高层混合结构施工位移分析

吴立友

(广州大学土木工程学院 广东 广州 510006)

高层混合结构施工位移分析

吴立友

(广州大学土木工程学院 广东 广州 510006)

以一栋高度为300m的高层框架－核心筒结构为例，结构共50层，40层及以下核心筒剪力墙厚度北侧大于南侧，41层至顶层结构向北侧收进，并考虑施工找平和混凝土长期收缩徐变的影响，采用了有限元分析软件ETABS对该结构进行全过程的施工模拟分析，计算外框柱与核心筒之间的竖向变形、竖向变形差及水平位移。结果表明:考虑材料收缩徐变的施工全过程模拟得到的结构竖向位移、竖向位移差和水平位移，对结构施工有重要的指导意义。

高层建筑;施工模拟;收缩徐变

一、工程概况

随着国民经济的飞速发展，我国出现了越来越多的高层建筑［1］，如上海环球金融中心 (492m)、天津津塔 (336.9m)和广州珠江城大厦(309.6m)等，并且结构体系和外形越来越复杂，目前应用较多的混合结构体系［2］有钢外筒/钢框架+钢筋混凝土内筒混合结构、型钢混凝土外筒/型钢混凝土框架+钢筋混凝土内筒混合结构、巨型型钢混凝土柱+内筒混合结构、钢筋混凝土外筒+钢框架混合结构、支撑筒混合结构等等。本结构为框架－核心筒剪力墙结构，结构共50层，40层及以下核心筒剪力墙厚度北侧大于南侧，41层至顶层结构向北侧收进。平面图和结构模型如图1。

图1 平面图和结构模型

二、混凝土收缩徐变计算模型

国外关于计算混凝土收缩徐变的模型常见的有ACI－209模型、BP模型、CEB－FIP 90模型，国内现有规范《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》。本文采用的混凝土长期收缩徐变计算模型为CEB－FIP 90模型，CEB－FIP模型为欧洲混凝土协会和国际预应力混凝土协会［3］提出。

三、竖向变形分析结果

通过图2可知，随着楼层高度的增加，各楼层的竖向位移表现为先大后小的“鱼腹型”规律;结构施工完毕时，核心筒和外框柱最大竖向变形所在的楼层分别为第25和29层，对应的最大竖向变形值为35mm和45mm。由图3可以看到施工结束时结构墙柱的竖向位移差在31层的位置达到了最大值10.8mm，并且水平位移在41层达到了34.8mm。

图2 施工结束时核心筒剪力墙和外框柱的竖向位移

图3 施工结束时结构竖向位移差和水平位移

四、结构在长期使用期间的变形

通过图2可知，随着时间的推移，在混凝土长期收缩徐变的作用下，核心筒和外框柱的竖向变形继续增加，墙柱的竖向位移差也在继续增大。结构的水平位移由于收缩作用而变小，因此随时间发展而变小。

图4 结构在长期使用期间墙柱的竖向位移

图5 结构在长期使用期间的墙柱竖向位移差和水平位移

五、总结

通过对体型收进的复杂高层结构的施工全过程分析，可以得到结构在建造和使用期间结构的竖向位移、竖向位移差和水平位移的情况，对施工阶段和未来使用期间都有非常重要的指导意义。

［1］韩龙，田稳苓，荣恰，王高.高层钢结构施工阶段实时监测及模拟分析［J］.空间结构，2016，22(2):72－80.

［2］刘鑫，刘伟庆，王曙光.高层混合结构基于模型分析的施工模拟方法［J］.建筑结构，2013，43(5):18－22.

［3］吴本刚，吴玖荣，傅继阳等.广州珠江城超高层大厦施工过程力学分析［J］.广州大学学报 (自然科学版)，2012，11(2):36－42.

吴立友 (1992.7－)，男，广东省河源市，硕士研究生，广州大学土木工程学院，研究方向:结构工程。