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。     

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。     

超高层钢管混凝土柱框架-核心筒结构施工阶段收缩徐变分析

施工模拟是超高层建筑结构设计的重要内容。施工过程中结构的材料参数、几何参数、荷载和边界条件等都随施工进程而改变,施工结束后的内力和变形与施工过程、时间效应密切相关。利用Midas/gen有限元软件,对某超高层建筑结构进行了考虑混凝土收缩徐变影响的施工模拟研究,分析了收缩徐变对核心筒和框架柱竖向变形、竖向变形差及内力等因素的影响;并对不同施工方案下结构的竖向变形差异及风振影响等问题进行了研究。     

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。     

基于时变效应的超高层结构施工过程与建成初期竖向变形分析

针对某超高层框架(钢管混凝土柱+钢梁)-钢筋混凝土核心筒-伸臂桁架混合结构,综合考虑施工过程中混凝土收缩、徐变及强度增长的时变效应,进行了框架柱与核心筒的施工模拟分析、以及外框与核心筒之间的竖向变形差与内力重分配效应的计算分析。研究结果表明,收缩和徐变导致的核心筒竖向变形是不可忽视的重要因素,对外框与核心筒之间的竖向变形差与内力重分配效应具有明显影响。针对这些影响,从设计、构造、施工工艺等方面提出了相应的措施,可供同类工程建设时参考。     

宁波新世界广场5号地块稀疏外框柱超高层塔楼施工模拟分析

对宁波新世界广场5号地块稀疏外框柱超高层塔楼分别采用一次加载模型、分层加载模型、构件施工时间差模型进行了考虑材料时变效应的施工模拟分析,分析了不同荷载施加方式对核心筒剪力墙和框架柱竖向变形、竖向变形差及杆件内力等的影响。研究表明,施工过程中荷载施加方式对结构内力和变形影响较大,结构设计时应根据结构特点选取合适的计算模型进行计算;收缩徐变引起的混凝土累积竖向变形占竖向构件总变形比例较大,施工阶段核心筒收缩徐变变形占总变形比例达45%;施工过程中由荷载施加方式和材料时变效应对结构造成的不利影响,可在构件设计阶段采用强度包络设计方法或施工阶段采取补偿变形差的方式来予以考虑。     

超高层框架-核心筒结构竖向变形差的实测与分析

以南海荣耀国际金融中心为工程背景,对塔楼的12、23、35层、主屋面(169.75 m)及塔顶(179.50 m)楼层的外框架柱与核心筒进行设点观测。基于观测结果,得到从结构施工到结构封顶258 d后外框架柱与核心筒的竖向变形差,并对观测数据进行曲线拟合分析,预测出结构封顶2年后相对观测点的竖向变形差。利用有限元程序SATWE分析外框架柱与核心筒的竖向弹性变形差。考虑混凝土收缩徐变以及竖向构件含钢率的影响,利用有限元软件MIDAS/GEN的CEB-FIP 1990模型进行施工模拟,分析从结构施工至结构封顶2年后外框架柱与核心筒的竖向变形差;通过对比实测数据与有限元模拟数据,分析由竖向构件变形引起的框架梁端的附加弯矩可调幅度。结果表明:对于超高层框架-核心筒结构,考虑了混凝土徐变和收缩的实测变形差比弹性计算变形差小约70%,即由竖向构件变形差引起的连接处框架梁端的附加弯矩值比有限元的模拟值小很多。研究认为,DBJ 15-92—2013《高层建筑混凝土结构技术规程》第5.2.4条中,对高层建筑结构中框架梁附加弯矩的调整幅度上限值可提高到40%。     

巨柱框架-核心筒-伸臂桁架结构体系施工过程的动态模拟

考虑高强混凝土的收缩、徐变对竖向变形及结构应力的影响,运用有限元软件,结合武汉中心工程实例,对巨柱框架-核心筒-伸臂桁架结构体系施工过程进行力学模拟和受力性态分析。计算结果表明:在重力与施工荷载作用下,楼层的标高位置与设计位置存在变形差异,最大变形差异发生在塔楼中间部分;核心筒超前施工对塔楼的竖向变形存在一定的影响,但对整体变形影响较小,可以在施工过程中通过找平进行调整。     

高层钢管混凝土框架-混凝土核心筒混合结构的竖向变形差分析

为研究高层钢管混凝土框架-混凝土核心筒混合结构施工过程和使用过程中的竖向变形差,采用结构分析软件SAP2000,调用非线性分析模块,结合典型混合结构工程实例进行了施工过程及使用过程的全过程模拟分析,分析模型中考虑了混凝土的收缩和徐变,研究结果表明,考虑混凝土收缩和徐变的施工全过程模拟接近于实际工程的受力情况,分析结果有助于施工全过程监测控制以及在施工过程中的竖向构件下料长度的预调整。     

基于ANSYS的超高层框架-核心筒结构考虑收缩徐变的施工过程模拟分析

基于ANSYS软件提出一种超高层框架-核心筒结构施工模拟方法。首先采用等效降温法计算混凝土收缩效应,采用ANSYS蠕变计算功能计算混凝土徐变效应,然后利用生死单元功能来实现施工过程模拟,最后通过ANSYS APDL编写程序进行二次开发。并通过对实际工程的施工模拟,分析了施工过程与混凝土收缩徐变对核心筒和钢框架柱的竖向变形、轴力、反力等的影响,为设计与施工的安全性提供参考依据。     

