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模擬分析.pdf

1、對于目前世界上處于快速發(fā)展的復雜工程項目(超高、超大跨度、超大體量)，常規(guī)結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的運用存在著較大的局限性。由于結(jié)構(gòu)自身的超級尺寸和復雜多變的結(jié)構(gòu)形式，使復雜結(jié)構(gòu)在建造過程中對各種誤差、變形控制的要求更加嚴格。因此施工過程的力學跟蹤分析成為工程分析研究中倍受關(guān)注的研究重點。
　　 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)高度達到了創(chuàng)紀錄的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)，這些先進的工程施工技術(shù)使環(huán)球中心項目成為了凝集當今最新工程科技的標志性建筑。本文以正在建造中的超高層項目上海環(huán)球金融中心為例，從超高層結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)和施工過程力學跟蹤分析兩方面進行深入細致的研究。
　　 本文研究工作的多項內(nèi)容直接來源于實際工程。這些問題內(nèi)容主要是在設(shè)計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上通過二次開發(fā)編寫專門針對施工過程模擬分析的仿真程序，對實際施工中所遇到無法僅靠經(jīng)驗就能解決的工程技術(shù)難題進行了深入分析，為實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)選提供了科學可靠的依據(jù)。文中重點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，本文則重點研究了現(xiàn)場厚板焊接技術(shù)、鑄鋼節(jié)點焊接技術(shù)和單元擴大懸臂安裝施工技術(shù)的原理及技術(shù)要點。這些施工技術(shù)代表了當今超高層建筑施工的最新技術(shù)，經(jīng)歷了實際工程的檢驗，對研究超高層建筑成套施工技術(shù)具有很高的參考價值。
　　 本研究著重開發(fā)基于復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，設(shè)計規(guī)劃針對“核心筒超前施工法”的施工過程仿真計算模式和分析流程。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)，實現(xiàn)對不同施工方案的模擬仿真分析，為最終施工方案的對比優(yōu)選提供科學依據(jù)。
　　 論文重點進行了主塔樓1～91層考慮施工方法對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、用下樓層的標高位置與設(shè)計位置存在變形差，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，對環(huán)球中心的施工全過程進行數(shù)值跟蹤分析，并將模擬分析結(jié)果與常規(guī)分析計算結(jié)果進行了對比，同時就不同施工條件對超高層建筑豎向變形差異的影響問題進行了分析。
　　 運用仿真分析程序，本研究對伸臂桁架終擰固結(jié)對巨型桁架-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)。對鋼結(jié)構(gòu)的預(yù)起拱分析集中在兩個方面：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)果與隨后實際施工的測量結(jié)果相比有著很高的精確度，證明了施工仿真分析對解決實際工程難題的準確性和可靠性。
　　 本研究的內(nèi)容