高层建筑结构施工过程竖向变形计算的研究

以某高350 m的高层建筑结构为例,利用MIDAS/Gen有限元分析软件,在不考虑基础沉降变形的前提下,采用CEB-FIP规范中关于混凝土收缩、徐变的规定,并考虑混凝土材料的收缩徐变效应及其强度变化,按施工不同工况,建立全过程施工阶段模型,以计算弹性变形以及收缩徐变变形。最后得出施工过程中应考虑超高层标高补偿、选择合适的配合比,改善混凝土和易性指标,可从根本上改善结构竖向变形情况等结论。     

高层建筑施工模拟竖向压缩变形基本原理分析

在施工过程中,高层建筑的刚度与荷载是逐层形成的,而在设计状态下是一次性形成的。以竖向压缩变形为例,一次性建模得到的压缩变形最大值在结构顶部,而考虑施工状态得到的压缩变形最大值在结构中部。目前建筑界针对上述差异的分析,或采用软件计算结果进行对比,或采用非线性有限元基本原理进行推导。前者无法反映问题的实质,后者则理论难度高,一般技术人员难以掌握。基于此,根据材料力学基本原理,将高层建筑简化为一单杆,推导其在自重下考虑施工过程与否的竖向压缩变形函数,简单直观地反映了造成竖向压缩曲线差异的根本原因,便于工程技术人员理解、掌握,也为手算压缩变形值提供了工具,可用于校验软件计算结果的合理性。     

高层建筑结构在竖向荷载作用下楼板面内应力分析和工程实例

对于带斜柱、斜撑、转换桁架等的高层建筑结构,在竖向荷载作用下由于倾斜构件在水平向的分力导致楼板产生较大的平面内拉力,而高层建筑结构楼板设计时,并没有考虑竖向荷载引起的楼板平面内拉力的影响。结合深圳某带斜撑巨柱框架-钢筋混凝土核心筒高层结构,分析了在自重作用下楼板产生较大拉应力的原因,给出了放和抗相结合的应对措施和设计建议。     

考虑竖向荷载影响的结构水平临界荷载分析

讨论了结构竖向荷载和水平向屈曲临界荷载的相互影响,分析了研究竖向荷载作用下结构水平临界荷载计算的必要性,并给出了其特征屈曲临界荷载计算的具体过程,通过算例分析,得到了某一结构竖向荷载和水平向临界荷载的相互关系,并提出了稳定区的概念及判断实际结构稳定性的具体方法。     

桩的侧向变形和竖向荷载的耦合分析

就工业厂房的桩基在地面超载情况下竖向荷载对桩身侧向变形的影响进行分析,并提出耦合分析的计算方法,着重分析桩顸荷载和桩侧摩阻力对侧向变形的影响.推导了考虑耦合作用的有限元方程,根据此方程编制了有限元计算程序.耦合计算分析结果表明,桩顶荷载和桩身摩阻力的分布对桩身的侧向变形和桩截面的内力几乎没有什么影响,但桩顶荷载的偏心距对桩顶位移产生较大影响,且与桩顶位移基本上成线性关系.指出由于桩顶荷载和桩身摩阻力作用方向与桩身侧向变形初始方向垂直,根据正交法则二者之间的矢量积为零.因此,在桩基侧向受力和变形计算中可以不考虑桩顶荷载的影响.     

竖向荷载下桩承载变形性能的数值分析

为了更好地反映工程中桩土实际工作性状,使桩基础基本性能在施工前得到合理的预测,以便更好地指导桩基础的施工,利用数值模拟软件对某基桩工程中桩基础在施工过程中的承载性能进行分析,得到了单桩荷载-沉降曲线。并与实际工程测出的结果作了对比,同时,探讨了在改变桩径和桩长这两种因素的情况下,其对桩身轴力、侧摩阻力及整体沉降的影响。     

混凝土高层建筑竖向变形差的原位测试与分析

借助于实际工程的现场实测结果 ,对高层建筑竖向构件变形差的形成机理及影响因素展开了深入的研究 ,建立了一套竖向构件变形差简化计算公式 ,并且提出了一些针对竖向变形差的工程对策     

