超高层结构考虑钢管混凝土柱收缩徐变影响的施工模拟分析

在超高层结构施工过程中,材料的时变特性和其他荷载等因素是导致竖向构件变形差异的主要原因。以南宁华润中心东写字楼超高层项目为工程背景,运用MIDAS Gen软件对项目进行施工模拟分析。由于钢管混凝土柱中混凝土处于密封状态,从而收缩徐变受到抑制,计算时考虑组合材料的收缩徐变得不到合理的结果。考虑钢管混凝土柱中混凝土的收缩徐变,利用双单元法对钢管混凝土柱进行施工模拟分析,并和换算截面法考虑收缩徐变和换算截面法不考虑收缩徐变分析的结果进行对比,分析三个模型的合理性,进而为钢管混凝土结构施工模拟分析提供参考。     

高层混合结构施工期混凝土时变因素的竖向变形研究

对高层混合结构施工期混凝土考虑时变因素的竖向变形计算方法进行分析,阐述混凝土收缩徐变的应力-应变关系以及混凝土徐变按龄期的有效模量法。结合保利文化广场具体的工程实例,研究了施工阶段混凝土收缩徐变对高层混合结构竖向变形的影响。     

钢管膨胀混凝土徐变系数简化模型

在室内环境中对8个混凝土圆柱体试件进行长达800余天收缩徐变测试,对比了混凝土、钢管混凝土、钢管膨胀混凝土圆柱体的收缩徐变时程规律,得到了钢管膨胀混凝土收缩徐变特性.试验结果表明:钢管膨胀混凝土收缩应变较小,受膨胀剂的影响,初期收缩变形基本为0;钢管膨胀混凝土徐变变形在100d内变化较大,100d后基本处于平稳状态,与未添加膨胀剂钢管混凝土徐变系数时变规律基本一致.在合理假设钢管混凝土徐变机理前提下,依据继效流动理论和多轴应力下徐变理论,提出钢管混凝土徐变系数终值估算方法;钢管膨胀混凝土徐变模型中徐变系数终值由可恢复的滞后弹性变形、不可恢复的初始急变塑性变形和不可恢复的黏性流变变形三部分函数分别求极值相加所得,同时结合钢管膨胀混凝土实测徐变的时变规律,提出钢管膨胀混凝土徐变系数简化计算模型,与试验结果相对比,该模型计算式简洁,预测结果较为准确.     

基于Midas的高层建筑结构收缩与徐变分析

基于Midas软件对某高层结构进行了考虑混凝土收缩与徐变的施工过程模拟,分析了收缩和徐变因素对结构5个巨型型钢混凝土柱变形的影响。通过施工过程分析,得到了结构内筒与外筒的竖向变形差,确定了构件加工预调值。     

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。     

钢管膨胀和再生混凝土结构施工时徐变影响的试验研究

实际施工中钢管混凝土的分层施工,以及为弥补收缩而使用的膨胀剂产生的徐变对钢管混凝土的性能影响不容忽视.在考虑钢管混凝土分阶段施工的基础上,分级施加徐变恒载.试验研究了膨胀剂掺量以及恒载加载间隔对钢管混凝土极限承载力与徐变纵向变形的影响,同时还对钢管再生混凝土结构的相应问题进行研究.分析得出:膨胀剂的使用对普通钢管混凝土...     

钢管混凝土轴压构件徐变有限元研究

在高层和超高层建筑中采用钢管混凝土结构,可充分利用空钢管所具有的强度和刚度,并能较好地解决混凝土硬化时间较长与施工速度之间的矛盾。但由此也会带来这样的问题,即在结构施工过程中,构件所受长期荷载随施工过程逐渐增加,徐变持续发展,混凝土卸载,内力重新分布,导致构件稳定承载力降低。本文运用DirichLet级数建立管内混凝土徐变模型,并应用非线性有限元软件ABAQUS对钢管混凝土徐变以及承载力进行了有限元计算,较好地模拟了钢管混凝土的徐变过程。本文回归分析了钢管混凝土的徐变性质,并认为可以用初应力的方法粗略估计徐变构件对承载力的影响。     

考虑施工过程和收缩徐变的框架结构简化分析

研究了混凝土的收缩徐变对框架结构受力的影响。首先根据线性徐变的迭加原理,推导了混凝土构件截面在多级荷载作用下的徐变估算公式,该式可以考虑加载龄期、加载速度、构件厚度以及环境相对湿度对徐变的影响;然后给出了考虑施工过程和收缩徐变影响的框架结构竖向位移和位移差的计算方法。用该方法对一高层框架进行收缩徐变分析,结果表明:该方法简单实用,可以在超高层建筑结构设计中估算收缩徐变时使用,收缩徐变对框架结构的受力影响较大,在工程设计和施工中不能忽略其影响。     

