某高层结构施工效应对比分析

张 皓 涵

(上海祥谷钢结构工程有限公司，上海　200080)



某高层结构施工效应对比分析

张 皓 涵

(上海祥谷钢结构工程有限公司，上海200080)

摘要：通过建立广州新电视塔的三维有限元模型，从施工步长和相对湿度两方面，分析了高层建筑施工中结构的受力状态，得到了两者对结构的影响规律，为以后类似建筑施工提供参考。

关键词：钢筋混凝土，施工步长，相对湿度，受力状态

0引言

目前，对施工工期的研究主要集中在缩短工期与减少造价等方面[1-3]。相对湿度与施工所处地理位置和季节相关，对相对湿度的研究主要集中在材料、构件性能等方面[4-6]。对高层混合结构进行施工全过程分析时[7,8]，施工步长和相对湿度是两个重要影响因素，不同施工步长和相对湿度将导致结构受力状态的不同。将针对施工步长和相对湿度对结构受力的影响进行定量对比分析。

1混凝土时变模型

1.1混凝土弹性模量时变模型

Eci(t)=βE(t)Eci

(1)

βE(t)=[β]cc(t)]0.5

(2)

式中：Eci(t)——龄期t时混凝土的弹性模量；

Eci——28d龄期的混凝土弹性模量；

βE(t)——龄期t时弹性模量的相关系数；

βcc(t)——龄期t时抗压强度的相关系数。

1.2混凝土收缩徐变时变模型

收缩应变表达式考虑了混凝土类型、强度、干燥时间和构件尺寸等影响因素，其表达式为：

εcs(t,ts)=εcsoβs(t-ts)

(3)

εcso=εs(fcm)βRH

(4)

式中：εcso——名义收缩系数，与混凝土强度、水泥种类和环境相对湿度有关；

βs——收缩随时间发展的系数，与构件尺寸、收缩开始时间等影响因素有关；

t——计算考虑时刻的混凝土龄期；

ts——收缩开始时对应的混凝土龄期；

fcm——混凝土28d的抗压强度；

βRH——收缩随相对湿度发展的系数；

εs——收缩应变基准值，取决于环境和理论厚度h。

徐变系数表达式考虑了水泥种类、持荷时间、混凝土强度、环境平均相对湿度等影响因素，其表达式为：

φ(t,t0)=φ0·βc(t-t0)

(5)

φ0=φRHβ(fcm)β(t0)

(6)

式中：φ0——名义徐变系数，与构件尺寸、环境相对湿度、混凝土强度和加载时间等因素有关；

βc——加载后徐变随时间发展的系数；

t——计算考虑时刻的混凝土龄期；

t0——加载时刻的混凝土龄期；

φRH——相对湿度影响系数。

2概况与建模

2.1工程概况

广州新电视塔位于广州市海珠区，塔身高450m，天线桅杆高160m。广州新电视塔采用由钢管混凝土外框筒和钢筋混凝土核心筒组成的混合结构体系。24根钢管混凝土主柱以不同倾斜角度直达塔顶，与钢管环梁和斜撑共同组成钢结构外筒，结构布置形式不对称。

2.2有限元模型

本节建立了广州新电视塔的三维有限元模型，见图1。

钢筋混凝土核心筒和楼板采用板单元，其中核心筒采用C60的混凝土，楼板采用C35的混凝土。钢管混凝土柱和钢梁采用梁单元，采用C60的混凝土和Q345的钢材。所有截面尺寸按设计值取。

结构分析位置见图2。

3影响因素效应对比分析

3.1施工流程

3.2施工步长影响对比分析

本工程正常每层的施工工期为10 d，若修改施工步长将其增加1倍，每层的施工工期修改为20 d。在不同的施工步长下，考虑混凝土收缩徐变的施工过程，分析在结构封顶时、完工一年时、完工三年时和完工十年时的层间竖向位移差对比结果，见图3。

对层间竖向位移差而言，在结构封顶时，总体而言，施工步长20 d的位移差较大。但随着时间不断增长，施工步长10 d的位移差逐渐反超，到完工十年时，施工步长10 d的位移差变为更大。

3.3相对湿度影响对比分析

本工程正常的相对湿度为78%，若由78%修改为40%。在不同的相对湿度下，考虑混凝土收缩徐变的施工过程，分析在结构封顶时、完工一年时、完工三年时和完工十年时的层间竖向位移

差对比结果，见图4。

对层间竖向位移差而言，相对湿度40%的竖向位移差始终比相对湿度78%的大，且随时间增长，增长速率不断增大。

4结语

1)施工步长和相对湿度对结构最终的受力变形影响较大。

2)施工步长较长时，在结构封顶时，层间竖向位移差较大，但对结构的长期效应而言，则更小，偏安全。

3)相对湿度较小时，结构的层间竖向位移差较大，应在施工时采取措施减小不利影响。

参考文献:

[1]甄志禄，艾红梅.基于系统论的建设工程紧缩工期管理研究.施工技术，2012(8):56-60.

[2]王秀琴，林枫.工程造价与施工工期集成计划的探讨与分析.施工技术，2008(8):19-23.

[3]李红仙，丰景春.时标网络在施工工期优化中的应用研究.施工技术，2002(12):27-28.

[4]徐宁，黄庆华，张伟平，等.混凝土结构空间多尺度相对湿度值.土木建筑与环境工程，2012(2):35-41.

[5]郑俊，高小建，曾京生，等.高性能混凝土干燥收缩与相对湿度间关系研究.低温建筑技术，2009(10):13-15.

[6]杨文.基于内部相对湿度调节的钢管混凝土体积变形的研究.武汉：武汉理工大学，2007.

[7]刘俊，吴杰，罗晓群，等.高层钢管混凝土结构施工全过程数值模拟.土木建筑与环境工程，2012(10):52-58.

[8]Liu Jun,Zhang Qilin,Cui Xiaoqiang.Analysis of Guangzhou New TV Tower during Construction.International Symposium of the International Association for Shell and Spatial Structures.2012.

Comparative analysis of construction effect of a high-rise structure

Zhang Haohan

(ShanghaiXiangguSteelStructureEngineeringCompany,Shanghai200080,China)

Abstract: Through the establishment of three-dimensional finite element model of Guangzhou new TV tower, from construction step length and relative humidity two aspects, analyzed the structure stress state of high-rise building construction, got the influence law of both to structure, provided reference for future similar construction.

Key words: reinforced concrete, construction step length, relative humidity, stress state

Impact of damper upon structural shearing force

Chan Pengfei

(ShanxiAcademyofBuildingDesign,Taiyuan030013,China)

Key words:energy dissipation and vibration attenuation, damper, ETABS software, dynamic characteristics

Abstract:Combining with engineering examples, the article introduces the setting and selecting methods of structural energy dissipation and vibration attenuation device, applies ETABS calculation software, it carries out non-linear dynamic time-history analysis of energy dissipation and vibration attenuation structure, explores the influential degree of damper upon structural shearing force, and finally points out that: setting damper increases the structural damping ratio, and strengthens the structural seismic resisting performance.

文章编号：1009-6825(2016)14-0037-02

收稿日期：2016-03-03

作者简介：张皓涵(1977- )，男，博士

中图分类号：TU311

文献标识码：A