高层建筑施工中的分阶段受力分析

高层建筑施工中的分阶段受力分析

摘要：带转换层的高层建筑已越来越多的出现在现实生活中。由于其结构比较复杂，应该对施工阶段进行受力分析。传统的分析方法是以竣工后的整体结构作为分析对象。事实上施工是具有阶段性的，文中用SAP2000分阶段并考虑施工周期来分析结构施工阶段的受力情况。

关键词：高层建筑施工；分阶段受力；分析

Abstract: the layer of the high-rise building with conversion has been more and more in real life. Because of its structure is more complex, should be on the construction stages stress analysis. The analysis of the traditional method based on the structure of the completion as analysis object. In fact the construction is a phased, this paper use SAP2000 points and consider the stage construction period to analyze the structure of the construction stage model.

Keywords: high building construction; Points stages ofloading; analysis

1.引言

在我国高层建筑发展的早期阶段，所设计建造的高层建筑大都为单一用途，例如：高层住宅、高层旅馆、高层办公楼等。后来陆续开始在高层住宅底层设置生活福利设施。近年来开始大量兴建集吃、住、办公、娱乐、购物、停车等为一体的多功能综合性高层建筑，并已成为现代高层建筑的一大趋势(见图1)。当上部楼层部分竖向构件(剪力墙、框架柱等)由于使用功能的要求不能直接连续贯通落地时，应该设置结构转换层。在结构转换层布置转换结构构件，这类结构称为带转换层的高层建筑结构。近年来，带转换层的高层建筑越来越多，而且结构形式越来越复杂。所以必须对施工阶段进行受力分析[1]。

2.带转换层的高层建筑施工阶段进行分析

由于我国高层建筑发展的初期使用功能比较单一，结构形式相对比较简单，所以结构的极限承载力对于大多数结构来说，即为正常使用的极限承载力，当然也对少部分结构进行了施工阶段的受力分析。但传统的分析方法都是以竣工后的整体结构作为分析对象，将结构荷载一次性施加在结构上进行计算，计算时经常得到与实际情况不符的结果。对高层结构的主要原因为：(1)忽略了内、外柱及剪力墙等竖向构件竖向位移差的影响；(2)顺序分层施工引起的分层加载的影响。对于带有转换层的高层建筑结构施工过程是分析必须考虑的一个因素，同时

还要考虑收缩、徐变因素的影响。

从上面的研究分析可以看出，要想更真实地模拟结构在施工阶段的受力情况，应该对结构施工阶段分阶段进行受力分析。对施工阶段进行分阶段的受力分析更接近实际的情况，而且与传统的分析方法所得的结果有很大差异(图2和图3分别列出了相同的结构施工阶段用传统的分析方法和分阶段分析方法所得的结果)。

SAP2000中专门提供了一个用于模拟分阶段施工的模块，该模块中的阶段施工加载用来模拟结构在施工过程中的结构刚度、质量、荷载等不断变化的过程。对每个定义的施工阶段分析一次，每次分析都是在上一次分析的结果基础上进行的，它是一种静力非线性分析过程。在程序中施工过程的每个阶段由一组称作有效组的构件来表示。当从上一个阶段到下一下阶段分析结构发生变化时，根据定义阶段情况，SAP2000会首先判断哪些构件是新添加的，以及哪些是没有变化的，对于这几种不同的构件，进行不同的操作。有了SAP2000这个分析的工具，我们就可以对结构进行施工阶段的分阶段的受力分析。但是，影响结构施工阶段的受力因素很多，如结构的自重、结构的跨度、结构刚度在转换层处突变的大小、以及混凝土的收缩等，都是影响结构施工阶段受力。下面通过SAP2000模拟建筑结构来找出这些对结构具体影响[2]。

3.模型分析

平面框架结构，结构混凝土强度为C30(E=3·0×107kN/m2)，框架梁的截面采用0·3 m×0·6 m，柱截面为0·5 m×0·5 m，转换层为截面尺寸1 m×2 m的转换梁。计算中的荷载仅考虑结构自重的影响。

模型二：用一个20层结构来分析施工周期对结构的影响(见表2)。

模型三：分别用层数为10、15、20的结构来分析转换层刚度突变对结构施工阶段受力的影响(见表3)。(注：转换层上下刚度的突变是通过改变底层框架柱截面的大小来实现)

4．结论

上面的模型对高层建筑结构在施工阶段的受力进行了模拟分析，从中可以看出对高层建筑的施工阶段进行受力分析是一个必不可少的过程，通过对上面几个

模型的模拟分析，可以得出以下结论。

(1)从模型一可以看出：用传统的分析方法对结构进行施工阶段受力分析与真实的受力情况有较大的差距，是偏于不安全的。而且随着层数的增加，及转换层跨度的增加，传统的分析方法所得的结果与结构分阶段所得的结果差得较远。

(2)从模型二可以看出：施工周期(即施工进程)越快，结构在施工阶段受的力就越小，因为混凝土的收缩、徐变是随时间的增加而增加，这是因为构件的变形使得超静定结构的内力增加。所以在施工过程中减少施工周期可以减小结构在施工过程中的受力[3]。

(3)从模型三可以看出：增大底框柱截面的面积，可以减小转换梁中点的弯矩值。所以增大转换层下部的刚度是减小结构内力的一种比较好的方法。

参考文献：

［1］孙振涛.浅论高层建筑施工中的分阶段受力[Ｊ].城市建设，2008(2)。

［2］肖明辉.高层建筑施工中的分阶段受力研究[Ｊ].中国城市经济，2010(12)。

［3］包艳琴.高层建筑施工中的分阶段受力要点研究[Ｊ].经营管理者，2010(6)。

［4］范飞.论高层建筑施工中的分阶段受力的问题和对策[Ｊ].科技资讯，2011(1)。

［5］秦永继.高层建筑施工中的分阶段受力技术的发展研究[Ｊ].城市建设，2011(5)。