缩徐变对核心筒和外框柱的竖向变形差影响比较大,竖向变形差的大小直接影响伸臂桁架的安装时间;对于一侧为倾斜外框柱的超高层结构,水平变形直接影响幕墙和电梯的安装。以青岛深蓝中心超高层项目为例,运用MIDAS/Gen进行施工模拟分析时,利用三种不同模型对该超高层进行施工模拟分析研究,得出了三种模型的水平变形和变形差的变化规律以及伸臂桁架的应力变化;对含有钢管混凝土柱的超高层建筑,应考虑钢管混凝土柱内填充混凝土的收缩徐变特性对水平变形和变形差的影响,并选用双单元法进行计算。     

停工对超高层竖向变形的影响分析

基于混凝土结构国际联盟颁布的CEB-FIP 2010《混凝土结构设计规范》推荐的混凝土材料收缩徐变模型和有限元数值模拟,对河南省某超高层结构考虑停工影响的结构竖向变形进行分析。探讨停工四个月条件下,超高层结构各楼层竖向变形以及变形随时间的发展变化规律,核心筒与外框柱之间竖向位移差沿结构竖向的分布以及随时间的发展变化规律,并揭示考虑停工条件下结构竖向变形分布规律以及随时间发展变化的内在原因。通过对比分析停工与不停工两种条件下超高层结构竖向变形分布及其随时间发展规律的异同,说明停工对超高层竖向变形分布及其随时间的发展规律均有较大影响,在进行超高层结构竖向变形分析时,必须按照实际施工流程考虑停工的影响。     

收缩徐变模型对高强、高流动性混凝土适用性

结合某超高层结构混凝土收缩徐变实测数据,利用B3变异系数法考察了CEB-FIP模型、ACI209R-92模型以及GL2 000模型对于高强、高流动性混凝土收缩与徐变的预测准确程度。分析结果表明,对于高强、高流动性混凝土,ACI209R-92模型更适于预测徐变,而GL2000模型更适于预测收缩。     

上海中心大厦考虑施工过程的竖向变形及差异分析与研究

根据CEB-FIP 1990规范中关于混凝土收缩、徐变的规定,按照施工顺序建模加载,考虑混凝土收缩徐变、施工标高调整、伸臂桁架连接固定时间、竖向钢构件预调整量等因素,结合结构高度580 m的上海中心大厦超高层建筑结构,分析计算了超高层结构中巨型柱与核心筒剪力墙的竖向变形及差异.分析表明,在重力荷载作用下,上海中心塔楼结...     

超高层混凝土建筑收缩徐变效应分析

超高层混凝土建筑无法通过铰接、后安装等措施释放收缩、徐变效应导致的附加变形、附加内力。CEBFIP Model Code 90、CEB-FIP Model Code 2010与ACI209规范对混凝土收缩、徐变效应的计算公式不同,考虑的参数也不同,但计算方法类似。考虑混凝土构件的含钢率后,收缩、徐变效应会随着含钢率的增大而降低。超高层混凝土建筑可采用分段补偿法施工,将每一分段内各层竖向构件的施工预留长度之和在分段底层内进行补偿,以降低混凝土收缩、徐变效应导致的竖向构件变形差,确保结构安全。     

超高层框架核心筒结构混凝土长期收缩徐变效应分析

以一栋高度为300 m的超高层框架-核心筒结构为例,对外框柱分别采用钢筋混凝土柱、型钢混凝土柱和钢管混凝土柱以及钢管混凝土柱,在不同轴压比的状态下考虑施工找平和混凝土长期收缩徐变的影响,计算外框柱与核心筒之间的竖向变形差。结果表明:一般情况下,外框柱与核心筒剪力墙在重力荷载作用下的轴压比相差不大,两者的弹性压缩变形差不大;由于钢筋、型钢和钢管对混凝土收缩徐变的限制作用,外框柱的长期收缩徐变变形发展慢于核心筒剪力墙,有利于缓和外框柱与核心筒之间的竖向压缩变形差;若外框柱为钢管混凝土柱,且外框柱轴压比明显大于核心筒剪力墙时,两者的弹性压缩变形差较大,外框柱的收缩徐变变形发展亦大于核心筒剪力墙。超高层框架核心筒结构应采用合理考虑钢筋、型钢和钢管对混凝土收缩徐变的限制作用的模型进行分析,以合理评估混凝土长期收缩徐变效应对外框柱与核心筒之间的竖向变形差的影响。     

