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。     

混凝土收缩徐变对天津津塔施工模拟及预变形的影响分析

徐变和收缩对于大体积、大跨度以及超高混凝土结构的应力和变形具有不可忽视的作用。对天津津塔项目进行了考虑混凝土收缩徐变的施工模拟分析,给出了混凝土收缩徐变因素对结构框架柱施工安装预调值及构件加工预调值的影响及其考虑方法。对于本项目而言,当考虑混凝土收缩徐变影响因素后,结构框架柱施工安装预调值及构件加工预调值统一按1.5倍"不考虑混凝土收缩徐变及不考虑地基沉降影响的预调值"采用。     

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。     

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...     

超高层建筑巨型钢管混凝土柱性能研究

随着我国超高层建筑的迅速发展,巨型钢管混凝土柱逐渐得到应用。对于巨型方钢管混凝土柱,钢板的宽厚比是主要控制因素,可以采用多腔型或加劲肋方式形成组合截面减小对板厚的需求。介绍了巨型方钢管混凝土柱正截面与斜截面承载力的计算方法以及巨型方钢管混凝土柱试验研究情况,给出了施工阶段验算的实例。对不同技术规程中圆钢管混凝土柱承载力算法进行了比较,其计算结果存在较大差异。对巨型圆钢管混凝土柱轴向受压承载力与径厚比、混凝土强度等级的关系进行了深入研究,详细分析了轴压比对构件延性的影响。对钢管柱内大体积混凝土收缩徐变的影响因素进行分析,提出了减小收缩徐变的措施。     

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。     

高层钢管混凝土结构施工全过程数值模拟

基于CEB-FIP MC90的混凝土时变模型,建立了按主从节点约束考虑钢管与混凝土共同工作的钢管混凝土时变分析模型,提出了高层钢管混凝土结构施工全过程的数值模拟方法.对某高层钢管混凝土结构进行了数值计算,计算中考虑了混凝土的收缩徐变效应和施工工序影响,与施工过程的监测结果做了对比分析.研究表明,施工过程和收缩徐变对高层钢管混凝土结构影响很大,实际结构在设计和施工中必须予以考虑.     

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。     

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。     

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。     

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。     

超高层巨型钢管混凝土柱施工技术

针对超高层建筑施工中存在的巨型钢管混凝土柱安装精度与位形控制、混凝土浇筑质量控制和施工过程变形控制难度大的问题,结合工程实际,提出了巨型钢管混凝土柱施工关键技术。从钢管柱深化设计与加工、钢管柱安装、钢管柱-混凝土梁节点施工和钢管混凝土浇筑等方面进行了研究,分析了混凝土收缩徐变和钢管初应力对巨型钢管混凝土柱施工的影响,提出了超高层钢管柱施工过程变形监测方法,保证了巨型钢管混凝土柱施工的安全和质量。     

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。     

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。     

某超高层建筑施工监测与分析

由于荷载的增加和混凝土的收缩徐变,超高层建筑在施工过程中会产生附加内力和变形,有必要对结构展开施工监测。通过对某超高层建筑开展为期680d的施工监测,研究施工过程中钢管混凝土柱与钢筋混凝土剪力墙的应变发展规律;同时,利用有限元方法分析了主体结构封顶后竖向变形的分布特点与成因。研究表明,随着时间的增加,同一楼层的钢管混凝土柱竖向应变增量明显大于剪力墙,但各构件的应变增量处于可控范围内;由混凝土徐变引起的钢管混凝土柱和钢筋混凝土剪力墙的竖向变形最多分别可达总变形的29.9%和33.5%,徐变引起的结构变形应予以充分重视。     

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。     

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。     

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。     

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。