硕士论文超高建筑结构施工模拟分析及施工方案的长期效应研究

从而使结构竖向变形发生变化，需在施工模拟分析中加以考虑。

本章首先进行找平原理分析，通过个框架结构阐述施工找平对结构变形的影响。

并结合深圳京基大厦，进行施工全过程模拟分析。

研究超高建筑结构在施工期间的内力与变形变化特点。

利用现场实测数据，对比研究施工模拟分析的有效性，为类似工程设计及施工提供参考。

施工找平分析在施工阶段，由于竖向构件承受荷载的差异，不同的竖向构件产生的变形并不致。

对于混合结构，由于构件材料本身弹性模量的差异，同时混凝土的弹性模量在施工期间也在不断变化，使得竖向构件即使分配样的荷载，仍会产生不同的变形。

以上因素将导致施工期间同层的构件存在不同的变形，当结构高度增大时，这种现象会更加明显，为此需要施工找平措施以保证结构层标高的致性。

找平原理在施工模拟分析时，分阶段分层加载的施工模拟方法能够模拟结构承受荷载的顺序，即在每个施工阶段，仅已经施工完毕的部分承受荷载，而不受未施工部分的影响。

但这种方法仅能反应结构的施工顺序，而未能考虑实际结构施工中的找平处理措施，使得结构上部竖向变形差增大，特别对于超高建筑结构，哈尔滨工业大学工学硕士学位论文这种差异将更加明显，与实际状况不符。

因此，在进行结构施工模拟分析时，需要引入施工找平分析技术。

对于施工找平，般软件采用以下两种方法进行分析将竖向构件刚度提高，从而保证在竖向荷载作用下，竖向构件能够达到同样的变形。

将竖向构件自由度约束，假定在计算当前施工层的变形时，之前施工完毕的结构层已调整到设计标高，即当前施工层的变形仅与施工层所受的荷载有关，而与之前结构所受荷载无关。

分析软件在考虑施工找平分析时采用第二种方法。

施工完毕时刻，结构各层变形由公式求得式中任意结构层变形层层高层刚度层承受的荷载找平实例分析由以上分析可知，不考虑施工找平分析得到层的竖向变形是所有荷载产生的变形，受下层施工荷载的影响而考虑施工找平分析得到层的竖向变形仅受上部荷载影响。

为了更直观的反应施工找平对结构变形的影响，下面用软件建立个五层的框架进行分析比较。

该框架结构总高，底层高，标准层高。

采用混凝土，梁截面，柱截面。

结构模型如图所示。

楼面荷载为屋面荷载为，。

假定结构施工工期为天层，总工期为天。

混凝土收缩徐变计算采用模型，施工材料龄期为天。

对框架结构进行施工模拟分析，得到竖向变形如图所示。

由图可知，不考虑施工找平分析得到柱的竖向变形值随着结构高度的增加而增大，顶层柱的变形值最大而考虑施工找平分析得到柱的竖向变形值，随着结构高度的增加先增大后减小，呈弧状，最大变形值发生在结构中部。

对比不考虑施工找平和考虑施工找平分析得到的竖向变形值可知，在底层，哈尔滨工业大学工学硕士学位论文两者变形大小相同，因为两者底层变形都是由上部荷载引起的。

随着层数的增加，下部荷载引起的变形即两者变形的差异不断增大，在顶层达到最大值。

两者的差异在于，考虑施工找平分析得到的变形仅受当前层荷载与后期荷载的影响，而下部荷载产生的变形因施工找平而抵消掉。

图五层框架模型层数竖向变形值考虑找平的变形不考虑找平的变形下部荷载引起的变形图竖向变形对比图京基大厦施工模拟分析结合深圳京基大厦，建立超高建筑结构模型，进行施工全过程模拟分析，研究超高建筑结构内力与变形在施工期间的变化规律。

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文工程概况京基大厦位于深圳市罗湖区蔡屋围红宝路。

该建筑集银行业务交易场所高级餐厅和豪华酒店于身，并以写字楼为主的超高建筑总高度为。

建筑地面以上层，地下层，层高以为主。

地下层向外延伸，形成个提供商场停车场的大型地下空间。

地上建筑层为大厅，层为办公场所，层为酒店，层为蛋形餐厅。

整个建筑外形在立面上呈弧状收缩，底层平面尺寸为，然后逐渐增大至，再逐渐收缩至。

建筑效果图如图所示。

图京基大厦建筑效果图京基大厦采用采用钢框架混凝土核心筒结构体系，结构高宽比，比较罕见，利用伸臂桁架腰桁架和巨型斜撑提高侧向刚度，核心筒采用型钢混凝土剪力墙。

核心筒从地下室直延伸至办公楼层顶面，其中层层和层墙体分段变薄。

到酒店层时，左侧核心筒缩减至单片剪力墙，右侧核心筒也变成较小的单筒，其余部分用框架代替，避免刚度突变过大及传递传递楼面荷载。

在顶层餐厅部位，采用字形刚框架承担楼面荷载。

在竖向方向，结构在及层设道腰桁架，同时在和设道伸臂桁架。

伸臂桁架贯穿于整个核心筒，从而提高结构的整体哈尔滨工业大学工学硕士学位论文性能，如图所示。

为加强向刚度，在结构两侧面沿高度方向布置道大斜撑，并与腰桁架连接在起。

楼板体系采用钢梁组合楼板，办公层楼板厚度为，酒店及加强层楼板厚度为。

图伸臂桁架示意图施工荷载京基大厦总体施工方案以混凝土核心筒为主线，外框架和楼板依附混凝土核心筒协调进行。

其中混凝土采用爬模施工技术的现浇方式，爬模系统由钢平台大梁和钢柱等组成，其中钢平台承担施工荷载，通过钢柱传到支撑大梁，支撑大梁通过剪力墙中施工预留空洞最后传至核心筒。