超高层结构竖向变形与伸臂桁架安装控制方法研究

为在施工过程中采取有效的施工措施,控制完工后结构实际标高与设计标高的差异值以及伸臂桁架的附加应力,以西安金融中心为分析模型,综合混凝土收缩徐变理论、时变结构力学及有限元法等对不同伸臂桁架安装方案下的结构进行施工全过程仿真模拟,得到了施工过程中结构各层竖向变形变化规律以及不同安装方案下伸臂桁架附加应力。分析结果表明,混凝土收缩徐变在整个施工过程中所占竖向变形比例为47%～59%,伸臂桁架安装越早,结构封顶时产生的附加应力越大。结合控制论思想提出控制目标,通过实例给出超高层结构竖向变形与伸臂桁架安装控制方法,并验证方法的有效性。研究结果对超高层结构竖向变形变化规律的掌握具有参考价值,所研究的竖向变形和附加应力的控制方法对后续巨柱核心筒结构超高层施工具有指导意义。     

西安金融中心超高层施工竖向变形分析研究

为在施工过程中采取有效的竖向变形控制措施,控制完工后结构实际标高与设计标高的差异值在一定范围内,并减小因核心筒与巨柱竖向变形差引起的结构附加应力,选取CEB-FIP预测模型,根据实际施工进度建立结构有限元分析模型,考虑混凝土收缩徐变、施工找平等因素,综合有限元法、单元生死、分步加荷等技术对不同施工模拟方案下的西安金融中心结构进行材料、几何及边界条件时变模拟,得到了施工过程中结构各层竖向变形以及核心筒与巨柱竖向变形差的具体数值及变化规律。分析结果表明,混凝土收缩徐变对结构竖向变形影响较大,在整个施工过程中所占比例为47.33%~58.59%;在对计算结果进行深入研究的基础上,给出预变形控制建议措施,对后续巨柱核心筒结构超高层施工具有指导意义。     

超高层结构考虑钢管混凝土柱收缩徐变影响的施工模拟分析

在超高层结构施工过程中,材料的时变特性和其他荷载等因素是导致竖向构件变形差异的主要原因。以南宁华润中心东写字楼超高层项目为工程背景,运用MIDAS Gen软件对项目进行施工模拟分析。由于钢管混凝土柱中混凝土处于密封状态,从而收缩徐变受到抑制,计算时考虑组合材料的收缩徐变得不到合理的结果。考虑钢管混凝土柱中混凝土的收缩徐变,利用双单元法对钢管混凝土柱进行施工模拟分析,并和换算截面法考虑收缩徐变和换算截面法不考虑收缩徐变分析的结果进行对比,分析三个模型的合理性,进而为钢管混凝土结构施工模拟分析提供参考。     

混凝土收缩徐变对超高层巨型混合结构竖向变形和关键构件内力的影响与控制

采用CEB-FIP(1990)规范中的混凝土收缩徐变模型,考虑含钢率、套箍效应对混凝土收缩徐变的影响,计算了某超高层巨型混合结构竖向构件的竖向变形,分析弹性模量发展对竖向构件变形的影响,并研究竖向变形差对关键构件的内力影响。为实现在设定阶段竖向构件达到设计标高,对楼层标高预留高度和竖向构件下料预留长度的控制方法进行了研究。进一步提出减小竖向构件竖向变形差的措施,并通过算例验证了其有效性。研究表明,混凝土弹性模量发展对竖向构件变形影响不大;而混凝土的收缩徐变对超高层混合结构的变形及内力影响较大,应以考虑了混凝土收缩徐变的结构模型作为地震分析的初始态对关键构件进行校核;在带钢管混凝土柱的超高层巨型混合结构中,控制钢管混凝土柱压应力水平适当大于钢筋混凝土核心筒的压应力水平,可有效降低混凝土收缩徐变引起的竖向变形差及附加内力。     

