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超高层建筑结构设计难度大、施工工期长且工艺复杂。在施工过程中,受结构施工顺序、荷载的变化以及混凝土材料时变性等因素的影响,结构构件的内力与变形会发生变化,若施工方法不当可能会引发安全问题。同时,施工阶段结构抗力体系不完整,荷载传递复杂,也增加了超高层建筑在施工期的风险率。因此,为了确保施工过程的安全,保证施工精度与质量,需要对超高层结构的施工过程进行研究。本文以某超高层框筒混合结构为背景,利用有限元软件对施工过程进行仿真分析。同时,制定施工监测方案,对实际施工过程进行跟踪。通过将模拟与实测数据结合进行对比分析,掌握结构在各施工阶段的变形及内力分布规律,从而可以对结构的施工过程进行指导。本文的主要工作包含四个方面。 (1)混凝土的时变特性研究 介绍了混凝土材料徐变收缩的基本原理,包括定义、计算公式以及影响因素等内容,并选择CEB-FIP模型作为混凝土徐变应变的预测模型。同时,对近似施工模拟法与精确施工模拟法进行了对比分析。 (2)超高层框筒结构的施工阶段仿真分析 参照结构设计图纸,利用有限元软件对结构建模,在考虑材料、边界条件、荷载作用的时变性以及基础沉降等因素的影响下,采用精确模拟方法对结构进行施工阶段的仿真分析。通过计算,得到结构在各施工阶段的应变、竖向变形及动力特性的发展规律。 (3)结构施工过程监测及与有限元仿真结果的对比分析 依据施工模拟的结果,针对工程实际制定现场监测方案,对实际施工过程进行跟踪测量,并将实测结果与模拟结果进行对比分析,掌握不同施工阶段结构的应变与变形分布特征及动力特性变化规律。然后,基于实测数据对有限元模型进行修正,使模型更加贴近实际,满足工程精度的要求。 (4)结构施工期风振响应分析 基于谐波合成法人工生成风时程,并作为侧向荷载导入到该超高层框筒混合结构上,对建筑结构进行风振响应研究。主要针对施工阶段结构的风致加速度、节点位移以及层间位移角进行了计算分析,并对风荷载作用下结构的居住舒适度与安全性进行了评估。