高层建筑施工过程中的混凝土徐变分析

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目前对于高层建筑的结构分析和设计方面的研究较多,而施工过程对结构构件内力和变形的影响,则研究的相对较少。通常对于建筑结构的分析是建立在整个模型建好之后,然后再施加荷载来进行分析的,但是高层建筑结构是逐层施工的,其竖向刚度和竖向荷载也是随着施工过程逐层形成的。由于混凝土材料的徐变特性,混凝土柱和剪力墙组成的核心筒在整个施工建造过程中会发生很大的竖向变形,但通常在结构设计和分析的时候,往往忽略施工的顺序、混凝土筒体领先的层数和混凝土的徐变对结构构件内力和变形的影响,这样就造成了结构构件的竖向变形偏大和结构构件的内力与实际不符。同时,高层建筑结构中各部分混凝土的徐变特性不相同,受荷时间也不相同,导致高层建筑结构的徐变效应问题非常复杂,所以对高层建筑结构进行考虑混凝土徐变的施工过程模拟分析十分有必要。在计算高层建筑结构施工阶段应力时,有必要考虑混凝土的徐变效应和龄期的影响。本文基于朱伯芳的混凝土徐变理论计算公式,利用FORTRAN程序设计语言编制了混凝土的徐变子程序(UMAT)。然后将混凝土徐变子程序(UMAT)应用到ABAQUS中,通过与实验结果的对比验证了子程序的正确性,并详细分析了配筋率、轴压比和混凝土强度等级等参数对混凝土柱及混凝土剪力墙构件竖向徐变变形的影响。本文利用大型通用有限元软件ABAQUS建立一高层建筑结构。首先,对高层建筑结构分别进行了结构一次加载法和精确施工模拟法分析,结果表明传统的结构一次加载法不能准确的反映结构真实的受力情况,计算结果与实际情况不符;然后,在ABAQUS中调用徐变子程序(UMAT),在精确施工模拟法的基础上,对高层建筑结构进行考虑混凝土徐变的施工模拟分析,计算结果表明,考虑混凝土徐变的施工过程与不考虑混凝土徐变的施工过程得到的竖向变形结果差距很大。因此,工程设计人员在设计高层建筑结构时,应重视施工过程和混凝土徐变对竖向变形的影响。
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