巨型桁架-核心筒結(jié)構(gòu)施工技術(shù)研究與施工過程力學(xué)模擬分析.pdf

1、對(duì)于目前世界上處于快速發(fā)展的復(fù)雜工程項(xiàng)目(超高、超大跨度、超大體量)，常規(guī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的運(yùn)用存在著較大的局限性。由于結(jié)構(gòu)自身的超級(jí)尺寸和復(fù)雜多變的結(jié)構(gòu)形式，使復(fù)雜結(jié)構(gòu)在建造過程中對(duì)各種誤差、變形控制的要求更加嚴(yán)格。因此施工過程的力學(xué)跟蹤分析成為工程分析研究中倍受關(guān)注的研究重點(diǎn)。
　　 上海環(huán)球金融中心采用了全新的巨型桁架-核心筒組合結(jié)構(gòu)體系，其結(jié)構(gòu)高度達(dá)到了創(chuàng)紀(jì)錄的492m。從施工技術(shù)角度來講，上海環(huán)球金融中心的建造過程包含了超

2、高層混凝土施工技術(shù)、超高層鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)和大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)，這些先進(jìn)的工程施工技術(shù)使環(huán)球中心項(xiàng)目成為了凝集當(dāng)今最新工程科技的標(biāo)志性建筑。本文以正在建造中的超高層項(xiàng)目上海環(huán)球金融中心為例，從超高層結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)和施工過程力學(xué)跟蹤分析兩方面進(jìn)行深入細(xì)致的研究。
　　 本文研究工作的多項(xiàng)內(nèi)容直接來源于實(shí)際工程。這些問題內(nèi)容主要是在設(shè)計(jì)階段沒有考慮或者考慮程度不夠深入，最終積累到施工中急待解決的技術(shù)難題。本研究與環(huán)球中心工程實(shí)際建造

3、過程“并行”開展，以虛擬仿真技術(shù)為分析手段，在通用有限元程序平臺(tái)上通過二次開發(fā)編寫專門針對(duì)施工過程模擬分析的仿真程序，對(duì)實(shí)際施工中所遇到無法僅靠經(jīng)驗(yàn)就能解決的工程技術(shù)難題進(jìn)行了深入分析，為實(shí)際建造過程中工程技術(shù)難題的處置方法和施工方案的優(yōu)選提供了科學(xué)可靠的依據(jù)。文中重點(diǎn)研究了以下幾方面的內(nèi)容：
　　 在超高層施工技術(shù)方面，本文著重研究了超高層施工中的施工垂直運(yùn)輸系統(tǒng)、核心筒及巨型柱的模板系統(tǒng)、超高層泵送混凝土技術(shù)和超高層施工的垂

4、直度控制等幾項(xiàng)關(guān)鍵性施工技術(shù)。在超高層的鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)方面，本文則重點(diǎn)研究了現(xiàn)場(chǎng)厚板焊接技術(shù)、鑄鋼節(jié)點(diǎn)焊接技術(shù)和單元擴(kuò)大懸臂安裝施工技術(shù)的原理及技術(shù)要點(diǎn)。這些施工技術(shù)代表了當(dāng)今超高層建筑施工的最新技術(shù)，經(jīng)歷了實(shí)際工程的檢驗(yàn)，對(duì)研究超高層建筑成套施工技術(shù)具有很高的參考價(jià)值。
　　 本研究著重開發(fā)基于復(fù)雜施工因素影響的巨型桁架-核心筒結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬對(duì)比分析技術(shù)，在結(jié)構(gòu)分析與施工方法之間的交叉領(lǐng)域進(jìn)行了深入的探索。研究過程中結(jié)合巨型桁架

5、-核心筒組合結(jié)構(gòu)的施工特點(diǎn)，設(shè)計(jì)規(guī)劃針對(duì)“核心筒超前施工法”的施工過程仿真計(jì)算模式和分析流程。根據(jù)分析流程綜合考慮“施工找平調(diào)整作用”、混凝土的徐變和收縮等因素，編制超高層結(jié)構(gòu)施工過程模擬參數(shù)化分析程序(APDL)，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同施工方案的模擬仿真分析，為最終施工方案的對(duì)比優(yōu)選提供科學(xué)依據(jù)。
　　 論文重點(diǎn)進(jìn)行了主塔樓1～91層考慮施工方法對(duì)超高層施工過程豎向變形差異影響的全過程數(shù)值跟蹤分析研究。施工建造過程中在自重荷載和施工荷載作

6、用下樓層的標(biāo)高位置與設(shè)計(jì)位置存在變形差，并且由于核心筒與外框巨型柱的建造順序和荷載比例分配不同，同層的核心筒與外框巨型柱的標(biāo)高位置也將發(fā)生差異。本文在考慮混凝土的收縮徐變和施工找平調(diào)整等因素的基礎(chǔ)上，對(duì)環(huán)球中心的施工全過程進(jìn)行數(shù)值跟蹤分析，并將模擬分析結(jié)果與常規(guī)分析計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，同時(shí)就不同施工條件對(duì)超高層建筑豎向變形差異的影響問題進(jìn)行了分析。
　　 運(yùn)用仿真分析程序，本研究對(duì)伸臂桁架終擰固結(jié)對(duì)巨型桁架-核心筒結(jié)構(gòu)施工過程中

7、豎向變形差異的調(diào)節(jié)作用進(jìn)行了深入研究。
　　 本文還研究了大跨度鋼結(jié)構(gòu)預(yù)起拱分析，以及安裝過程中內(nèi)力監(jiān)控，變形監(jiān)控的模擬分析技術(shù)。對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的預(yù)起拱分析集中在兩個(gè)方面：在“核心筒超前施工”條件下巨型結(jié)構(gòu)帶狀桁架預(yù)起拱的仿真分析；頂部鋼結(jié)構(gòu)(月亮門)的預(yù)起拱和懸臂安裝過程數(shù)值跟蹤分析。本文研究的仿真分析結(jié)果與隨后實(shí)際施工的測(cè)量結(jié)果相比有著很高的精確度，證明了施工仿真分析對(duì)解決實(shí)際工程難題的準(zhǔn)確性和可靠性。
　　 本研究的內(nèi)容