施工过程吊装系统采用两台爬壁式塔吊，分别附着于左右两个核心筒内以覆盖整个施工范围，其中塔吊荷载通过塔吊支撑系统两套支撑架传递至核心筒。

结构在施工期间主要承受以下几种荷载结构自重混凝土和钢材密度分别取为软件根据材料密度和构件几何信息自动计算结构自重。

塔吊爬模系统荷载结构施工过程中的塔吊荷载爬模系统荷载等荷载通过墙体中预留的施工洞传至混凝土核心筒，其中每个核心筒约承受，通过个点均匀施加于核心筒上。

塔吊荷载和爬模系统荷载随着施工进度的推进不断上移。

施工活荷载将玻璃幕墙和装饰荷载等归为施工活荷载，结合实际施工工况，采用。

收缩徐变荷载收缩徐变参数采用我国现行公路铁路桥涵设计规范公式计算，其中温度取，湿度取为，并假定混凝土龄期为天，混凝土收缩徐变参数如图和所示。

收缩和徐变都是长期荷载作用下的反哈尔滨工业大学工学硕士学位论文应，计算过程未考虑风荷载和地震作用的影响。

图收缩系数图徐变系数施工方案施工方案总体以核心筒为核心，外框架及楼板协调依托进行。

由于采用混凝土核心筒采用爬模施工工艺，因此施工过程核心筒需领先外框架进行。

施工速度为天层，以层为单元进行分段施工。

地下室构件同时施工，总工期为天。

地上部分分为核心筒内楼板外框架和外楼板四部分，以层为施工差依次向上施工，核心筒领先内楼板层内楼板领先外框架层外框架领先外楼板层，即核心筒领先外框架施工层数为层。

具体施工方案如表所示。

表整体结构施工流程施工步时间天核心筒层内楼板层外框架层外楼板层地下室地下室地下室地下室哈尔滨工业大学工学硕士学位论文表续施工步时间天核心筒层内楼板层外框架层外楼板层顶层顶层施工模拟分析结果采用标准施工模拟方法，利用结构分析软件进行全过程施工模拟分析。

主要步骤如下建立施工模拟分析模型，施加荷载及指定边界条件。

根据施工方案建立结构组，将同时施工的构件指定为个结构组，同时根据施工步建立荷载组及边界组。

指定收缩徐变系数和混凝土强度发展函数，并连接到相应的构件。

根据实际施工方案，定义施工阶段分析数据，包括施工步长以及相应的结构组荷载组和边界组进行施工模拟分析，并进行荷载组合。

通过对京基大厦进行施工全过程模拟分析，得到结构在各个施工阶段内外筒变形与内力变化规律。

施工期间底部楼层变形规律为考察结构内外筒变形差随施工过程推进的变化规律，选取底部第层结构变形进行分析第层为外框架第施工段的顶层，第层处内外筒变形变化规律如图所示。

由图可知，随着施工过程的推进，内外筒变形差正值表示核心筒变形大于外框架由核心筒大于外框架逐渐转变为外框架大于核心筒，随后不断增大，在施工后期趋于稳定，最大内外筒变形差值为。

由于施工方案为硕士学位论文超高建筑结构施工模拟分析及施工方案的长期效应研究邱英亮年月国内图书分类号学校代码国际图书分类号密级公开工学硕士学位论文超高建筑结构施工模拟分析及施工方案的长期效应研究硕士研究生邱英亮导师滕军教授申请学位工学硕士学科土木工程所在单位深圳研究生院答辩日期年月授予学位单位哈尔滨工业大学，摘要摘要近年来，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参数等均在不断发生变化，将引起结构的内力重分布，甚至局部应力大小成为结构设计的控制因素。

对于超高建筑结构，施工期间内外筒的不均匀变形将导致水平连接构件存在较大的初始应力，有必要对施工方案进行优化，减小施工过程对结构性能的影响，使结构设计与实际受力状态尽量相符。

本课题结合深圳京基大厦，主要研究高层结构施工全过程模拟分析及优化高层结构施工方案的长期效应分析及混凝土浇筑高度分析，具体内容如下超高建筑结构施工模拟分析研究。

对施工过程中常见的找平措施进行分析，研究施工找平对结构变形的影响。

结合深圳京基大厦，并考虑施工找平措施和混凝土收缩徐变效应，进行超高建筑结构施工模拟分析。

探讨施工期间结构内力变形的变化与发展规律，重点研究结构内外筒变形和伸臂桁架内力的变化规律。

将计算数据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