超高层建筑施工模拟分析的非荷载效应应用研究

在整个施工过程中结构是一个时变体系,结构的材料参数、几何参数、荷载边界条件都随施工进程而改变,结构竣工状态的内力和变形也是各施工步效应的累积结果,与施工过程和时间效应密切相关。施工过程分析是超高层建筑结构设计的重要内容。通过对非荷载效应在施工模拟中的应用研究,比较了不同收缩徐变模型的模拟差异、不同分析软件的应用特性,并通过对超高层建筑的施工模拟分析了收缩徐变对剪力墙和巨柱变形、结构竖向差异等因素的影响。     

施工期混凝土框架柱竖向变形研究

采用逐层建立结构有限元模型,按照不同混凝土构件在计算时刻的刚度组集结构总刚,将混凝土收缩和徐变效应等效为构件节点力,分析研究了混凝土框架柱竖向变形,研究得出,施工过程、混凝土收缩徐变、不同施工周期均对混凝土框架柱的竖向变形有影响。     

天津泰安道五号院超高层混合结构竖向变形差值分析

由于采用钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒的混合结构体系,天津市泰安道五号院超高层结构竖向变形差问题需要进行精细化分析。通过采用施工精确模拟方法,分别建立施工正装分析法以及施工倒拆分析法的施工过程有限元模型,其中考虑施工过程中混凝土的收缩徐变特性。对此有限元模型进行分析,总结了施工各阶段结构不同竖向构件的变形规律以及变形差规律,为施工中竖向变形的控制提供依据。     

带斜柱转换层的超高层结构施工过程仿真分析研究

以深圳市汇德大厦超高层复杂建筑结构为工程背景,采用精细有限元仿真分析方法,研究阶段施工、混凝土收缩徐变、施工顺序、楼板预应力等因素对结构受力和变形的影响程度,为工程实际施工提供全面的理论预测数据。主要研究内容:施工全过程仿真与结构整体一次性加载模拟对比分析、考虑混凝土收缩徐变效应的影响分析、核心筒超前外框架施工不同层数的影响分析、转换起始层楼板预应力的影响分析。研究结果表明,考虑施工全过程的结构仿真分析结果比整体一次性加载的结果更符合实际施工情况;混凝土收缩徐变效应对超高层结构存在比较显著的影响;核心筒超前外框架施工会影响外框架与核心筒竖向变形差;楼板预应力在一定程度上可改善因转换层斜柱水平推力引起的楼板和梁的受拉状态。     

钢骨混凝土框架-核心筒超高层混合结构竖向变形研究

钢骨混凝土框架-核心筒超高层混合结构竖向变形对结构的长期安全稳定影响显著。基于混凝土弹性、徐变和收缩变形的理论分析,推导了超高层建筑考虑结构施工过程的徐变计算式,依此建立了考虑超高层混合结构体系分级循环施加变荷载的竖向变形计算方法,并分析了施工过程对内外结构竖向变形差异的影响,最后,以深圳平安金融中心为工程背景,研究了超高层混合结构竖向变形规律和内筒与外框架的变形差异。结果表明：所提方法对超高层混合结构竖向变形的预测结果与工程实际测量结果误差较小,可反映超高层建筑的长期竖向变形及变形差的发展规律;超高层建筑竖向变形呈中部大、两端小的鱼腹形,结构施工期间,竖向变形最大值发生在中部位置,并随着服役期的延长,竖向变形最大值所在楼层逐渐上移;在施工期间,弹性压缩变形最大,徐变次之,收缩最小,而竣工后,徐变和收缩占总变形的比例不断增加,深圳平安金融中心竣工50a后的徐变收缩变形将达到弹性压缩变形的2~3倍;内筒剪力墙竖向变形比外框架柱大,且单层结构施工周期越短,内外结构长期变形差越大,核心筒超前外框架施工层数越多,变形差越大。     

超高层建筑施工全过程竖向变形效应研究

依据欧洲规范EC2关于混凝土弹性模型、收缩、徐变随时间变化规定,考虑施工顺序加载、竖向构件压应力差异、伸臂桁架后连接、下料长度调整等因素,结合某超高层建筑结构,实现了施工全过程模拟,获得各施工阶段外框架柱和核心筒剪力墙的竖向变形量及差异,对施工过程中关键构件的承载力进行验算,同时比较了后连接方案对水平伸臂桁架内力的影响。分析结果表明:在超高层设计时必须考虑混凝土收缩徐变等非荷载作用下的变形,竖向构件应考虑竖向变形而产生的压缩量进行预调整,采用后连接的施工措施可以减小水平伸臂桁架的内力。