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。     

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。     

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。     

超高层伸臂桁架不同延迟连接位置终拧方案对比分析

基于施工力学分析,结合陕西省超高层延长石油科研中心大楼项目,根据伸臂桁架延迟不同连接位置提出多种终拧连接方案,均衡伸臂桁架构件内力和伸臂桁架所连接核心筒与外框柱对应点竖向变形二者得出最优解,在伸臂桁架尽早连接的前提下,提出合理终拧方案,并进一步研究伸臂桁架终拧时构件附加极值应力的变化规律,探讨伸臂桁架附加极值应力与连接施工楼层的对应关系,为设计方提供构件富余强度参考,方便结构设计时考虑施工过程产生的不利影响。     

超高层结构伸臂桁架安装时序分析与控制方法

以深圳京基金融中心为原型,对Z形和V形两种典型伸臂桁架进行多种安装方案分析,研究单个伸臂桁架随施工进展的附加内力发展规律及其不同安装时序时的相互影响。结果表明,在任意确定的施工段内,不同连接方案下单个伸臂桁架附加极值应力发展规律基本不变,多个伸臂桁架的影响结果可由各自影响结果叠加得到,且安装时彼此之间相互影响很小。最终给出伸臂桁架连接时刻与最大附加应力关系曲线,给出以附加应力为控制目标的合理安装时序分析控制方法,并通过算例验证方法的有效性。最后,通过京基金融中心伸臂桁架安装全过程监测,验证理论分析的可靠性,相关控制分析方法可用于同类超高层结构伸臂桁架合理连接时序的确定,指导施工过程。     

超限高层施工过程模拟及竖向构件预找平分析处理

以陕西省延长石油科研中心大厦超限高层项目为工程背景,基于施工阶段叠加法的分析原理,同时考虑混凝土材料收缩徐变特性、混凝土核心筒配筋率的影响以及伸臂桁架延迟连接措施,运用MIDAS/Gen软件对该项目进行施工过程模拟,计算分析塔楼竣工时刻结构的竖向变形和次结构(如伸臂桁架)的附加应力,并通过简单的理论公式推导得出结构竖向构件预找平计算方法,在此基础上,求出结构竖向构件预找平值,为施工方确定构件下料长度提供参考,弥补构件变形,尽可能使结构在竣工后满足设计要求。     

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。     

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...     

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。     

南宁某超限项目收缩和徐变分析

本工程为钢筋混凝土核心筒+钢管混凝土框架混合结构,采用欧洲规范CEB-FIP模式计算混凝土收缩徐变影响,具体分析了竖向构件累积变形以及收缩徐变对框架柱的影响。分析结果表明,施工完成5年后最大柱轴力(与伸臂桁架连接处柱)约增加10%,在施工图设计阶段应考虑收缩徐变的不利影响,并采用调平设计。收缩徐变对伸臂桁架内力和变形产生影响,计算中应考虑此部分荷载叠加,使伸臂桁架满足规范要求。重力荷载引起的楼层水平位移会影响设备的安装,设计中也应考虑。同时施工阶段和使用阶段必须对收缩徐变进行监控。     

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。     

超高层考虑收缩徐变的施工过程分析

本文对某巨型框架-核心筒-环形伸臂桁架超高层结构,在考虑收缩徐变影响下进行了施工过程模拟有限元分析,并对结构的竖向位移和竖向位移差进行了简要的研究,得到收缩和徐变对结构施工过程的不同影响。并与结构的施工监测结果进行了对比,验证了在施工过程中考虑收缩徐变的影响得到的分析结果与实际更为接近。     

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。     

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。     

超高层建筑钢桁架施工与竖向变形控制技术研究

以超高层建筑钢结构工程中的大型桁架施工为背景,介绍了带状桁架"划分竖向单元、控制荷载传递"的施工要点。在分析超高层建筑核心筒与外部结构竖向变形差异的基础上,确定了伸臂桁架"允许变形、临时连接、择时固定"的安装方案。     

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。     

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。     

兰州红楼时代广场施工模拟与混凝土收缩和徐变效应分析

在兰州红楼时代广场施工过程模拟的基础上,对主楼高层框架柱与钢筋混凝土筒体的竖向变形及竖向变形差异随时间和空间的变化规律进行分析。在分析中采用时间依存累加模型,在混凝土特性中考虑徐变、收缩和强度增长,并计入部分构件(如加强层伸臂桁架)延时安装对整体模型的影响。并比较不同加载模式、框架梁梁端与核心筒不同连接方式对竖向变形的影响等。分析表明,工程施工完毕时,核心筒筒体徐变变形占总变形的40%以上,并在使用阶段继续增长;徐变收缩增加了高层框架柱的轴力及竖向变形,也使得核心筒墙肢轴向力均有不同程度的减小;采用核心筒与框架梁铰接的形式大大减小了核心筒与周边框架之间因竖向变形差异产生的附加内力,也使得施工期间核心筒与周边框架分别承担竖向荷载的分担率基本保持不变。     

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。