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。     

腾讯滨海大厦竖向构件收缩徐变分析

混凝土结构的收缩徐变贯穿于结构全生命周期,对结构竖向构件产生变形差异,在超高层中引起的次内力效应与荷载效应相当。采用修正后的B3模型对腾讯滨海大厦的竖向构件进行楼层施工前、楼层施工后、连接体提升后、正常使用阶段的收缩徐变分析,获得各构件的变形幅值。对高区连接体桁架层竖向构件的变形差异引起的次内力进行分析。结果表明,构件收缩徐变变形量与荷载作用下弹性变形量相当;徐变变形差异对连接体桁架斜腹杆影响大,产生的效应大于荷载作用,需要准确设定延迟斜腹杆的连接时间。     

高层、超高层建筑结构设计调平法及其应用

在重力荷载作用下,高层、超高层建筑结构竖向构件压缩变形差异会引发重力荷载向下传递过程中的转移,并使结构构件产生附加内力,不利于结构受力。为此提出高层建筑重力荷载作用下水平构件铰接调平设计法。在整体结构计算模型中将所有水平构件铰接(包括去掉斜撑、楼层内斜腹杆),重力荷载一次施加,调整竖向构件截面及结构布置,可避免内力重分布的影响,较快达到结构在重力荷载作用下各楼层竖向构件(包括各墙及柱)竖向压缩变形基本一致,在此基础上计算模型结构水平构件恢复刚接(包括安装斜撑、楼层内斜腹杆),进入整体结构分析,可有效减小及消除重力荷载作用下竖向构件压缩变形差异导致的较大结构附加内力,保证楼面平整、防止建筑倾斜,利于结构安全、经济、合理和建筑物的正常使用。     

某塔楼施工模拟及非荷载效应分析

某环球金融中心D座塔楼结构主要屋面的高度为311.4m,整体结构施工过程较长,结构竖向构件在施工过程中的受力及变形状态与弹性分析不同。此外,塔楼核心筒结构有两次斜墙收进,因而在施工过程中会出现明显的水平位移,影响高速电梯的运行。本文考虑混凝土收缩和徐变的影响,对该塔楼进行施工模拟分析,研究该结构长期竖向变形规律以及产生的附加内力,分析出塔楼由于斜墙收进在重力作用下产生的水平变形,为后续设计和施工提供参考和依据。     

三塔连体超高层结构施工阶段竖向变形研究

连体超高层结构的施工周期长,结构时变特性显著,需要进行结构竖向变形规律研究。以某非对称三塔连体超高层为工程背景,依据竖向刚度等效原则,建立了该结构的简化模型并验证了其正确性。通过有限元分析了该类结构的竖向变形规律。基于简化模型研究了塔楼上部结构的施工顺序及连廊与塔楼的刚接时机对整体结构的竖向变形和关键构件内力的影响规律。研究结果表明:三塔连体超高层结构的最大竖向变形发生在连廊处,且该处的变形趋势会发生明显突变,收缩徐变引起的变形占总变形的32%～35%。塔楼上部结构的施工顺序对塔楼间的变形差异及连廊腋部关键构件的内力影响均不大,而连廊与塔楼的刚接时机对整体结构的竖向变形及内力的影响较大,适当延迟连廊与塔楼的刚接时机有利于整体结构变形差异与关键构件内力的控制。     

超高层建筑结构施工模拟技术最新进展与实践

施工顺序对结构的内力有明显影响,超高层建筑应采用结构逐层或分区激活的方式模拟实际施工过程。对于特殊的结构形式,需要正确选择各阶段激活的范围。通过合理调整施工顺序,得到更为合理的受力形态,减小结构用钢量。框架-延性墙板体系具有较大的侧向刚度与优良的抗震性能,严格控制其墙板的安装顺序对其实现抗震性能非常关键。收缩徐变对超高层建筑混凝土构件的竖向压缩变形量影响显著,各竖向构件的变形差异将引起水平构件附加内力,影响结构的安全性与正常使用,需要采取相应的设计与施工措施。温度作用对超高层建筑结构变形与内力的影响不能忽略。提出最大正、负温差的确定方法。应采取措施减小温度作用的不利影响,严格控制重要的温度敏感构件的合龙温度。基础不均匀沉降与超高层建筑的安全性关系密切,现阶段通过上部结构与地基基础共同工作模型准确预计基础沉降值尚难以实现,还需要通过设置施工后浇带、敏感构件滞后安装等方式尽量减小差异沉降的影响。     