海南大厦主楼结构竖向变形分析

海南大厦主楼为位于高地震区的复杂超限超高层建筑,主楼高为198.6m,地下4层,地上46层,结构体系采用了钢管混凝土柱钢框架-钢筋混凝土核心筒结构体系。参考欧洲规范EC2关于混凝土弹性模量变化、徐变和收缩的时变效应的规定,采用SAP2000软件,建立了考虑施工过程模拟有限元模型,分析了外框架柱与核心筒的竖向变形及差异。同时对比一次性加载、不考虑混凝土时变效应的施工模拟、考虑混凝土时变效应的施工模拟三种分析中的变形差异,可知结构的非线性弹性变形约占总变形量的50%左右。此外分析了伸臂桁架、防屈曲支撑在考虑施工过程、混凝土时变效应下的内力情况,表明斜杆在恒加活荷载作用下由于墙柱竖向变形的差异产生了较大的内力,在设计时应当予以重视。     

超高层结构竖向变形与内力分析

超高层结构在施工及设计使用过程中的竖向变形对结构的安全性、适用性有重要影响。以一幢位于设防烈度为8度地区的超高层结构为例,在混凝土的收缩徐变作用下,分别考虑伸臂桁架与主体结构同时施工和后施工对结构竖向变形与内力的影响。该建筑总高度为270m,采用设置三道加强层的型钢框架-核心筒结构体系。基于MIDAS/Gen软件,对该结构进行数值模拟分析。研究表明:在竣工五年后,主体结构的变形主要以混凝土的收缩徐变为主,占结构总变形的50%以上;伸臂桁架采用后连接施工时,腹杆内产生的附加应力比同时连接减小为83%～107%;柱底轴力在主体结构的使用过程中逐渐增大,而剪力墙底部反力逐渐减小。超高层结构的施工过程中,构件应进行预抛高和预留下料长度处理。     

竖向荷载下群桩变形性状及沉降计算

本文介绍粉土和软土中不同桩距、不同桩长原型与模型群桩竖向荷载下变形试验研究成果。试验结果表明,均匀土层中群桩变形性状随桩距而变化。桩间土压缩变形所占比率随桩距增大而增大,桩底平面以下整体压缩变形和压缩层深度随桩距增大而减小,桩沉降的相互影响比线弹性理论值小得多。建议等代墩基法中的墩底面应根据桩距、桩长、持力层性质设定。本文还对弹性理论法中的相互影响系数和沉降比的理论值进行了修正。     

网格式框架在竖向荷载作用下的变形分析

对网格式框架这种较理想的新型结构体系进行研究,利用有限元方法对网格式框架在竖向荷载作用下各参数变化对网格式框架的位移规律进行分析;以楼层梁尺寸、中柱尺寸、层间梁尺寸、壁柱尺寸等作为变化参数,来对竖向荷载作用下网格式框架的位移进行讨论,为框架墙体的实验及工程应用提供参考依据。     

高层建筑刚性转换层在竖向荷载下的弯曲内力分析

高层建筑刚性转换层在竖向荷载作用下,将发生整体弯曲和局部弯曲,本文主要就局部弯曲,分别从弹性和塑性理论两个方面,进行了内力分析,并提出相应的简化计算。     

超高层结构竖向变形及差异问题分析与处理

依据欧洲规范EC2关于混凝土弹性模量变化、徐变和收缩的规定,考虑施工顺序加载、混凝土徐变收缩、竖向构件压应力差异、施工过程中构件长度的调整等因素,结合屋顶高381m的南京紫峰大厦超高层结构,分析计算了超高层结构中组合柱与芯筒剪力墙的竖向变形及差异。结果表明,结构封顶后半年时,结构中部的型钢混凝土组合柱会产生最大80mm左右的竖向变形,芯筒剪力墙会产生最大70mm左右的竖向变形;组合柱与芯筒墙的最大竖向变形差可达12mm左右,发生在结构中部偏上。合理安排施工顺序可以使得竖向构件变形差在伸臂桁架中产生的内力较小。     

高层建筑结构抵抗中心的计算

我国现行结构规范、规程，对一考虑高层结构楼层受到外扭矩，使荷载作用点的一侧的抗制力结构的分配的水平力增加，都是基于楼板的刚高中心与抗侧力结构的距离或正比的，事实上，这种算法仅适用于各个楼层、各个柱断面和剪力啬断面等结构性质及几何尺寸均相同，在竖轴上各楼板刚度中心之连接线为一直线时的特殊条件下才行，而此种情况实际甚少。     

