天津高银117大厦垂直运输通道塔设计及模拟分析

摘要

垂直运输是超高层建筑施工过程中的重点和难点，需要根据工程特点制定合理、高效的垂直运输体系。目前国内外普遍采用的垂直运输方式有塔式起重机、施工电梯、混凝土泵和垃圾通道等。中国建筑第三工程局在香港环球贸易广场项目施工过程中，创造性提出“垂直运输通道塔”的概念，并将其运用到实际工程中，增添了超高层建筑施工过程中垂直运输的方法。
　　 天津高银117大厦总高度近600米，属超高层建筑，其施工周期特别紧，难度大，且施工环保要求高。鉴于香港环球贸易广场项目成功的施工经验，中国建筑第三工程局仍决定在这一项目上采用垂直运输塔的施工方案。
　　 本文以天津高银117大厦施工垂直运输通道塔为对象，介绍了垂直运输塔钢结构的设计思路和设计成果;通过流体力学软件FLUENT和大型有限元分析设计软件ETABS，在考虑风、温度及地震等不同荷载的前提下，对运输塔进行了分析与验证，得出此种方法的合理性与实用性，为类似超高层建筑施工过程中垂直运输的选择提供很好的参考，并对类似超高层建筑的施工提供了一定的理论指导意义和工程应用价值。
　　 本文的主要成果是:提出了垂直运输通道塔钢结构的设计思路和成果，并强调通道塔的设计重点为钢框架节点和附墙杆与主塔结构连接节点两部分。在没有风洞试验数据的情况下，采用流体力学软件FLUENT模拟复杂超高层建筑得到的平均风压和体型系数具有一定的参考价值，且取0°、90°、180°和340°风向对通道塔进行风荷载验算。通道塔设计时，必须建立包含主塔楼的整体分析模型，并考虑天津的温度变化影响。本文一系列的分析成果表明117大厦钢结构通道塔的楼层位移及杆件承载力均满足规范的要求。
　　 本文的研究成果为类似项目的垂直运输提供了方便，也为相关的研究提供了有益的依据。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 超高层建筑垂直运输方法综述

1．1．1 施工电梯

1．1．2 混凝土泵

1．1．3 垃圾通道及物料提升机

1．2 超高层垂直运输方法研究现状

1．3 香港环球贸易广场垂直运输概述和通道塔做法及优点

1．4 本文主要研究内容和意义

第2章 117大厦项目简介及垂直运输通道塔设计

2．1 项目总体概况简介

2．2 117主塔楼垂直运输通道塔设计

2．2．1 垂直运输通道塔设计概况

2．2．2 通道塔主体结构设计

2．2．3 通道塔与主塔结构连接件附墙杆(FQG)设计

2．2．4 通道塔走道梁设计

2．3 通道塔设计施工过程

2．3．1 安装前准备

2．3．2 安装过程

2．3．3 通道塔拆除

第3章 天津高银117大厦施工通道塔风压模拟分析

3．1 通道塔风荷载数值模拟

3．1．1 通道塔风荷载数值模拟方法

3．1．2 计算结果及分析

3．2 主塔楼及通道塔风荷载取值

3．2．1 主塔楼顺风向风荷载计算

3．2．2 主塔楼横风向风荷载计算

3．2．3 通道塔风荷载计算

3．3 风荷载计算结果与风洞试验数据的比较

3．3．1 风洞试验数据

3．3．2 风荷载计算结果与风洞试验数据的比较

3．3．3 风荷载标准值取值

第4章 单独通道塔受力性能有限元分析

4．1 ETABS软件介绍

4．2 有限元建模方法

4．3 通道塔计算方法

4．4 有限元结果及分析

4．4．1 单独通道塔结构变形分析

4．4．2 单独通道塔结构应力比

4．4．3 单独通道塔结构对主体结构作用力

第5章 117大厦主塔楼及通道塔整体有限元分析

5．1 主塔楼及通道塔有限元建模方法

5．2 主楼及通道塔整体模型计算方法

5．2．1 整体结构

5．2．2 施工阶段模拟

5．3 有关通道塔的分析结果

5．3．1 主塔楼和通道塔模态分析

5．3．2 通道塔结构变形

5．3．3 通道塔结构应力比

5．3．4 通道塔结构对主楼的作用力

5．3．5 主塔及通道塔单独地震工况响应结果

5．3．6 整体模型施工阶段模拟

5．4 单独通道塔模型和整体模型结果的比较与分析

5．4．1 竖向位移

5．4．2 水平位移

5．4．3 结构应力比

5．4．4 附墙杆轴力和走道梁竖向剪力

5．4．5 主塔楼结构及通道塔整体建模和单独通道塔建模分析利与弊

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

读研期间发表的论文

硕士期间参与的科研项目及论文项目来源