高層混合結(jié)構(gòu)施工位移分析

吳立友

(廣州大學土木工程學院 廣東 廣州 510006)

高層混合結(jié)構(gòu)施工位移分析

吳立友

(廣州大學土木工程學院 廣東 廣州 510006)

以一棟高度為300m的高層框架－核心筒結(jié)構(gòu)為例，結(jié)構(gòu)共50層，40層及以下核心筒剪力墻厚度北側(cè)大于南側(cè)，41層至頂層結(jié)構(gòu)向北側(cè)收進，并考慮施工找平和混凝土長期收縮徐變的影響，采用了有限元分析軟件ETABS對該結(jié)構(gòu)進行全過程的施工模擬分析，計算外框柱與核心筒之間的豎向變形、豎向變形差及水平位移。結(jié)果表明:考慮材料收縮徐變的施工全過程模擬得到的結(jié)構(gòu)豎向位移、豎向位移差和水平位移，對結(jié)構(gòu)施工有重要的指導意義。

高層建筑;施工模擬;收縮徐變

一、工程概況

隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，我國出現(xiàn)了越來越多的高層建筑［1］，如上海環(huán)球金融中心 (492m)、天津津塔 (336.9m)和廣州珠江城大廈(309.6m)等，并且結(jié)構(gòu)體系和外形越來越復雜，目前應用較多的混合結(jié)構(gòu)體系［2］有鋼外筒/鋼框架+鋼筋混凝土內(nèi)筒混合結(jié)構(gòu)、型鋼混凝土外筒/型鋼混凝土框架+鋼筋混凝土內(nèi)筒混合結(jié)構(gòu)、巨型型鋼混凝土柱+內(nèi)筒混合結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土外筒+鋼框架混合結(jié)構(gòu)、支撐筒混合結(jié)構(gòu)等等。本結(jié)構(gòu)為框架－核心筒剪力墻結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)共50層，40層及以下核心筒剪力墻厚度北側(cè)大于南側(cè)，41層至頂層結(jié)構(gòu)向北側(cè)收進。平面圖和結(jié)構(gòu)模型如圖1。

圖1 平面圖和結(jié)構(gòu)模型

二、混凝土收縮徐變計算模型

國外關(guān)于計算混凝土收縮徐變的模型常見的有ACI－209模型、BP模型、CEB－FIP 90模型，國內(nèi)現(xiàn)有規(guī)范《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》。本文采用的混凝土長期收縮徐變計算模型為CEB－FIP 90模型，CEB－FIP模型為歐洲混凝土協(xié)會和國際預應力混凝土協(xié)會［3］提出。

三、豎向變形分析結(jié)果

通過圖2可知，隨著樓層高度的增加，各樓層的豎向位移表現(xiàn)為先大后小的“魚腹型”規(guī)律;結(jié)構(gòu)施工完畢時，核心筒和外框柱最大豎向變形所在的樓層分別為第25和29層，對應的最大豎向變形值為35mm和45mm。由圖3可以看到施工結(jié)束時結(jié)構(gòu)墻柱的豎向位移差在31層的位置達到了最大值10.8mm，并且水平位移在41層達到了34.8mm。

圖2 施工結(jié)束時核心筒剪力墻和外框柱的豎向位移

圖3 施工結(jié)束時結(jié)構(gòu)豎向位移差和水平位移

四、結(jié)構(gòu)在長期使用期間的變形

通過圖2可知，隨著時間的推移，在混凝土長期收縮徐變的作用下，核心筒和外框柱的豎向變形繼續(xù)增加，墻柱的豎向位移差也在繼續(xù)增大。結(jié)構(gòu)的水平位移由于收縮作用而變小，因此隨時間發(fā)展而變小。

圖4 結(jié)構(gòu)在長期使用期間墻柱的豎向位移

圖5 結(jié)構(gòu)在長期使用期間的墻柱豎向位移差和水平位移

五、總結(jié)

通過對體型收進的復雜高層結(jié)構(gòu)的施工全過程分析，可以得到結(jié)構(gòu)在建造和使用期間結(jié)構(gòu)的豎向位移、豎向位移差和水平位移的情況，對施工階段和未來使用期間都有非常重要的指導意義。

［1］韓龍，田穩(wěn)苓，榮恰，王高.高層鋼結(jié)構(gòu)施工階段實時監(jiān)測及模擬分析［J］.空間結(jié)構(gòu)，2016，22(2):72－80.

［2］劉鑫，劉偉慶，王曙光.高層混合結(jié)構(gòu)基于模型分析的施工模擬方法［J］.建筑結(jié)構(gòu)，2013，43(5):18－22.

［3］吳本剛，吳玖榮，傅繼陽等.廣州珠江城超高層大廈施工過程力學分析［J］.廣州大學學報 (自然科學版)，2012，11(2):36－42.

吳立友 (1992.7－)，男，廣東省河源市，碩士研究生，廣州大學土木工程學院，研究方向:結(jié)構(gòu)工程。