高層鋼結(jié)構(gòu)施工模擬分析方法研究.pdf

1、隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和建筑技術(shù)的飛速發(fā)展，體現(xiàn)現(xiàn)代建筑藝術(shù)且形態(tài)新異、體系復(fù)雜的高層超高層鋼結(jié)構(gòu)和高聳鋼結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)，這類大型復(fù)雜高層鋼結(jié)構(gòu)建筑通常體量龐大、結(jié)構(gòu)體系復(fù)雜，傳統(tǒng)的施工技術(shù)和計(jì)算方法已不能滿足其施工過(guò)程中力學(xué)性態(tài)預(yù)測(cè)與施工過(guò)程安全控制的需要。本文針對(duì)三種高層鋼結(jié)構(gòu)體系：鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)、鋼框架-混凝土核心筒結(jié)構(gòu)以及傾斜高層鋼結(jié)構(gòu)的施工過(guò)程模擬計(jì)算進(jìn)行深入研究。
　　 在總結(jié)國(guó)內(nèi)外高層建筑結(jié)構(gòu)施工過(guò)程模擬研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，列

2、出了目前研究中存在的主要問(wèn)題。介紹了在豎向荷載作用下高層建筑結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形的精確計(jì)算方法和簡(jiǎn)化計(jì)算方法，詳細(xì)分析了各種簡(jiǎn)化計(jì)算方法的基本原理或步驟，并指出了各自的優(yōu)缺點(diǎn)。
　　 通過(guò)建立簡(jiǎn)化的數(shù)學(xué)力學(xué)模型，對(duì)考慮日照和不考慮日照影響的高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工過(guò)程力學(xué)性態(tài)進(jìn)行了理論解析研究，導(dǎo)出了梁附加剪力的計(jì)算公式，同時(shí)，提出了梁附加剪力的簡(jiǎn)化計(jì)算方法，以及框架柱軸力、豎向變形及變形差的簡(jiǎn)化計(jì)算方法及步驟。并在此基礎(chǔ)上編

3、制了平面鋼框架結(jié)構(gòu)施工模擬計(jì)算的實(shí)用程序，用兩個(gè)算例驗(yàn)證了程序的正確性、有效性和實(shí)用性。本文程序可以用來(lái)計(jì)算高層鋼框架結(jié)構(gòu)梁在施工過(guò)程中產(chǎn)生的附加剪力、柱子軸力以及柱子的豎向變形，分析豎向差異變形對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。
　　 以有限元軟件ANSYS為計(jì)算平臺(tái)，提出了模擬計(jì)算高層鋼結(jié)構(gòu)施工過(guò)程力學(xué)形態(tài)的步驟及策略，并通過(guò)一個(gè)算例對(duì)高層鋼框架一支撐結(jié)構(gòu)的不同施工工況進(jìn)行了數(shù)值分析和比較。同時(shí)，對(duì)高層鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)施工過(guò)程的力學(xué)性態(tài)進(jìn)行了參

4、數(shù)分析，分析了構(gòu)件截面變化及結(jié)構(gòu)層數(shù)變化對(duì)鋼柱豎向變形差異及構(gòu)件內(nèi)力的影響，得出了一些能夠應(yīng)用到實(shí)際工程的規(guī)律性結(jié)論。
　　 對(duì)預(yù)調(diào)值迭代計(jì)算方法進(jìn)行改進(jìn)，采用對(duì)施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行反復(fù)更新的方法，提出了傾斜高層鋼結(jié)構(gòu)施工過(guò)程分析的非線性迭代算法，并在ANSYS計(jì)算平臺(tái)上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了傾斜高層鋼結(jié)構(gòu)施工全過(guò)程跟蹤迭代計(jì)算。
　　 根據(jù)已有的鋼框架-混凝土核心筒結(jié)構(gòu)中核心筒領(lǐng)先施工層數(shù)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)分

5、析，得出了用經(jīng)驗(yàn)法估算核心筒施工領(lǐng)先層數(shù)的實(shí)用曲線。在ANSYS計(jì)算平臺(tái)上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了鋼框架一混凝土核心筒結(jié)構(gòu)豎向變形差異補(bǔ)償?shù)氖┕み^(guò)程智能化計(jì)算，計(jì)算流程可以同時(shí)考慮材料時(shí)變和結(jié)構(gòu)時(shí)變雙重非線性的影響，最后，對(duì)不同結(jié)構(gòu)補(bǔ)償?shù)挠?jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。
　　 運(yùn)用本文的高層鋼結(jié)構(gòu)施工過(guò)程模擬方法對(duì)兩個(gè)實(shí)際工程案例一中國(guó)平安金融大廈(高層鋼框架-支撐結(jié)構(gòu))和上海國(guó)金中心(巨型框架-核心筒結(jié)構(gòu))-進(jìn)行了施工過(guò)程模擬計(jì)算，得出了