截面形状和荷载历程对超高层建筑竖向变形的影响研究

摘要

由于当前建筑的高度越来越高，竖向变形差对超高层建筑性能的影响不断增大。目前现行规范不能准确描述竖向构件截面形状对收缩、徐变变形的影响，而且Boltzmann叠加原理用于计算施工荷载历程下高强混凝土时变变形发展的合理性还存在争论。本文首先试验研究了截面形状对高强、普通混凝土收缩变形的影响，对B3模型中的截面影响系数进行了修正；然后试验研究了施工荷载历程对高强混凝土时变变形发展的影响，验证了线性叠加原理的适用性并提出了相应的修正方法；最后数值仿真研究了竖向构件截面形状以及荷载历程对超高层建筑竖向变形的影响。具体包括以下内容：
　　为了研究截面形状对高强、普通混凝土的收缩变形的影响，试验系统研究了7种不同截面形状、同一体表比的高强、普通混凝土试件的收缩变形，并与现有规范模型进行了对比分析，通过定义各截面形状混凝土构件的平均水分迁移路径并结合截面周长，针对截面影响系数对B3模型提出了相应的修正方法。结果表明：构件的截面形状对混凝土的收缩变形影响明显，现有规范CEB、ACI以及GL2000收缩模型中只采用体表比单一参数无法描述截面形状对收缩变形发展的影响，修正后的B3模型预测精度更高。
　　为了对超高层建筑施工过程进行模拟，以实验的方式研究了早龄期高强混凝土时变变形受荷载历程的影响情况，通过不同持时、相同幅值的逐级加载，得到加载过程中混凝土时变变形，然后基于现有验证过的规范模型并结合线性徐变假定和Boltzmann叠加原理对逐级荷载作用下的时变变形进行预测。结果表明：基于线性叠加原理的预测值低估了荷载历程作用下高强混凝土真实时变变形发展，荷载历程对于早龄期混凝土弹性模量发展起抑制作用。
　　选用MIDAS/Gen软件，通过考虑混凝土的时变特性和结构的施工过程，对深圳某超高层建筑有限元模型的竖向变形做了分析。结合MIDAS/Gen软件上常见的6种规范模型，探讨了不同规范预测下超高层建筑竖向变形发展的区别，最后分别考虑了截面形状因子以及荷载历程因子对混凝土时变变形的影响，对结构的竖向变形进行分析。结果表明：不同规范预测下，超高层建筑的竖向变形区别很大，忽略截面形状和荷载历程两个因素会低估超高层建筑竖向变形差带来的不利影响。

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第1章 绪 论

1.1 课题来源

1.2 课题背景及研究的目的和意义

1.3 国内外在该方向研究现状及分析

1.4 本文主要研究内容

第2章 截面形状对混凝土收缩变形的影响

2.1 引言

2.2 混凝土收缩预测模型

2.3 收缩变形试验方案

2.4 数据处理与结果分析

2.5 现有预测模型与试验值对比分析

2.6 修正B3模型

2.7 本章小结

第3章 荷载历程对混凝土时变变形的影响

3.1 引言

3.2 混凝土徐变预测模型

3.3 试验方案

3.4 结果分析

3.5 荷载历程对时变变形的影响及修正

3.6 本章小结

第4章 超高层建筑的竖向变形分析

4.1 引言

4.2 有限元模型介绍

4.3 常见规范下的竖向变形分析

4.4 截面形状对竖向变形的影响

4.5 荷载历程对竖向变形的影响

4.6 本章小结

结论

参考文献

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