风载作用下PC墙体构件吊装研究.pdf
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1、风载作用下PC墙体构件吊装研究.收稿日期:基金项目:承德市科学技术研究与发展计划项目();冀北地区装配式建造关键技术研究()作者简介:李岩松(),女,高级工程师,研究方向:结构工程。犱 狅 犻:风载作用下 墙体构件吊装研究李岩松韩天骄郭滋平王小敬,郭亚军,(河北建筑工程学院,河北 张家口 ;河北万丰冶金备件有限公司,河北 张家口 ;北旺建设集团有限公司,河北 承德 ;河北省装配式建造与地下工程技术创新中心,河北 张家口 )摘要:为研究风载对装配式构件在吊装阶段的影响,以标准预制 构件为研究对象,首先对比迎风面在 级风风速下对构件的风压影响与 下风向角变化对构件的风压影响;之后改变 构件的吊索吊
2、点位置,在迎风面 风向角、风速的平均风作用下,对比分析了吊装位置对构件的稳定性影响;最后考虑了脉动风对构件的影响,并将不同受荷状态下的物理指标进行对比。得出在 墙体构件吊装时,风速、迎风面风向角、吊装方式的改变对构件稳定性有巨大影响,而且脉动风对构件的稳定性影响程度大于平均风。关键词:墙体构件;平均风;脉动风;风向角;吊装方式中图分类号:犜 犝 文献标识码:犃 引言太阳产生的热辐射在地表受热不均,会使密度较小的热空气上升,密度较大的冷空气下降,从而产生压力差空气沿着压力差路径流动,这便形成风当风遇到障碍物时,风速会在障碍物处发生激变,产生风压作用在障碍物上同时,障碍物会对空气力产生反馈作用,使
3、结构产生振动现阶段,建筑风工程多集中于高层建筑的大气边界层流场特性与多、高层建筑受风行为及耐风设计等,对建筑施工阶段中对风载作用下构件吊装的研究较少随着我国工业化建筑发展,装配式建筑将成为未来建筑市场主流对于装配式建筑修建过程而言,构件的吊装阶段为事故多发期,甚者会对建筑整体产生不可修复破坏故对风载作用下 墙体构件的吊装研究至关重要在 墙体构件吊装过程中,结构以受到来自于竖向的结构自重和吊点处的牵引力约束为主,水平向无约束故结构在受到水平向荷载时,极易发生失稳在高明敏的有限元模拟中,悬挂机构在受到相当于 自重的水平力影响时,悬挂机构的钢索就产生了 的倾角为探究风载对构件吊装的影响,本文以标准预
4、制 构件为研究对象,基于顺风向抗风设计考虑,将自然风分解为长周期、风速不随时间变化的平均风与短周期、风速随时间变化的脉动风两部分,利用有限元分析软件 中 模块与 模块分别考虑对构件产生的影响本次研究假设将 墙体构件置于 高度处,考虑不同风速、迎风角及吊装方式进行风压分析最后对 高度处、迎风面风向角 下、吊装方式为平衡梁的构件吊装阶段在考虑自重、考虑自重与平均风和考虑自重与脉动风影响时的构件稳定性进行了对比分析 数值模拟 墙体构件 中的分析模型根据 装配式混凝土结构住宅主要构件尺寸指南 中尺寸建立足尺模型在 建模分析过程中,对模型进行一定的简化,将面积很小的吊装体系忽略,只研究被吊装的 墙体构件
5、对于标准的 墙体构件,忽略构件的边缘构造及特殊处理,将吊装的构件模型简化为 的板模型,计算流域尺寸设置为 ()()(),且将模型放置于迎风面方向(向)三分之一处模型的阻塞率()()第 卷 第期 年月河 北 建 筑 工 程 学 院 学 报犑 犗 犝 犚 犖 犃 犔犗 犉犎 犈 犅 犈 犐犐 犖 犛 犜 犐 犜 犝 犜 犈犗 犉犃 犚 犆 犎 犐 犜 犈 犆 犜 犝 犚 犈犃 犖 犇犆 犐 犞 犐 犔犈 犖 犌 犐 犖 犈 犈 犚 犐 犖 犌犞 狅 犾 犖 狅 犑 狌 狀 ,流域大小满足阻塞率要求,示意图见图网格划分采用非结构化网格(四面体网格)与结构化网格(六面体网格)混合建模,最小网格尺寸为
6、,最终流域的网格数达到 万,且 的网格质量达到 以上,网格划分质量良好,划分情况见图图结构与整体流域关系示意图图整体计算域网格划分情况 平均风影响下构件吊装分析定常性的平均风是结构风载作用最主要的部分根据 建筑结构荷载规范(),平均风的风速在水平向同一高度处相同,竖向上风速呈指数分布,即:犝犝犣犣()()式中:犣、犝为待求位置处的高度和对应风速;犣为参考高度(参考高度一般多为 );犝为参考高度处的风速;为地面粗糙度系数平均风风速不随时间变化可作为静力面荷载作用于构件上,荷载大小,只取决于风速大小与迎风面风向角的大小 级风风速下对 墙体构件风压见图由 建筑施工起重吊装工程安全技术规范()规定:吊
7、装工作在六级以上大风时应停止查阅风速表,高度处六级风对应的风速为 为符合规范要求,因此研究本构件迎风面风向角变换的标准风速条件按狏 考虑风速对构件最大迎风面面积与迎风面角度为、下风压如图图 风级风压图图 迎风面风向角风压图综上可知,当改变风速时,迎风面正风压与背风面负风压随风速的增大成斜率逐渐减小的曲线增加改变迎风面风向角时,迎风面风压随风向角的增大逐渐减低但背风面负风压随风向角的增大呈“马鞍形”趋势,开始负风压随迎风面风向角增大风压逐渐增大,风向角达到 时负风压达到峰值,之后随风向角增加呈下降趋势结合图风速流线可知,从风向角 开始,背风面处开始形成涡流,随着迎风面风向角的增大,涡流逐渐增大,
8、在风向角 时涡流达到最大,此时背风面处负风压也为最大之后涡流随着风向角增大而逐渐减小,负风压也逐渐降低在风向角 时,涡流消失,而负风压也达到最低部第期李岩松韩天骄郭滋平 等风载作用下 墙体构件吊装研究分风向角风速流线图如图所示)迎风面风向角风速流线图)迎风面风向角风速流线图)迎风面风向角风速流线图)迎风面风向角风速流线图图风速流线图 吊装方式对构件稳定性分析在构件吊装时,吊索在构件上不同的吊点位置对结构的位移有很大影响本次对 墙体构件吊装结构整体稳定性分析依据 建筑施工起重吊装安全技术规范()中吊装验算的荷载规定,仅考虑结构在自重影响下的受力情况即稳定性分析中,竖向荷载仅考虑 墙体构件与上部吊
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