考虑混凝土收缩徐变的超高层复杂结构施工全过程模拟

为考虑施工过程中混凝土收缩徐变对超高层结构竖向变形的影响，以银川绿地中心双子塔之一的南塔为研究对象，采用有限元软件ANSYS建立南塔模型，考虑结构自重、施工荷载以及混凝土收缩徐变的作用，对南塔进行施工全过程模拟分析，利用生死单元技术模拟施工过程中荷载随结构高度的变化以及从下至上整个的施工过程，分别对外框筒、核心筒的竖向变形和竖向变形差进行了研究，并根据竖向变形进行了外框筒预调值及核心筒补偿值的计算。结果表明：外框筒、核心筒的竖向变形随高度的增加先增大后减小，二者竖向变形差满足施工要求；外框筒预调值及核心筒补偿值随结构高度变化呈现“两头小，中间大”的变化规律。研究成果可作为银川绿地中心双子塔安全施工控制方面的一项重要评估指标，对同类工程具有一定参考价值。     

超高层混合结构考虑施工过程的竖向变形差异计算和分析

分析了混合结构体系超高层建筑在施工期间和使用阶段的竖向变形问题。采用CEB-FIP(1990)规范中混凝土收缩/徐变模型,计算了钢管混凝土柱和钢筋混凝土核心筒间的竖向变形差异,并分析了竖向变形差对关键构件内力的影响。计算中考虑了筒体先于外框柱施工、混凝土材料的收缩徐变、施工过程找平调整等因素的影响。结果表明,结构封顶一年后外框柱和核心筒最大竖向变形分别为50 mm(51层)和55 mm(51层),最大竖向变形差为12.9 mm(68层),同时由于竖向变形差引起的伸臂桁架次内力增量较小,结构具有足够的安全度。     

贵阳国际金融中心1号楼竖向变形差分析

贵阳国际金融中心1号楼为高度375. 1m的超限高层建筑,采用带高位转换的钢管混凝土柱框架-钢筋混凝土核心筒结构体系,竖向变形差引起结构内力重分布,其影响不可忽略。为研究其施工过程和使用过程中的竖向变形差,采用软件SAP2000,调用非线性分析模块,考虑混凝土的收缩和徐变,进行了施工过程及使用过程的全过程模拟分析。分析结果表明,考虑混凝土的收缩和徐变不影响层高及钢管混凝土柱下料长度,但钢管混凝土柱与核心筒混凝土剪力墙之间的内力重分配效应较大,特别是外框架柱轴力在后期约有20%的增幅,构件及基础设计时应充分考虑各种不利工况。     

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。     

超限高层施工过程结构竖向变形规律研究北大核心CSCD

以陕西省延长石油科研中心大厦超高层项目为对象,运用MIDAS/Gen软件,考虑结构刚度、几何形态、边界条件、施工荷载以及材料性质的时变特性,对结构进行施工过程仿真模拟,对传统加载模拟、未考虑找平施工模拟和考虑找平施工模拟三种计算方案下的结构竖向变形进行对比分析,并对外框柱、核心筒的竖向变形组成成分以及不同施工找平措施下二者竖向变形差进行对比分析。结果表明:考虑找平的施工模拟计算结果与传统加载模拟和未考虑找平的施工模拟计算结果差异较大,得到的结构施工竖向变形规律表现为中间大、两端小;弹性变形对结构竖向总变形起控制作用,徐变变形次之,收缩变形影响最小;混凝土收缩、徐变以及施工找平因素对结构竖向变形规律影响较大,不容忽视。     

超限高层施工过程结构竖向变形规律研究

以陕西省延长石油科研中心大厦超高层项目为对象,运用MIDAS/Gen软件,考虑结构刚度、几何形态、边界条件、施工荷载以及材料性质的时变特性,对结构进行施工过程仿真模拟,对传统加载模拟、未考虑找平施工模拟和考虑找平施工模拟三种计算方案下的结构竖向变形进行对比分析,并对外框柱、核心筒的竖向变形组成成分以及不同施工找平措施下二者竖向变形差进行对比分析。结果表明:考虑找平的施工模拟计算结果与传统加载模拟和未考虑找平的施工模拟计算结果差异较大,得到的结构施工竖向变形规律表现为中间大、两端小;弹性变形对结构竖向总变形起控制作用,徐变变形次之,收缩变形影响最小;混凝土收缩、徐变以及施工找平因素对结构竖向变形规律影响较大,不容忽视。     

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。     

超高层项目重力荷载作用下收缩徐变分析

该项目结构高度为349.8m,与常规超高层建筑的框架核心筒体系不同,采用X向框架-带加强桁架双筒结构体系,Y向剪力墙结构体系。考虑混凝土收缩徐变效应,对这一新型结构体系进行从开始施工到投入使用20年重力荷载作用下的长期变形分析,研究在重力荷载长期作用下,该新型结构体系的竖向变形和水平变形规律;以及因混凝土收缩徐变造成的框架柱和核心筒变形差对框架柱、框架梁和加强桁架内力的影响。研究表明,该项目最大竖向变形发生在中上部楼层,混凝土收缩徐变不会加剧该结构体系的水平变形,因混凝土收缩徐变效应产生的框架柱、框架梁附加内力不可忽略,设计中需予以考虑。     

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。     

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。