施工期考虑钢筋混凝土复合弹性模量与收缩徐变的内力分析

为了较准确地得到施工期钢筋混凝土结构的内力,提出了用数值模拟求解复合材料的复合弹性模量的方法。用ANSYS软件模拟得出结构实时的复合弹性模量,并结合收缩徐变的影响,分析了某高层框架结构内力时变规律。结果表明:未考虑复合材料的复合弹性模量时,结构的内力计算值偏大;可以用求解钢筋混凝土构件复合材料的复合弹性模量的方法近似分析钢筋混凝土结构徐变与配筋率的关系;由收缩徐变引起的钢筋混凝土框架结构内力变化不可忽略,在实际计算过程中应考虑其影响。     

高层建筑考虑施工过程的徐变收缩分析

基于现有的试验技术条件 ,高层及大跨度民用建筑的徐变收缩分析还只能参照桥梁结构中比较成熟的徐变系数方法进行。根据考虑延迟弹性的混凝土线性徐变老化理论 ,引用桥梁结构中徐变系数的概念 ,推导了利用徐变系数对高层建筑进行考虑施工过程的徐变收缩分析的有限元公式 ,并编制了相应程序 ,对框架和框支剪力墙结构分别选取算例进行了全过程的弹性和徐变收缩分析。结果表明工程设计人员应当考虑到施工过程和徐变收缩因素对高层建筑变形和内力的影响。     

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。     

Time-dependent in-plane behaviour and buckling of concrete-filled steel tubular arches

This paper presents a theoretical analysis for the time-dependent behaviour and buckling of concrete-filled steel tubular (CFST) circular arches due to shrinkage and creep of the concrete core under a sustained uniform radial load. The algebraically tractable age-adjusted effective modulus method is used to model the time-dependent behaviour of the concrete core, based on which the differential equations of equilibrium for the time-dependent analysis of CFST arches are derived and analytical solutions for the long-term displacements, stresses and internal forces of CFST arches under the sustained load are obtained. It is shown that the visco-elastic effects of creep and shrinkage of the concrete core have significant long-term effects on the in-plane structural behaviour of CFST arches. The long-term radial and axial displacements, as well as the bending moment, increase substantially with time. For a CFST arch with a low area ratio of the steel tube to the concrete core, the long-term deformations may be excessive and affect the serviceability of the CFST arch. The increases of the long-term stresses in the steel tube with time are significant, while the long-term stresses in the concrete core decrease with time and may change from compressive to tensile if the time is sufficiently long. It is demonstrated that the time-dependent change of the equilibrium configuration of the CFST arch can lead to a buckling configuration being attained in the time domain under a sustained load, which is lower than the buckling loads of the CFST arch under short-term loading. The solution for the possible prebuckling structural life for time-dependent creep buckling of deep CFST arches is derived and can be used to determine the effects of various parameters on the creep buckling of a CFST arch.     

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。     

江苏新长江(雅阁)国际酒店A塔楼高层混合结构体系特性分析

江苏新长江(雅阁)国际酒店中的酒店A塔结构高度为179.85m,属超高层结构。A塔楼采用了结构受力较好的钢管混凝土框架+钢筋混凝土核心筒的结构形式,此种混合结构方案也是现行超高层结构中最常见的结构形式。将混合结构方案与纯钢结构方案及钢筋混凝土结构方案从抗侧移刚度、延性、用钢量、耐久性和耐火性、施工速度及自重几个方面分别对比了三种结构方案的优缺点,对比发现,高层混合结构综合了钢结构和钢筋混凝土二者的优点,是一种非常可靠有效的高层建筑结构体系。高层混合结构框架与核心筒的竖向变形差较大以及框架与筒体的协调工作问题是高层混合结构需要解决的。     

长周期地震动下高层钢管混凝土框架侧移性倒塌性能

开发了新的高精度钢与钢管混凝土(concrete-filled steel tube,CFST)的损伤与性能退化模型,研究了钢管混凝土柱在超高轴压下的抗震性能及其退化规律,基于该退化本构模型开发了纤维有限元仿真程序.基于长周期地震波峰值速度,分析了高层钢管混凝土框架在长周期地震作用下的倒塌行为.通过建立了高层CFST框...     

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。     

混凝土早龄期性能与裂缝控制

从混凝土微观结构出发,研究普通混凝土、高性能混凝土成型过程的时变温度场;对裂缝持续增长的早龄期混凝土物理、力学特性进行深入、系统的研究;综合考虑混凝土材料、结构特征,研究混凝土结构早期裂缝的成因机理、分析方法与控制措施;提出裂缝开展的预测和控制方法,建立裂缝扩展过程的损伤模型;在理论分析与试验研究的基础上,总结了混凝土早龄期的水化、温度、收缩、徐变、力学性能和断裂性能随时间的发展规律;综合分析各种因素对混凝土早期开裂的影响,推导了混凝土结构内部应力的增量计算方法。对室内试验与实际工程的研究表明：对混凝土早期开裂的分析应该是对混凝土温度、收缩、徐变、力学性能、结构特征等因素的综合动态分析,提出的混凝土早龄期开裂分析模型与试验结果吻合良好,采用理论模型结合数值模拟的方法可以有效提高分析过程的效率与准确性。图18参22