巨型框架—核心筒—环形伸臂桁架超高层结构施工过程模拟分析

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由于我国经济和技术的不断发展,超高层建筑的使用日益广泛。在超高层建筑结构当中,巨型框架-核心筒-环形伸臂桁架结构体系的运用开始普遍,成为现代超高层建筑中使用较多的结构之一。通常超高层结构的研究主要集中于结构自身的力学特性和设计方法,对于结构的施工过程研究相对较少。但是,由于超高层建筑的结构体型复杂、施工周期长、施工质量要求较高,超高层结构的施工过程模拟日益受到重视,并且日趋势在必行。本文以天津市诺德英蓝国际金融中心项目为背景,运用SAP2000有限元分析软件对结构进行施工过程模拟分析,通过对比不同因素对结构施工过程模拟结果的影响,分析施工过程中需要注意的问题,为超高层巨型框架-核心筒-环形伸臂桁架结构的施工提供有益的参考,本文主要进行了以下几项工作:1.对巨型框架-核心筒-环形伸臂桁架的整体结构,运用SAP2000有限元分析软件进行有限元模型的建立,并对施工过程分析模型的建立方式和过程进行了叙述,形成了较为完整的施工过程模拟建模方案。通过与施工监测数据的对比,验证施工过程模拟分析模型的正确性,并分析误差产生的原因。2.对施工过程模拟分析的加载方式进行理论分析。运用有限元模型对巨型框架-核心筒-环形伸臂桁架结构进行不同加载方式的施工过程模拟,通过对比不同加载方式对结构竖向位移、竖向位移差以及核心筒竖向应力的影响,分析不同加载方式的对结构施工过程的影响。结论表明,精确施工过程加载法更接近实际情况,在施工过程模拟时应采用精确施工过程加载法。3.从理论上分析筒体领先施工的必要性,分析现有筒体领先施工层数的计算方法。运用施工过程模拟不同筒体领先层数,通过对比结构的竖向位移和竖向应力的不同变化,分析得出筒体领先施工可以有效的减小不同结构的竖向位移差。对于64层的超高层结构,领先施工8-12层较为合理。4.通过改变桁架连接顺序、对比结构竖向位移,研究施工中较为合理的桁架连接顺序;研究塔吊设备对结构竖向位移的影响。结果表明,对于桁架结构最后连接,桁架结构在施工过程中连接可以协调结构的竖向位移,但会对桁架结构产生较大的次生力,需要注意施工过程中桁架结构的受力问题;塔吊设备对结构的竖向位移影响不大,可以在施工过程模拟中进行简化计算。5.通过理论分析收缩和徐变系数的计算方法及其对结构的影响,并在施工过程模拟计算中分别考虑收缩和徐变的影响。通过对比结构竖向位移和竖向应力,得到结论:在施工过程模拟分析中,收缩和徐变对巨型框架-核心筒-环形伸臂桁架结构的竖向位移和竖向位移差影响较大,所以在进行施工过程模拟时不应忽略其影响,并应在施工过程中充分考虑和减弱收缩徐变带来的影响。
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