某超高层钢管混凝土框筒结构施工模拟分析及方案优化

利用有限元程序SAP2000并考虑材料、边界条件和荷载作用的时变性与桩基础沉降等影响因素,以单元生死法精确模拟了施工过程,对某超高层钢管混凝土(CFST)框筒结构在施工阶段的竖向变形差异、构件内力分布变化规律和施工方案的优化进行了研究。分析了不同工况和施工方案对CFST框筒混合结构的内力和变形的影响,得到了最优的施工方案,并根据竖向变形的分析结果,对竖向承载构件的施工标高进行了预调值计算分析。     

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。     

超高层建筑的施工找平影响及竖向构件预留长度的计算

采用SAP2000软件模拟一栋600m高的超高层钢-混凝土混合结构,考虑了三种不同的竖向施工标高找平方式,分别是逐层找平、三层找平一次、六层找平一次,得到了不同施工找平方式下结构的竖向变形、竖向变形差及水平构件内力随时间的变化规律。对比不同施工找平方式之间的关系并给出其影响规律,基于逐层施工找平过程进行理论推导,得出每层竖向构件预留长度的计算公式,计算出各层的预留长度,使计算期时得到的结构实际层高与设计层高一致,此种竖向构件预留长度的算法对超高层建筑的现场施工具有参考价值。     

高层混合结构设计中竖向差异影响

高层混合结构中竖向构件材料性质差异所导致的竖向变形差异的影响不可避免,因此在设计中需要加以考虑。本文将混合结构的外框架柱和内核心筒墙体均视为单柱,不考虑梁板对其影响,根据单柱构件分时段分步骤加载,考虑每层参考点的竖向位移。结合工程实际,对混合结构的一种典型形式钢框架-钢筋混凝土筒体结构,设计了计算模型。采用FORTRAN语言编制了计算程序,对模型进行了分析。分析表明:施工中内筒的收缩和徐变产生的竖向位移所占总位移的近2/3;相对湿度在50%~80%间变化对竖向差异影响较为明显;配筋率和混凝土强度在减小竖向差异中实用性较小;延长主体的施工工期可以减小结构投入使用后的竖向差异;竖向差异产生的附加内力对结构构件的设计内力存在一定影响。     

上海中心大厦巨型框架-核心筒结构竖向地震作用反应分析

上海中心大厦主体结构高度632 m,为带伸臂桁架的巨型框架-核心筒结构,其竖向地震作用反应大且较为复杂。巨型框架与核心筒沿高度的质量和竖向刚度分布特性差异较大,两者的相对振动将导致伸臂桁架产生较大的内力;环带桁架具有转换承重和巨柱弹性支承的特性,相对支承巨柱存在更大的竖向振动放大效应。在分析结构重力荷载的竖向分布特性以及结构自振特性的基础上,通过反应谱和时程分析,对上海中心大厦结构在竖向地震作用下巨柱和核心筒的轴重比、伸臂桁架和环带桁架的内力反应以及巨柱、核心筒和环带桁架的竖向加速度反应及分布特点进行分析。结果表明：上海中心大厦结构的竖向地震作用反应随结构高度增加而增加;处于高区的巨柱和核心筒的轴重比约为低区的2.2倍和2.3倍,高区伸臂桁架和环带桁架在竖向地震作用下的轴力占重力荷载作用下轴力的比例约为低区的2.2倍和4.3倍;高区环带桁架跨中竖向加速度反应较相应标高巨柱增大20%。     

某剪力墙高层住宅施工过程中剪力墙偏移变形检测及内力分析

对某剪力墙高层住宅在施工期间部分剪力墙墙体因施工原因产生的偏移和变形进行检测,对剪力墙偏移变形前后的内力变化进行比较分析,对剪力墙偏移变形对主体结构及构件自身的影响进行分析。计算比较分析结果表明,剪力墙偏移变形前后平面内各项内力整体变化幅度较小,平面外各项内力整体变化幅度较大。总体上剪力墙偏移变形后,平面外各项内力均有不同程度的增加,虽然部分偏移变形较大的构件平面外各项内力增幅变化较大,但是增加的数值绝对值相对较小。剪力墙构件偏移变形后,在实际的平面内和平面外各项内力的作用下,结构主体及构件的承载力满足规范要求。     

