高层建筑厚板转换结构施工过程仿真.pdf

9 8 低温建筑技术 2 0 1 5 年第 l 2期 总第 2 1 0 期 ． -_】 口 同 DO I 1 0 ． 1 3 9 0 5 ／ j ． c n k i ． d w j z ． 2 0 1 5 ． 1 2 ． 0 3 5 层建筑厚板转换结构施工过程仿真 李金星 ， 张荣虎。 1 ． 河北省邯郸市房地产产权监理处 ， 河北邯郸0 5 6 0 0 2； 2 ． 中国邮政集 团公司邯郸市分公 司。 河北邯郸0 5 6 0 0 2 【 摘要】 结合某高层建筑厚板转换层施工实例 ， 采用大型有限元软件对厚板转换层施工过程进行仿真模 拟， 通过仿真模拟提高了施工过程中的安全性和经济性， 为高层建筑物大体积混凝土施工提供了有益的分析方法 和施工方案制订的思路。 【 关键词】 高层建筑物； 大体积混凝土； 厚板转换层 ； 有限元法 【 中图分类号】 T U 9 7 4 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 2 0 1 5 1 2 - 0 0 9 8 0 3 现代建筑结构设计中， 在上下楼层柱网、 剪力墙等抗侧 力结构不连续处设置转换结构构件， 实现建筑上部、 下部小 开间和大开间结构布置的灵活转换， 包括转换梁、 桁架、 厚 板等形式， 转换结构构件所在的楼层称为转换层 J 。转换 层的施工存在很多问题和难点 ①转换层构件施工属于大 体积混凝土施工， 施工过程中存在水化热大量释放、 混凝土 于缩开裂过多和应力收缩等严重问题； ②转换层施工过程 中由于混凝土自重和施工荷载承载力过多过大， 导致脚手 架和模板架设存在很多技术难点 j 。本文借助 A B A Q U S软 件建立施工过程中转换层结构和支撑体系的仿真模型， 对 施工过程进行模拟计算 ， 预测分析结构和支撑体系的应力 和变形， 为施工方案的制订提供有力的支持。 1 工程概况 某高层商住楼总高度 1 1 0 m 局部 1 1 4 m ， 框剪结构。地 下 2 层、 地上 3 1 层， 1 4层为大空间商场， 4层以上为高档住 宅， 4 、 5层间设置厚板转换层， 厚度 3 m。采用 C 4 0混凝土施 工浇筑。拟采用叠合浇筑法进行， 每次浇筑高度 l m。叠合浇 筑法可最大程度减少脚手架用量， 降低混凝土水化热过高的 问题。模板采用 9 0 0 m m1 5 0 0 m m 3 mm钢模板， 弹性模量 E 2 0 ． 6 1 0 N ／ n u n 2 。模 型中使用 的是 -83 ． 6钢管 脚手 架 J ， 其计算长度为 3 ． 4 m， 通过查阅相关规范并计算 J ， 可知 其轴心受压稳定系数为 0 ． 1 7 4 。Q 2 3 5钢的抗压强度设计值 2 1 5 MP a 乘以稳定系数0 ． 1 9 7 ， 得到控制强度 4 2 ． 4 1 MP a 。 2 施工过程 中的仿真模拟 根据相关研究 显示 首次浇筑中仅考虑施工荷载及 自重， 首次浇筑混凝土达到设计强度的9 0 ％后， 方可继续施 工。C 4 0混凝土 2 0 ℃时， 技术间歇为 2 0 d 。C 4 0混凝土的抗 劈裂强度值和弹性模量见表 1和表 2 。模型中将首层的弹 性模量乘以0 ． 9系数， 以提高施工安全富余系数。 表 1 C A 0混凝土各龄期劈拉强度 】 表 2 C 4 0混凝土弹性模量 E 随龄期变化 图1厚板转换层浇筑 的荷载布置示意图 本文模拟中混凝土采用 C 3 D 8 R一次线性减缩积分单 元 ， 钢筋采用 T 3 D 2 T r u s s 桁架单元， 通过 E MB E D的方式嵌 入混凝土来模拟钢筋与混凝土之间的接触。考虑混凝土实 际浇筑工况， 分层浇筑模拟没有采用单元生死 ， 通过手算分 别确定每层混凝土 自重及浇筑施工荷载， 以面荷载施加 ， 模 、 。 ⋯ ’ ． { ； { { 、 、 - { t } } ； 0 ； ⋯ ⋯ ～ *；⋯ ⋯ n ’ l l_ ⋯ ⋯ ． ． ， ⋯ ． ； ； ⋯ ⋯i 图2浇筑首层支撑受力情况 型中主要考虑上部结构的 自重及竖向荷载， 故只建立底模。 采用体积加载法施加上部荷载重量。施工荷载直接施加在 新浇混凝土上部分表面。模型中钢管与模板的接触为硬接 触， 允许支撑有水平位移 ， 支撑下部的滑移不考虑。支撑下 部与楼板的接触采用t i e 类型的设置。着重关注厚板转换层