巨型框架-核心筒-环形伸臂桁架超高层结构施工过程模拟分析

摘要

由于我国经济和技术的不断发展，超高层建筑的使用日益广泛。在超高层建筑结构当中，巨型框架-核心筒-环形伸臂桁架结构体系的运用开始普遍，成为现代超高层建筑中使用较多的结构之一。通常超高层结构的研究主要集中于结构自身的力学特性和设计方法，对于结构的施工过程研究相对较少。但是，由于超高层建筑的结构体型复杂、施工周期长、施工质量要求较高，超高层结构的施工过程模拟日益受到重视，并且日趋势在必行。
　　本文以天津市诺德英蓝国际金融中心项目为背景，运用SAP2000有限元分析软件对结构进行施工过程模拟分析，通过对比不同因素对结构施工过程模拟结果的影响，分析施工过程中需要注意的问题，为超高层巨型框架-核心筒-环形伸臂桁架结构的施工提供有益的参考，本文主要进行了以下几项工作：
　　1.对巨型框架-核心筒-环形伸臂桁架的整体结构，运用SAP2000有限元分析软件进行有限元模型的建立，并对施工过程分析模型的建立方式和过程进行了叙述，形成了较为完整的施工过程模拟建模方案。通过与施工监测数据的对比，验证施工过程模拟分析模型的正确性，并分析误差产生的原因。
　　2.对施工过程模拟分析的加载方式进行理论分析。运用有限元模型对巨型框架-核心筒-环形伸臂桁架结构进行不同加载方式的施工过程模拟，通过对比不同加载方式对结构竖向位移、竖向位移差以及核心筒竖向应力的影响，分析不同加载方式的对结构施工过程的影响。结论表明，精确施工过程加载法更接近实际情况，在施工过程模拟时应采用精确施工过程加载法。
　　3.从理论上分析筒体领先施工的必要性，分析现有筒体领先施工层数的计算方法。运用施工过程模拟不同筒体领先层数，通过对比结构的竖向位移和竖向应力的不同变化，分析得出筒体领先施工可以有效的减小不同结构的竖向位移差。对于64层的超高层结构，领先施工8-12层较为合理。
　　4.通过改变桁架连接顺序、对比结构竖向位移，研究施工中较为合理的桁架连接顺序；研究塔吊设备对结构竖向位移的影响。结果表明，对于桁架结构最后连接，桁架结构在施工过程中连接可以协调结构的竖向位移，但会对桁架结构产生较大的次生力，需要注意施工过程中桁架结构的受力问题；塔吊设备对结构的竖向位移影响不大，可以在施工过程模拟中进行简化计算。
　　5.通过理论分析收缩和徐变系数的计算方法及其对结构的影响，并在施工过程模拟计算中分别考虑收缩和徐变的影响。通过对比结构竖向位移和竖向应力，得到结论：在施工过程模拟分析中，收缩和徐变对巨型框架-核心筒-环形伸臂桁架结构的竖向位移和竖向位移差影响较大，所以在进行施工过程模拟时不应忽略其影响，并应在施工过程中充分考虑和减弱收缩徐变带来的影响。

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第一章 绪论

1.1 选题背景

1.2 选题意义

1.3 国内外研究现状及存在问题

1.4 本文研究内容及思路

第二章 超高层建筑施工过程简介及有限元建模

2.1 工程概况

2.2 结构体系

2.3施工过程方案简述及分析要点

2.4 超高层建筑有限元模型的建立

2.5 本章小结

第三章超高层结构的施工过程模拟理论分析

3.1 加载方式在施工过程模拟中的理论分析

3.2 筒体先于巨型框架施工在施工过程模拟中的分析理论

3.3 桁架加强层和塔吊影响在施工过程模拟中的分析理论

3.4 材料的收缩徐变在施工过程模拟中的分析理论

3.5 本章小结

第四章超高层结构施工过程模拟结果分析

4.1 加载方式对施工过程模拟影响结果分析

4.2筒体领先施工层数对施工过程模拟影响结果分析

4.3 桁架加强层和塔吊对施工过程模拟影响结果分析

4.4 材料的收缩徐变对施工过程模拟影响结果分析

4.5 本章小结

第五章 施工过程模拟的应用与数据对比

5.1 施工过程模拟的应用

5.2 施工过程模拟数据与监测数据的对比

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读学位期间所取得的相关科研成果

致谢