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面对7种不同结构,需要这样定义楼层施工次序!

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很多结构构件的施工次序和软件自动定义的按照楼层自下至上顺序是不同的,需要人工指定它们的施工次序。指定施工次序后的计算结果和按照隐含的楼层自下至上顺序差别很大。指定施工次序计算是指在计算恒荷载时,考虑施工次序的计算。

《高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ 3-2010》5.1.9:高层建筑结构在进行重力荷载作用效应分析时,柱、墙、斜撑等构件的轴向变形宜采用适当的计算模型考虑施工过程的影响;复杂高层建筑及房屋高度大于150m的其他高层建筑结构,应考虑施工过程的影响。

高层建筑结构是逐层施工完成的,其竖向刚度和竖向荷载(如自重和施工荷载)也是逐层形成的。这种情况与结构刚度一次形成、竖向荷载一次施加的计算方法存在较大差异。因此对于层数较多的高层建筑,其重力荷载作用效应分析时,柱、墙轴向变形宜考虑施工过程的影响。施工过程的模拟可根据需要采用适当的方法考虑,如结构竖向刚度和竖向荷载逐层形成、逐层计算的方法等。

合理确定施工次序才符合实际受力要求,有时也可减少部分构件的计算受力。

如何正确定义楼层施工次序呢?一般遵循以下总原则:

a)在结构分析时,如果已经明确地知道了实际的施工次序,就按照实际的来,这总是没错的;

b)在结构分析时,如果对实际的施工次序还不太清楚,那么你的施工次序定义至少要满足下面的条件:被定义成在同一个施工次序内施工且同时拆模的一个或若干个楼层,当拆模后,这一部分的结构在力学上应为合理的承载体系,且其受力性质应尽可能与整体结构建成后该部分结构的受力性质接近。

这里列举几个常见结构的施工次序指定,供参考。

01

广义层结构

对于多塔、错层结构通常按照广义层来建模,这样的输入方式,避免了完整的楼层被强制切开,无论是从结构分析的角度,还是从内力调整、计算结果统计的角度,都更为合理、地道。


对于按照按照广义层来建模的结构,要考虑楼层的连接关系来指定施工次序,避免出现下层还未建造,上层反倒先进入施工行列的情况发生。

02

悬挑结构

对于悬挑的楼层,要将该层和它下面紧邻的楼层一起施工。

上图为悬挑梁托柱的楼层,应该将将2、3层合并为1个施工次序计算。

03

带转换层(包括梁托柱)结构

转换层结构,根据转换层所在层号,需要将转换层和它上面的2层,共3层作为一个施工次序。这样做是根据转换层结构施工、拆模特点和保证转换梁的正确受力计算,施工中有梁托柱的楼层肯定不能上层施工时下层马上拆模。

因为转换梁层受力较大,合并层施工次序相当于用三个楼层的刚度共同承担转换梁层的荷载,可使转换梁内力明显减少,这也符合这样的楼层的拆模规律。如果不合并,将造成恒载下内力过大甚至异常的计算结果,最终使计算配筋过大。

04

有跃层柱和跃层支撑的结构

对于有跃层柱和跃层支撑的结构,应将跃层柱或跃层支撑连接的几个楼层共同作为一个施工次序。

如下图所示,其2,3,4层如果采用各自不同的施工次序,一则会出现承载体系不合理(越层斜撑从中间被截断,出现假悬臂),二则受力性质与最终的真实情况相去甚远(越层斜撑的轴力将改变符号,由压变拉或由拉变压)。

05

有连廊的结构

因为有连廊的结构都是先施工两侧塔楼,再施工中间的连廊。所以,两侧塔楼分别按正常的施工次序,塔楼完成后,再按顺序特殊指定连廊部分构件的施工次序。

06

带加强层的结构

《高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ 3-2010》11.2.7:当布置有外伸桁架加强层时,应采取有效措施减少外框柱与混凝土筒体竖向变形差异引起的桁架杆件内力。

《广高规》11.3.2-5:宜考虑核心筒与外框架施工过程在重力荷载作用下变形差的影响。可采用后施工伸臂桁架腹杆、伸臂结构先与柱铰接,待主体结构完成后再与柱刚接等方法来减少其影响。

如混凝土核心筒外的钢框架,其钢框架常滞后于核心筒;设置加强层结构中,其伸臂桁架常在上面多个楼层完工之后才安装。在恒载计算中,考虑这种结构特定施工次序可使它们避免突变的、异常大的计算结果,与实际更相符合。

下图为某带加强层高层建筑,它的第30、42、54层为加强层,需对加强层中的伸臂桁架设置合适的施工次序才能顺利进行设计。

对图示加强层中的伸臂桁架推迟到十二层后再施工,以消除部分附加二次应力。

我们对30层的伸臂桁架各杆件设置施工次序为42,意味着这些杆件不在30层施工时安装,而是当楼层施工到42层时,才回到30层安装。同样我们对42层的伸臂桁架各杆件设置施工次序为54,对54层的伸臂桁架各杆件设置施工次序为66。

我们分别按照指定斜撑施工次序和不指定斜撑施工次序计算,并对比两者的计算结果。我们用30层的某根斜撑构件,对比两种算法的内力如下图。

可以看出,对伸臂桁架指定施工次序后计算可减少杆件60-70%的轴力。对伸臂桁架按照楼层施工将使它受力太大,一般都必须调整它的施工次序。

07

所有楼层主体完工后安装的构件

示例为某带斜撑楼层,如果我们为了减少斜撑的截面尺寸,只让它承担抵抗水平力、减少楼层侧移的作用,则可以指定所有斜撑在全楼主体完工后安装。因为全楼主体完工后,恒载主要变形已经完成,这是组装上去的斜杆就不再承受恒载。

来源:土木吧(ID:tumubar),本文已获授权,对原作者表示感谢。

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责任编辑:赵娟_cz03

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