高層鋼結(jié)構(gòu)施工模擬分析方法研究.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟和建筑技術(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)和計算方法已不能滿足其施工過程中力學(xué)性態(tài)預(yù)測與施工過程安全控制的需要。本文針對三種高層鋼結(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)的施工過程模擬計算進行深入研究。
　　 在總結(jié)國內(nèi)外高層建筑結(jié)構(gòu)施工過程模擬研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，列

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

3、制了平面鋼框架結(jié)構(gòu)施工模擬計算的實用程序，用兩個算例驗證了程序的正確性、有效性和實用性。本文程序可以用來計算高層鋼框架結(jié)構(gòu)梁在施工過程中產(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結(jié)構(gòu)的影響。
　　 以有限元軟件ANSYS為計算平臺，提出了模擬計算高層鋼結(jié)構(gòu)施工過程力學(xué)形態(tài)的步驟及策略，并通過一個算例對高層鋼框架一支撐結(jié)構(gòu)的不同施工工況進行了數(shù)值分析和比較。同時，對高層鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)施工過程的力學(xué)性態(tài)進行了參

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)用到實際工程的規(guī)律性結(jié)論。
　　 對預(yù)調(diào)值迭代計算方法進行改進，采用對施工過程中結(jié)構(gòu)節(jié)點坐標進行反復(fù)更新的方法，提出了傾斜高層鋼結(jié)構(gòu)施工過程分析的非線性迭代算法，并在ANSYS計算平臺上進行二次開發(fā)，實現(xiàn)了傾斜高層鋼結(jié)構(gòu)施工全過程跟蹤迭代計算。
　　 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)的實際經(jīng)驗數(shù)據(jù)，經(jīng)過統(tǒng)計分

5、析，得出了用經(jīng)驗法估算核心筒施工領(lǐng)先層數(shù)的實用曲線。在ANSYS計算平臺上進行二次開發(fā)，實現(xiàn)了鋼框架一混凝土核心筒結(jié)構(gòu)豎向變形差異補償?shù)氖┕み^程智能化計算，計算流程可以同時考慮材料時變和結(jié)構(gòu)時變雙重非線性的影響，最后，對不同結(jié)構(gòu)補償?shù)挠嬎憬Y(jié)果進行了對比分析。
　　 運用本文的高層鋼結(jié)構(gòu)施工過程模擬方法對兩個實際工程案例一中國平安金融大廈(高層鋼框架-支撐結(jié)構(gòu))和上海國金中心(巨型框架-核心筒結(jié)構(gòu))-進行了施工過程模擬計算，得出了