钢筋混凝土结构施工期间竖向荷载传递仿真分析

施工期间钢筋混凝土结构的承力体系是由低龄期的混凝土构件和模板支撑系统组成。由于施工期间的结构是一个时变结构,其材料属性、边界条件、荷载都随时间变化,所以很难确定其竖向荷载的传递规律。通过对通用有限元程序ANSYS进行二次开发,实现对施工过程中楼层浇筑、支撑拆除等关键工况的模拟,得到施工期间竖向荷载的传递规律,为钢筋混凝土结构支模层数和拆模时间提供依据。     

竖向荷载下斜桩承载变形性状及荷载传递机理试验研究

通过模型试验研究了竖向荷载作用下长径比为25时,不同倾角的斜桩的承载变形及荷载传递性状,并与竖向荷载作用下的直桩的承载变形及荷载传递性状进行了比较。试验结果表明:斜桩的桩顶沉降大于直桩的桩顶沉降,斜桩桩身倾角越大,斜桩的桩顶沉降超过直桩的桩顶沉降越多;斜桩桩身轴力均小于直桩桩身轴力,斜桩桩身倾角越大,桩身轴力沿深度衰减得越快;斜桩桩身弯矩主要发生在桩体上部1/2桩长范围内,且随着桩身倾角的增大而增大,桩身最大弯矩出现的位置与桩身倾角无关。斜桩桩侧平均摩阻力的分布与桩身倾角密切相关;斜桩最大桩侧平均摩阻力出现在桩顶下约1/5桩长处。     

上海中心大厦结构长期竖向变形分析

超高层建筑施工周期长,结构的竖向变形累积是设计和施工中主要考虑因素之一,竖向构件的压缩变形通常由弹性、收缩和徐变变形引起.以上海中心大厦为工程背景,分析了CEB-FIP、ACI及PCA中建议的混凝土材料时变特性预测模型及适用性.根据实际施工进度建立上海中心大厦结构有限元分析模型,得到采用三种预测模型计算的施工全过程及结构封顶后的长期竖向变形,分析各预测模型计算的变形特点及其差别.根据实测温差计算温度变形,将竖向变形有限元分析结果与长期监测值进行对比.结果表明,采用CEB建议的材料预测模型,在考虑温度作用的情况下其竖向变形计算值与实测值大小、趋势及温度升降趋势均较为吻合,说明季节温差对竖向累积变形的影响较为明显.     

竖向荷载作用下高层建筑斜交网格筒结构外鼓侧移研究

高层建筑斜交网格筒是一种新型的高层建筑结构,其主要受力构件是斜向交叉的柱。在竖向荷载作用下,斜交网格筒结构的受力与变形特点有异于传统的正交结构。通过有限元分析发现,斜交网格筒结构在竖向荷载作用下会发生外鼓而传统正交结构无外鼓。同时,采用有限元方法对竖向荷载作用下斜交网格筒的外鼓进行了变化参数分析,总结出了影响斜交网格筒结构外鼓的主要因素,进而提出了减小外鼓侧移的工程措施。     

竖向不规则结构Pushover分析的侧向荷载分布模式研究

侧向荷载分布模式的选取是Pushover分析中的一个关键问题,尤其当高振型影响显著和结构不规则时其选取直接影响Pushover分析结果.针对竖向不规则多高层结构楼层侧向刚度突变的特点,从楼层质量、侧向刚度、振型参与系数等影响因素出发,提出了一种改进的固定侧向荷载分布模式.对四种竖向不规则形式的结构在不同侧向荷载分布模式下进行Pushover分析,并与时程分析结果进行比较,研究了不同侧向荷载分布模式Pushover分析结果的有效性和适用性.计算结果表明,采用改进的侧向荷载分布模式进行Pushover分析,不但可以找出各种竖向刚度不规则形式的结构薄弱层,而且还具有较高的精度.     

车轮竖向偏心荷载对钢轨横向变形及扭转的影响

采用有限元计算软件,建立了钢轨的三维实体力学模型,分析了竖向荷载在不同偏心值下钢轨的横向位移及扭转应力,结果表明,钢轨的扭转应力会对钢轨产生不利的影响,精度要求较高时应考虑钢轨的扭转变形和应力。