混凝土核心筒与外钢框架安装误差模拟分析及控制

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发布时间：2021-09-18

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混凝土核心筒与外钢框架安装误差模拟分析及控制
Simulation Analysis and Control of the Installation Error of
the Concrete Tube and the Outer Steel Frame
赵滇生，吴俊杰，楼’巍
ZHAO Dian·sheng，WU Jun-jie，LOU
(浙江工业大学建筑工程学院，浙江杭州310014)
摘要：高层建筑中常用-混凝土核心筒一外钢框架结构，由于两种材料不同的应力水平和变形性能、混凝土的收缩、徐变等因素
都会导致两种结构之间的竖向变形差异，从而影响结构的受力性能。考虑混凝土收缩、徐变等因素，采用有限元分析了混凝土核
心筒·外钢框架结构的安装误差产生过程及其大小，进而提出相应的误差控制方法和施工建议。
关麓词：混凝土核心筒；有限元法；安装误差；收缩；徐变；竖向变形
中图分类号：TU398 ．9 文献标识码：A 文章编号：1008—3707(2010)06—0023—04
我国高层钢结构建筑应用日益广泛，结构体系
常采用混凝土核心筒一外钢框架结构这种结构的
竖向荷载主要由钢框架承担，而绝大部分的水平荷
载由混凝土核心筒承担，有利于充分发挥钢结构和
混凝土结构的各自优点。
由于两种材料的性能差异，混凝土核筒和钢
框架在施工过程中不可避免地存在安装误差和变形
差，以及相应的结构附加内力等问题，从而产生水平
构件的倾斜和附加应力、墙体开裂、电梯井受损、管
道损坏、幕墙破损等不利影响¨ 。目前钢结构施工
质量规范对单个构件的制造误差和安装误差有设计
和施工的限制，但对高层混合结构的竖向变形及其
变形差并没有限制。钢结构施工企业对这种变形控
制也各不相同。
为深入了解和掌握竖向变形及其变形差对钢结
构设计施工和受力性能的影响，本文利用有限元程
序ANSYS，考虑结构在竖向荷载以及混凝土的收
缩徐变作用下，模拟分析混凝土核心筒_夕钢框架
结构的安装误差，并提出相应的工程误差控制方法
和建议。
材料模型与单元模型
1．1 建立有限元模型
在实际施工过程中，一般是混凝土核心筒较外
钢框架结构超前施工若干层。竖向荷载逐层施加，
并随之产生相应的钢柱、核心筒的压缩变形。完成
一层施工后，为控制楼层的设计标高，要根据施工的
实际尺寸，进行一定的找平，补偿已发生的压缩
变形。
为了尽量真实模拟施工情况，本文分析中将竖
向荷载随施工过程逐层施加到混凝土核心筒．外钢
框架结构的空间模型上，并考虑每个施工阶段施工
找平的影响，最后叠加在一起，得到结构总的竖向变
形值。采用分层加载和叠加的原理，对结构进行分
析，得出结构安装误差的相应数据。
算例模型的平面布置见图1 结构层高3．0 m，
向、y向柱距分别为8 m、6 m。因为实际工程中，钢
柱一般以三个楼层为一个制作和安装单元，故’本文
在建模时把三个楼层的钢柱取为一个施工段进行
分析。