某高層結構施工效應對比分析

張 皓 涵

(上海祥谷鋼結構工程有限公司，上海　200080)

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某高層結構施工效應對比分析

張 皓 涵

(上海祥谷鋼結構工程有限公司，上海200080)

摘要：通過建立廣州新電視塔的三維有限元模型，從施工步長和相對濕度兩方面，分析了高層建筑施工中結構的受力狀態，得到了兩者對結構的影響規律，為以后類似建筑施工提供參考。

關鍵詞：鋼筋混凝土，施工步長，相對濕度，受力狀態

0引言

目前，對施工工期的研究主要集中在縮短工期與減少造價等方面[1-3]。相對濕度與施工所處地理位置和季節相關，對相對濕度的研究主要集中在材料、構件性能等方面[4-6]。對高層混合結構進行施工全過程分析時[7,8]，施工步長和相對濕度是兩個重要影響因素，不同施工步長和相對濕度將導致結構受力狀態的不同。將針對施工步長和相對濕度對結構受力的影響進行定量對比分析。

1混凝土時變模型

1.1混凝土彈性模量時變模型

Eci(t)=βE(t)Eci

(1)

βE(t)=[β]cc(t)]0.5

(2)

式中：Eci(t)——齡期t時混凝土的彈性模量；

Eci——28d齡期的混凝土彈性模量；

βE(t)——齡期t時彈性模量的相關系數；

βcc(t)——齡期t時抗壓強度的相關系數。

1.2混凝土收縮徐變時變模型

收縮應變表達式考慮了混凝土類型、強度、干燥時間和構件尺寸等影響因素，其表達式為：

εcs(t,ts)=εcsoβs(t-ts)

(3)

εcso=εs(fcm)βRH

(4)

式中：εcso——名義收縮系數，與混凝土強度、水泥種類和環境相對濕度有關；

βs——收縮隨時間發展的系數，與構件尺寸、收縮開始時間等影響因素有關；

t——計算考慮時刻的混凝土齡期；

ts——收縮開始時對應的混凝土齡期；

fcm——混凝土28d的抗壓強度；

βRH——收縮隨相對濕度發展的系數；

εs——收縮應變基準值，取決于環境和理論厚度h。

徐變系數表達式考慮了水泥種類、持荷時間、混凝土強度、環境平均相對濕度等影響因素，其表達式為：

φ(t,t0)=φ0·βc(t-t0)

(5)

φ0=φRHβ(fcm)β(t0)

(6)

式中：φ0——名義徐變系數，與構件尺寸、環境相對濕度、混凝土強度和加載時間等因素有關；

βc——加載后徐變隨時間發展的系數；

t——計算考慮時刻的混凝土齡期；

t0——加載時刻的混凝土齡期；

φRH——相對濕度影響系數。

2概況與建模

2.1工程概況

廣州新電視塔位于廣州市海珠區，塔身高450m，天線桅桿高160m。廣州新電視塔采用由鋼管混凝土外框筒和鋼筋混凝土核心筒組成的混合結構體系。24根鋼管混凝土主柱以不同傾斜角度直達塔頂，與鋼管環梁和斜撐共同組成鋼結構外筒，結構布置形式不對稱。

2.2有限元模型

本節建立了廣州新電視塔的三維有限元模型，見圖1。

鋼筋混凝土核心筒和樓板采用板單元，其中核心筒采用C60的混凝土，樓板采用C35的混凝土。鋼管混凝土柱和鋼梁采用梁單元，采用C60的混凝土和Q345的鋼材。所有截面尺寸按設計值取。

結構分析位置見圖2。

3影響因素效應對比分析

3.1施工流程

3.2施工步長影響對比分析

本工程正常每層的施工工期為10 d，若修改施工步長將其增加1倍，每層的施工工期修改為20 d。在不同的施工步長下，考慮混凝土收縮徐變的施工過程，分析在結構封頂時、完工一年時、完工三年時和完工十年時的層間豎向位移差對比結果，見圖3。

對層間豎向位移差而言，在結構封頂時，總體而言，施工步長20 d的位移差較大。但隨著時間不斷增長，施工步長10 d的位移差逐漸反超，到完工十年時，施工步長10 d的位移差變為更大。

3.3相對濕度影響對比分析

本工程正常的相對濕度為78%，若由78%修改為40%。在不同的相對濕度下，考慮混凝土收縮徐變的施工過程，分析在結構封頂時、完工一年時、完工三年時和完工十年時的層間豎向位移

差對比結果，見圖4。

對層間豎向位移差而言，相對濕度40%的豎向位移差始終比相對濕度78%的大，且隨時間增長，增長速率不斷增大。

4結語

1)施工步長和相對濕度對結構最終的受力變形影響較大。

2)施工步長較長時，在結構封頂時，層間豎向位移差較大，但對結構的長期效應而言，則更小，偏安全。

3)相對濕度較小時，結構的層間豎向位移差較大，應在施工時采取措施減小不利影響。

參考文獻:

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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.

文章編號：1009-6825(2016)14-0037-02

收稿日期：2016-03-03

作者簡介：張皓涵(1977- )，男，博士

中圖分類號：TU311

文獻標識碼：A