临近荷载对砂土地层支护结构影响的试验研究

地面荷载的大小与分布形式对地下工程支护结构的安全建设影响显著。以北京地铁6号线轨排井工程为例,通过物理模拟研究竖向荷载、力-桩距和嵌固深度比等因素对支护桩体变形与内力的影响,并将物理模拟结果与现场实测结果进行对比分析。结果表明:地表竖向应力对支护桩体的受力变形有较大影响,桩顶水平位移随竖向应力的增大呈现出初始增长、快速增长和缓慢增长3个阶段;获得了砂土地层桩顶水平位移的经验公式,与实际工程对比表明了其工程适用性。     

广东国际大厦63层主塔楼结构设计分析

本文通过广东国际大厦63层主塔楼的设计,对筒中筒结构在风力和地震、竖向荷载、竖向构件轴向变形、温度变化和楼板预应力张拉等影响下的位移和内力作了分析。还与用有机玻璃模型的试验结果作了对比。     

Time‐dependent analysis of steel‐reinforced concrete structures

The time‐dependent behavior is a major consideration in the design and construction of tall buildings, especially in concrete and composite structural systems. To make an analysis of long‐term effect of steel‐reinforced concrete structures, the method of using master–slave constraint to deduce substructure element model of composite members was introduced, and the problem of co‐work between steel and concrete was solved. The creep calculation method of combined Age‐adjusted Effective Modulus Method (AEMM) and finite element method was adopted. Steel Reinforced Concrete Construction Modeling (SRCCM), a calculation program based on Visual C++ and ObjectARX, was developed for simulating the construction process of high‐rise composite structures. The use of the method is illustrated through one computation example of Shanghai Center Tower, which is a super high‐rise steel‐reinforced concrete structures. The method provides valuable information about time effects that may be used in designing new structures or in diagnosis existing structures. The results also indicate that the vertical shortening of Shanghai Center Tower between column and core‐tube is significant. Such differential length changes should be compensated during the construction process of high‐rise composite structures. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

超长框架结构温度作用研究

针对超长混凝土结构的特点,给出结构温度效应计算时最大正、负温差取值方法建议,分别对施工阶段与正常使用阶段进行验算。建立了多层框架结构温度计算简化模型,研究温度内力沿结构竖向的变化规律。将桩基础作为具有水平刚度与转动刚度的弹簧,考虑基础刚度对结构底层抗侧刚度的影响。结合多层超长框架结构算例,分析了基础刚度与设防烈度对结构变形、楼板应力、框架梁和框架柱内力的影响。计算结果表明：在温度作用下,结构中部楼板应力分布较为均匀,端部楼板应力变化较大,楼板最大应力发生在框架柱周边;框架梁轴力分布中间大、两端小,框架柱内力由外向内逐渐减小;对于多层超长框架结构,首层结构由温度作用引起的变形与内力最大,2层及以上各层结构的温度效应迅速减小;柱底嵌固条件对温度效应影响显著,随着基础刚度增大,对框架柱的约束程度逐渐提高,温度作用产生的内力增大,层间位移角减小;随着抗震设防烈度提高,竖向构件截面尺寸与结构侧向刚度随之增大,温度效应逐渐增强。     

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。     

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。     

上海环球金融中心施工竖向变形分析

上海环球金融中心是世界上最高的建筑之一,施工过程中结构竖向变形累积问题尤为突出,有必要对其进行研究。建立了适于结构施工模拟的精细化有限元模型,综合时变结构离散分析法与龄期调整有效模量法,实现了超高层结构施工全过程分析;将整个结构按照施工过程划分成一系列材料参数、几何参数、荷载边界条件不同的平衡体系;通过对各平衡体系的有限元求解,实现了考虑徐变效应的施工全过程模拟,获得结构各施工阶段的竖向变形、层间压缩量以及框筒内外相对竖向变形,分析了施工过程中上海环球金融中心竖向变形。将模拟结果与一次性加载和不考虑徐变的施工模拟结果对比表明：上海环球金融中心变形计算应考虑施工过程和徐变效应的影响;计算结果与实测结果吻合较好,证明了建议方法的可行性。图12表3参12