超高建筑结构施工模拟分析及施工方案的长期效应研究

论文摘要

近年来,世界范围内涌现出大量的超高建筑结构。随着建筑高度的不断增大,结构设计与施工都面临着新的挑战。在施工期间,结构整体刚度、外力、边界条件以及混凝土的收缩徐变等均在不断发生变化,从而引起结构内力重分布,局部应力大小甚至成为结构设计的控制因素。此外,不同的施工策略对结构的影响也不尽相同,在施工过程中产生的初始变形与应力对结构的长期效应影响需引起重视。本课题以深圳京基100大厦为工程背景,主要研究超高建筑结构施工全过程模拟分析、施工方案的优化及长期效应分析和混凝土浇筑高度分析等,具体内容如下:进行了超高建筑结构施工模拟分析研究。结合深圳京基100大厦,考虑施工找平措施和混凝土收缩徐变效应,进行施工全过程模拟分析,探讨施工期间结构内力变形的变化特性。给出了内力与变形随施工阶段变化的发展规律,以及竖向变形沿结构高度分布特点等。并与实测数据进行对比分析,结果较为吻合,验证了施工模拟分析结果的可靠性。结合施工条件,分别对核心筒领先外框架施工层数和伸臂桁架接合时间进行优化分析。明确了不同的施工方案对内外筒变形差与伸臂桁架内力的影响。并在施工模拟分析的基础上,分别进行了长期徐变、风致振动和地震响应分析,探讨不同施工方案对结构的长期效应影响。分析结果表明,不同施工方案对抗风性能基本无影响,但结构会存在不同的初始变形与内力,较为不利的施工方案将导致构件提前进入塑性进而影响整体结构的抗震性能。在钢管混凝土柱施工浇筑期间,混凝土的流动性将对钢管产生侧向静水压力,从而引起钢管局部应力集中的现象。当浇筑高度比较大时,这个问题将更加突出,甚至在长期效应下造成安全隐患。通过对钢管混凝土柱的浇筑过程进行分析模拟,明确了不同的混凝土浇筑高度对钢管性能的影响。同时研究不同浇筑高度下混凝土浇筑引起的初应力对钢管长期性能的影响,结果表明随着混凝土浇筑高度的增加,对钢管混凝土柱长期性能的影响也愈加明显。最后利用监测数据验证了模拟分析结果的可靠性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究目的和意义
• 1.1.1 课题背景
• 1.1.2 研究目的和意义
• 1.2 国内外相关研究现状综述
• 1.2.1 高层建筑结构施工模拟分析研究现状
• 1.2.2 钢管混凝土构件施工力学问题研究
• 1.3 本文的主要研究内容及研究方案
• 第2章 超高建筑结构施工模拟研究
• 2.1 引言
• 2.2 施工找平分析
• 2.2.1 找平原理
• 2.2.2 找平实例分析
• 2.3 京基100 大厦施工模拟分析
• 2.3.1 工程概况
• 2.3.2 施工荷载
• 2.3.3 施工方案
• 2.3.4 施工模拟分析结果
• 2.4 施工变形实测数据对比分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 超高建筑结构施工方案优化研究
• 3.1 引言
• 3.2 核心筒领先外框架施工层数优化
• 3.2.1 核心筒领先外框架施工层数的方案
• 3.2.2 不同领先层数施工方案结果对比
• 3.3 伸臂接合时间的优化
• 3.3.1 伸臂端部位移差对比
• 3.3.2 伸臂内力对比
• 3.4 本章小结
• 第4章 不同施工方案的长期效应分析
• 4.1 引言
• 4.2 两种不同施工方案对比
• 4.2.1 结构变形对比
• 4.2.2 结构内力对比
• 4.3 不同施工方案对结构长期徐变的影响
• 4.3.1 长期徐变分析
• 4.3.2 徐变分析结果比较
• 4.4 不同施工方案对结构抗风性能的影响
• 4.4.1 结构动力分析
• 4.4.2 脉动风荷载模拟
• 4.4.3 风致振动分析结果比较
• 4.5 不同施工方案对结构抗震性能的影响
• 4.5.1 基底剪力-顶点位移曲线对比
• 4.5.2 不同地震作用性能点对比
• 4.5.3 伸臂所在层性能对比
• 4.6 本章小结
• 第5章 钢管混凝土柱浇筑高度研究
• 5.1 引言
• 5.2 钢管混凝土柱浇筑分析
• 5.2.1 有加劲肋钢管浇筑高度分析
• 5.2.2 无加劲肋钢管浇筑高度分析
• 5.3 实测数据对比分析
• 5.3.1 浇筑阶段钢管应力监测
• 5.3.2 计算与实测应力对比分析
• 5.4 不同浇筑高度长期效应分析
• 5.4.1 后期加载分析
• 5.4.2 钢管变形影响
• 5.4.3 钢管应力影响
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