大厦巨型柱钢管混凝土结构的施工过程模拟

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发布时间：2022-06-25

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摘要：考虑多次浇筑条件下的钢管和混凝土之间的黏结作用，运用有限元软件，结合117大厦工程实例，对巨型柱钢管混凝
土的浇筑过程进行力学模拟与受力性态分析。计算结果表明：钢管与混凝土的最大的接触压力及摩擦力均发生在钢管的角部区域，
并且从角部向板中逐渐减小；钢管呈现出角部变形小,板中变形大的规律;钢管与混凝土主要是侧向变形,在实际工程中,钢板壁
上的焊接螺栓可有效控制制向变形在规范要求的范围之内。
关键词：黏结作用；力学模拟；接触压力；侧向变形；焊接螺栓
中图分类号：TU528.01
文献标志码： A
文章编号： 1
1002-3550(2013)08-0148-03
Construction process simulation of giant column steel pipe concrete structure of 117 building
GUAN Changsheng', WANG Hui2, YU Dihua2,ZHANG Zhiming’
(1.School of Civil Engineering and Architecture,Wuhan University of Technology,Wuhan 430070,China；
2.China Construction Third Enginneering Bureau Joint-stock Co.,Ltd.,Wuhan 430074,China)
Abstract: Considering the bonding effect of steel tuberete under the condition of many times casting,using the f
software,combined with 117 building eng examples,the mechanics simulation and stress condition analysis of the g
pipe concrete pouring process was given by this paper.The calculation results shows:maximum contact pressure and
tube and the concrete had occurred in stecl tube corner area ,and decreases gradually from comer to plate;stcel
comer deformation,bigplate deformation;the deformation of the steel tube ancrete was mainly lateral deformation,
gineering,the welding bolt on the walls of steel plate can effectively control the lateral deformation in the sc
Key words: bonding effcct;mechanics simulation;contact pressure;lateral defomation;welding bolt
引言
情况、界面长度和混凝土养护条件四个因素对黏结强度的
0
影响。姜绍飞教授等研究了构件截面形状、混凝土龄期和强
近几年,随着超高层建筑的不断涌现,钢管混凝土不断
度、混凝土浇筑方式等因素对钢管混凝土构件钢管和混凝
得到应用。钢管混凝土利用钢管对混凝土的约束作用使混凝
土之间黏结强度的影响。池建军教授运用ANSYS软件建
土处于复杂应力状态，以此来提高混凝土的强度、塑性及韧
立了钢管混凝土界面抗剪黏结的有限元分析模型。
性[I-]。最早对钢管混凝土工作机理进行探索的是Furfong，
随着近几年混凝土结构形式的多样化、施工技术的复
他于1967年对5根轴压及17根压弯方钢管混凝土构件
杂化以及建筑结构的高性能化,钢管高强混凝土协同工作
进行了试验研究。在 1975 年 Virdi和 Dowling 首次通过钢
的基本性能越来越凸显出其重要性。特别是结构体量的加
管混凝土的推出试验研究钢板壁与混凝土界面间的黏结
大,促使混凝土需要多次浇筑,这样对钢管与混凝土的黏
作用。Morishita 、Tomii等学者研究了方钢管混凝土轴压构
结作用就会产生一定的影响。117大厦地下巨型柱外框架
件的钢管纵向应变的分布规律以及混凝土强度对黏结强
由钢板焊接组成,内部需要多次浇筑混凝土。为了增加钢板
度的影响情况,于此同时Tomii研究了膨胀型混凝土、内表
与混凝土的黏结性,施工现场在钢板壁上设置很多螺栓,所
面带螺纹的钢管混凝土的黏结强度。在1999年,Roeder等
以研究浇筑过程中钢板壁与混凝土的黏结作用具有重要的
学者研究发现；黏结强度随混凝土干缩程度而降低，随构
工程意义,也将为117大厦地下结构的施工提供重要指导。
件截面尺寸和宽厚比增大而降低。在 2002年,Johansson
1 施工过程模拟方法与有限元模型
和 Gyiltort 进行了轴压试件在三种不同加载方式(混凝土先
受力、钢管先受力和共同受力）下的对比性能试验。在我国，
1.1 钢管混凝土的有限元分析理论
对钢管混凝土的研究探索也一直在进行。薛立红教授等通
钢管混凝土结构中钢管对混凝土的约束作用,提高了
过圆钢管混凝土试件的推出试验,分析了混凝土强度、界面
混凝土的承载能力[-].混凝土由于收缩或温度变化等因素