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。     

基于简化模型的钢框架-混凝土核心筒混合结构竖向变形计算

目前考虑收缩徐变影响的钢框架-混凝土核心筒混合结构竖向变形的研究,大多是通过建立较为复杂的有限元模型进行分析,而通过简化分析的研究则很少。着眼于工程实际应用,提出简化模型,通过简化分析来研究考虑收缩徐变影响的钢框架-混凝土核心筒混合结构竖向变形。首先建立钢框架-混凝土核心筒混合结构的简化模型,基于简化模型推导考虑收缩徐变影响的楼层竖向位移及钢框架柱与核心筒竖向位移差简化计算公式,然后依据大连远洋大厦结构模型,用简化分析方法分析了该结构的竖向变形特征,并以MIDAS/Gen分析所得的结构竖向变形为基准,考察了简化分析的准确性。结果表明:基于简化分析的竖向位移及竖向位移差随楼层的变化规律与有限元分析结果基本相同,误差在工程可接受的范围内。     

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。     

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...     

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。     

混凝土收缩和徐变对高层建筑结构影响分析

以某在建高层混凝土结构为背景,考虑分析工况、施工工况、时间等因素的影响,采用SAP2000对由收缩和徐变产生的竖向变形和内力变化进行了分析。结果表明,徐变和竖向荷载是导致竖向变形的主要原因,而收缩是导致竖向变形的次要原因;对于框架核心筒结构,框架与核心筒的变形差随时间的变化逐渐变小并趋于稳定,由变形产生的构件内力逐渐减小;施工完成后结构已经完成了大部分的变形,同时施工完成后变形随时间变化的速率逐渐变缓;由收缩与徐变结构产生的竖向变形和内力变化不会对该高层建筑结构的使用和安全产生明显影响。     

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。     

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%。     

徐变影响混合结构施工期竖向变形计算

研究了钢框架-钢筋混凝土核心筒混合结构体系在施工期间的竖向变形问题。在分析中提出采用龄期调整的有效模量法(AMME)考虑施工期混凝土徐变的影响,并利用超级有限元-有限元耦合理论进行施工过程的模拟。算例计算结果表明,施工完毕时核心筒混凝土的徐变占到该层总变形值的38%~43%。由于混凝土的徐变,外钢框架与核心筒竖向变形差异值仅为只考虑弹性变形差异值的21%。徐变增加了外框架柱的轴力。对于连接外钢框架与核心筒的框架梁,徐变还使连接核心筒一端的支座负弯矩减小,而对于连接外钢框架柱一端弯矩则是增加。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

混凝土核心筒与外钢框架安装误差模拟分析及控制

高层建筑中常用混凝土核心筒-外钢框架结构,由于两种材料不同的应力水平和变形性能、混凝土的收缩、徐变等因素都会导致两种结构之间的竖向变形差异,从而影响结构的受力性能。考虑混凝土收缩、徐变等因素,采用有限元分析了混凝土核心筒-外钢框架结构的安装误差产生过程及其大小,进而提出相应的误差控制方法和施工建议。     

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。     

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。     

超高混合结构施工的竖向变形分析与控制

超高层建筑之框架-核心筒结构多采用钢与混凝土混合结构体系,由于钢与混凝土这两种材料的力学性能、材料性能存在差异,且核心筒与框架柱的轴向荷载不同,尤其施工期间混凝土收缩、徐变、早期性能等因素综合影响作用下,极易导致外框柱与核心筒间产生差异变形而形成附加内力,对结构造成不利影响,因此必须予以控制。通过对超高混合结构施工过程的模拟分析,有效论证了施工找平、标高补偿等措施对消减核心筒与外框架柱整体变形及差异变形的有效性,为超高混合结构的安全精确施工提供了依据。