某超高层考虑混凝土徐变收缩的施工模拟分析.pdf
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1、广东土木与建筑 GUANGDONG ARCHITECTURE CIVIL ENGINEERING2013年6月 第6期 JUN 2013 No6 1考虑混凝土徐变收缩变形对结构影响的 原因和目的 根据JGJ 3-2010高层建筑混凝土结构技术规 程的要求,高层建筑结构在进行重力荷载作用效应 分析时,柱、墙、斜撑等构件的轴向变形宜采用适当 的计算模型考虑施工过程的影响。 1.1结构变形的组成 在施工过程中,塔体结构的变形来源于结构自 重和施工活荷载对结构产生的作用,且按实际逐层 搭建、逐层加载的模式与计算模型中一次性加载的 模式引起的结构内力会有较大的不同,特别是高度 较大的超高层结构,将产生明
2、显的差异。 主体施工完成后,装修施工阶段结构增加的变 形来自装饰面层、隔墙等非结构构件恒载,在使用阶 段塔体结构所增加竖向变形则主要来源于活荷载。 而无论在施工阶段还是使用阶段,温差效应及长期、 短期沉降差和混凝土的收缩、徐变等非荷载作用对 变形产生的影响将贯穿整个过程。 1.2考虑混凝土徐变收缩变形影响的原因 混凝土随着作用在其上的压应力时间的持续, 将持续发生徐变变形。 徐变变形对超高层钢筋混凝 土建筑结构的影响相对较大,其原因如下: 超高层建筑结构竖向构件总高度大,故其在 长期受压状态下的累计徐变变形大; 超高层建筑结构重力荷载随施工逐层增加, 竖向构件达到相当水平的压应力时, 混凝土尚
3、处于 较短的龄期状态,这时徐变变形较大; 超高层建筑结构抗侧刚度构成和抗侧力、延 性以及使用功能的需要, 要求部分主要抵抗水平力 的竖向构件(如核心筒)重力荷载下压应力水平低于 其它竖向构件, 从而更使竖向构件间累计徐变变形 差异大。 混凝土发生徐变时,通常伴随着混凝土收缩变形 同时发生,其变形规律十分接近徐变变形,且与徐变 变形同向,从而加大了竖向构件的后期变形。 两者叠 加后,可能使超高层建筑结构竖向构件在后期由非荷 载引起的塑性变形达到一个量级而不容忽视, 故分 析其对结构的影响是必要的。 1.3考虑混凝土徐变收缩变形影响的目的 通过进行考虑混凝土徐变收缩影响的施工模拟 分析,考察竖向构
4、件长期变形对以下两方面的影响: 楼面水平平整度和层高;结构构件,特别是两端 某超高层考虑混凝土徐变收缩的施工模拟分析 杨 诚 (广州瀚华建筑设计有限公司广州510655) 摘要:对一幢53层的框架核心筒结构考虑混凝土徐变收缩变形对结构构件的影响,分析表明,考虑了混凝土的徐变收缩 后变形差反而比不考虑时要小,采用核心筒与框架梁铰接的形式减小了核心筒与周边框架之间因竖向变形差异产生的附加内力。 关键词:竖向变形差; 施工模拟 Construction Simulation Analysis of a Super High-rise Building Considering Concrete Cre
5、ep and Shrinkage Yang Cheng (Guangzhou Hanhua Architects+Engineers Co.,Ltd.Guangzhou 510655,China) Abstract:In this paper,frame core tube structure of a building 53 stories in considering the deformation of concrete creep and shrinkage deformation on the impact of structural members. Analysis shows
6、that the deformation difference,but not considering the elastic deformation difference to small considering the creep and shrinkage of concrete,the hinge core barrel and frame beam in the form of reduced between the core and the perimeter frame because the additional internal force of vertical defor
7、mation difference. Keywords:differential shortening between columns and core-wall;construction simulatio 14 图1结构标准层平面 T-4 T-A 54000 Z1 W 2700 3300575010400970027003300575010400 36000 17902440 1770 3500 300055001790 2440 1770 3500 30005500 杨 诚: 某超高层考虑混凝土徐变收缩的施工模拟分析JUN 2013No62013年6月第6期 产生竖向变形差异的梁。 当上
8、述影响达到一定程度而不可忽略时, 应采 取相应对策和措施,以对建筑使用、结构构件提供可 靠的质量保证。 2某工程考虑混凝土徐变收缩变形影响的 具体实现 2.1工程概况及结构特点 本项目为一栋综合楼,地下3层,地上53层,建 筑总高度234.7m, 两向的高宽比分别为6.3和4.1。 基础采用竖向刚度及承载力均较高的桩筏基础,结 构受力体系由外框架+核心筒组成,如图1。 水平荷 载产生的剪力和倾覆弯矩由外框架和核心筒共同承 受,其中剪力主要由核心筒承担,倾覆弯矩由外框架 与核心筒共同承担。 本工程外围框架柱压应力水平相对较高、内部 筒体压应力水平相对较低,弹性压缩变形为外围柱 大、内筒处小,外框
9、与内筒之间产生竖向压缩变形 差。 竖向压缩变形差会对建筑使用和结构受力带来 一系列不利影响。 如条件允许,应尽量控制外框架 柱混凝土的压应力水平,或适当增加外框柱的含钢 量或配筋量,以减小其压缩变形。 一般情况下,普通钢筋混凝土构件压应力水平 高则徐变变形大,故对单纯的钢筋混凝土结构徐变 变形通常会加剧内筒与外框柱之间的压缩变形差, 连接两者的楼面梁支座沉降差异将会增加,但受弯 的混凝土梁同样也具有收缩徐变特性,故支座沉降 差的增加并不一定会导致梁内力有较大增加。 本工 程外围框架柱在下部楼层采用型钢混凝土,其徐变 收缩变形将小于普通钢筋混凝土,长期的徐变收缩 变形是加剧还是减缓外框内筒之间的
10、变形差异,有 待通过具体分析加以验证。 2.2分析软件 本工程采用MIDAS Gen软件,通过模拟实际施 工中结构逐层搭建和加载的方法, 考虑混凝土和型 钢混凝土随时间变化的徐变收缩特性, 来分析混凝 土徐变收缩变形对结构的影响, 计算终止时间为主 体封顶后1年,预估总共为746d。 计算公式和基本假定 a.徐变收缩: 混凝土徐变收缩采用JTG D62- 2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规 范中的相关公式计算;型钢混凝土徐变则参考徐培 福主编的复杂高层建筑结构设计3中考虑含钢率 对混凝土徐变影响的相关公式。 b.混凝土抗压强度随时间变化:采用欧洲规范 CEB-FIP的相关公式。 3
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