基于ANSYS的超高层框架-核心筒结构考虑收缩徐变的施工过程模拟分析

发布时间：2020-02-15 22:18

【摘要】：基于ANSYS软件提出一种超高层框架-核心筒结构施工模拟方法。首先采用等效降温法计算混凝土收缩效应,采用ANSYS蠕变计算功能计算混凝土徐变效应,然后利用生死单元功能来实现施工过程模拟,最后通过ANSYS APDL编写程序进行二次开发。并通过对实际工程的施工模拟,分析了施工过程与混凝土收缩徐变对核心筒和钢框架柱的竖向变形、轴力、反力等的影响,为设计与施工的安全性提供参考依据。
【图文】：

模拟流程图,施工过程

．基于ANSYS的超高层框架-核心筒结构考虑收缩徐变的施工过程模拟分析259死单元功能，首先“杀死”模型中所有单元，然后根据实际施工过程，按施工顺序激活模型中的单元，从而实现对施工过程的模拟。施工找平模拟通过约束节点来实现。当单元被“杀死”时，其相关节点平动自由度亦被约束住，当单元“激活”时，其相关节点约束去掉，以此模拟施工找平。运用ANSYSAPDL编写计算程序，将混凝土收缩徐变模拟与施工过程模拟结合，从而实现超高层框架-核心筒结构考虑混凝土收缩徐变影响的施工过程模拟，整个流程如图1所示。图1ANSYS施工过程模拟流程图2工程实例武汉市xZ口金三角项目6号楼，总高度330m，地下3层，地上68层，结构形式为带加强层的钢框架-钢筋混凝土核心筒结构，核心筒外墙通过伸臂桁架及钢梁与外框钢管柱连接构成塔楼各楼层平面。其中伸臂桁架分别设置在35，36层与52～53层，伸臂桁架由6榀桁架组成，通过两端复杂节点与内筒、外框架连接。根据施工过程与收缩徐变模拟的需要，外框架选用Beam44单元;核心筒剪力墙选用Shell43单元，楼板选用Shell63单元，底部约束设为固端约束，有限元模型如图2所示。施工模拟采用按层逐步施工的方式，施工进度为6d/层，并分析施工完毕后至10年龄期，受混凝土收缩徐变影响结构的变形及受力情况。混凝土收缩徐变相关参数取值如下:环境相对湿度取55%，初始加荷龄期t0=7d，混凝土养护结束时间ts=3d。荷载考虑结构自重以及施工活荷载，针对下列4种工况对算例计算并对比分析。工况一，考虑施工过程，不考虑施工找平，不考虑混凝土收缩徐变影响;工况二，考虑施工过程，考虑施工找平，不考虑混凝土收缩徐变影;工况三，考虑施工过程，考虑施工找平，同时考虑混凝土收缩徐变影响至421

有限元模型,核心筒,混凝土收缩徐变

?模拟，整个流程如图1所示。图1ANSYS施工过程模拟流程图2工程实例武汉市xZ口金三角项目6号楼，总高度330m，地下3层，地上68层，，结构形式为带加强层的钢框架-钢筋混凝土核心筒结构，核心筒外墙通过伸臂桁架及钢梁与外框钢管柱连接构成塔楼各楼层平面。其中伸臂桁架分别设置在35，36层与52～53层，伸臂桁架由6榀桁架组成，通过两端复杂节点与内筒、外框架连接。根据施工过程与收缩徐变模拟的需要，外框架选用Beam44单元;核心筒剪力墙选用Shell43单元，楼板选用Shell63单元，底部约束设为固端约束，有限元模型如图2所示。施工模拟采用按层逐步施工的方式，施工进度为6d/层，并分析施工完毕后至10年龄期，受混凝土收缩徐变影响结构的变形及受力情况。混凝土收缩徐变相关参数取值如下:环境相对湿度取55%，初始加荷龄期t0=7d，混凝土养护结束时间ts=3d。荷载考虑结构自重以及施工活荷载，针对下列4种工况对算例计算并对比分析。工况一，考虑施工过程，不考虑施工找平，不考虑混凝土收缩徐变影响;工况二，考虑施工过程，考虑施工找平，不考虑混凝土收缩徐变影;工况三，考虑施工过程，考虑施工找平，同时考虑混凝土收缩徐变影响至421d(施工结束);工况四，考虑施工过程，考虑施工找平，同时考虑混凝土收缩徐变影响至1121d(施工结束后约2年)。为方便分析，从结构中选取典型外框架钢柱KZ1、图2有限元模型图3典型框架柱与核心筒外墙位置平面示意图核心筒外墙Q1(图3)，研究分析施工过程与收缩徐变对外框架及核心筒墙体竖向变形、轴力的影响。3框架-核心筒竖向变形分析3．1施工结束时框架-核心筒竖向变形图4给出施工结束时刻，不同工况下混凝土核心筒外墙竖向变形情况，取竖向位移向下为正。比较工

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