超高层框架—核心筒结构施工模拟分析.pdf

第3 9 卷萝9 酱f|I西建筑V 0 1 3 9N o 94 2 2013 年3 月s t H d-A 4N x I“A R C H 5 I T E C T U 叫R。EM 矗2 面j文章编号：1 0 0 9-6 8 2 5(2 0 1 3)0 9 0 0 4 2 0 2超高层框架一核心筒结构施工模拟分析佘俊赵健(广州瀚华建筑设计有限公司，广东广州5 1 0 6 5 5)摘要：结合具体工程实例，对超高层框架一核心筒结构进行了施工模拟分析，并介绍了设置施工铰的作用，通过对框架一核心筒竖向变形及水平构件的影响分析，指出采用施工铰卸载由于竖向变形产生的梁端附加弯矩，可以减小梁配筋，具有一定的经济优势。关键词：超高层，框架一核心筒，施工铰，竖向变形中圈分类号：T U 3 7 5 4文献标识码：A0 引言根据J G J3-2 0 1 0 高层建筑混凝土结构技术规程要求，复杂高层建筑及房屋高度大于1 5 0m 的其他高层建筑结构在进行重力荷载作用效应分析时，柱、墙、斜撑等构件的轴向变形应考虑施工过程的影响。对于超高层框架一核心筒结构，由于外框架与核心筒轴压比限值不同，在重力荷载作用下产生的竖向变形差较大，因此连接外框架与核心筒的框架梁产生非常大的附加内力，在分析设计时需通过选择合适的计算模型，必要时采取施工措施，消除竖向变形产生的附加内力，这需要进行准确的施工模拟计算，以便满足规范要求，较为准确地反映结构的变形和内力分布。1工程概况本项目为一超高层办公楼，地面以上5 3 层，下部设5 层裙楼，裙楼层高为5 1m 一6 I n，标准层层高为4 2 m，地面以上总高度为2 3 4 7m，两向的高宽比分别为6 3，4 1，采用框架一核心筒结构体系，外框架采用圆形型钢混凝土柱，底部直径为l6 0 0m m，内筒采用钢筋混凝土剪力墙核心筒，底部墙厚12 0 0m m，框架梁尺寸为6 0 0 舢7 0 0m m。2 施工模拟分析方法工程采用M I D A S G e n 软件进行施工模拟分析，计算过程采用考虑时间依存效果(累加模型)的方式，预定施工方案中假设基本施工速度为6d 层，框架部分与核心筒部分同步施工。假定混凝土3d 后具有强度，荷载在每层施工完毕后予以施加。在混凝土特性中考虑依赖于时间的徐变、收缩和强度增长。3 施工铰的设置超高层框架核心筒结构由于外框柱与内筒之间的竖向变形差，使得连接外框架与内筒之间的粱产生非常大的附加弯矩，设置“施工铰”的目的是为了在施工阶段放松由压缩变形差引起的框架梁端的附加弯矩。实际施工时的做法为：在附加弯矩集中的梁端(框架梁与核心筒剪力墙平面内相交处)附近部位预留后浇梁段，使其类似计算模型中的梁端设铰，则在主体施工阶段内筒外柱的压缩变形差基本不会在该梁端引起弯矩，只会产生一定的剪力。待主体封顶后，这时占总重力荷载大部分的结构自重已旌加完毕，实际由于施工流水作业的安排，也应有部分的隔墙及装修荷载已施加完成，且至封顶时对于整个结构的相当部分混凝土已有一定的时问持续，即竖向构件已发生较大部分的弹性压缩变形及徐变收缩变形。然后再考虑对该后浇梁段进行混凝土封堵，则相应的框架梁只会承担封堵之后增加的少量装修荷载和活荷载引起的附加内力，从而使其承载力大部分发挥在抵抗外荷载的贡献中，而不是自自浪费在为硬抗协调变形而产生的巨大的附加内力中。4 竖向变形分析以T-4 轴T-A 轴处的框架柱和核心筒在与T 一4 轴交点处的竖向压缩变形为例(位置示意图见图1)，来分析徐变收缩变形对内筒外框变形差的影响。z l 及核心筒点w 考虑施工模拟后的竖向压缩变形曲线分别见图2，图3。本工程中1 层一2 3 层采用型钢混凝土柱，2 3 层以上采用普通钢筋混凝土柱。封顶后半年，由图2 可见，在框架柱为型钢混凝土的范围内，2 3 层处两点间最大的总竖向压缩变形差约为3m l n，而两点的弹性压缩变形差为I Il 砌；在框架柱为普通钢筋混凝土柱的范围内，4 1 层处两点间最大的总变形差为3 5m m，弹性变形差则为8i n t o，可见，考虑了混凝土的徐变收缩后变形差反而比不考虑时的弹性变形差要小，主要是由型钢混凝土的徐变小于普通混凝土的徐变造成的。封顶后一年，由图3 可见，在2 3 层处两点间总竖向压缩变形差约为0I n l n，4 1 层处两点间总竖向压缩变形差约为6m m，故知由于徐变作用，柱与核心筒的变形差随时间延长而逐渐减小，在型钢混凝土柱的区域段表现尤其明显。厦Tl丌同n一I 1一I 0，rrrlir i ir纠；lih0，lI酉甾I儿图I 典型结构平面布置圈位r$mZ l C r e e p _ S u b一Z l E l s t _ S u bZ l _ S h m k _ S u b-一Z 1 1、IS u b-S t a x a n