高层建筑结构考虑施工过程的受力性能研究

高层建筑结构考虑施工过程的受力性能研究

【摘要】目前分析设计高层建筑结构，一般是以已建成结构为研究对象，未考虑高层建筑的建造过程及考虑内力与变形逐步累加和重分布的特点，以致产生误差。本文研究传统的“一次加载计算方法”和新的“模拟施工过程加载计算方法”在设计计算中的差异，分析结构内力与变形逐步累加和重分布规律，对高层建筑结构的设计与建造是十分有益的。

【关键词】高层建筑结构;施工过程;受力性能

1.概述

随着高层建筑施工技术的不断发展，以及工程进度不断加快，对高层建筑施工过程的受力分析也日益重要。笔者研究传统的“一次加载计算方法”和新的“模拟施工过程加载计算方法”在设计计算中的差异，对高层建筑结构的设计与建造是十分有益的。

2.工程实例分析

工程概况

某市办公楼，拟建场地建筑抗震设防烈度为8度(设计基本地震加速度值为0.2g，场地类别为ⅱ类，现浇混凝土框架-剪力墙结构。建筑物共12层，机房和水箱间的部分突出屋面，无地下室；基础为现浇钢筋混凝土筏板基础；底层层高为5m，其他层层高为3.6m；楼板厚度取180mm；剪力墙厚度1 ～ 5层为250mm，其余各层厚180mm，1～9层采用c30混凝土，其余各层均采用c20混凝土。

一次性加载法与模拟施工过程加载法相比存在边界条件与实际不

符的情况，但主要原因是一次性加载法没有考虑施工过程中的施工平差的影响，限于文章篇幅本文仅列出梁端弯矩比较结果：

由以上的对比图可以看出：

a.中间支座梁左端弯矩值的绝对值一般为一次性加载计算结果比模拟施工过程加载法小3.2%到96.9%；中间支座梁右端弯矩值的绝对值一次性加载计算结果比模拟施工过程加载法大2.9%到14.3%；

b.从以上结果分析得知对于中间支座梁端负弯矩的绝对值，一般为一次性加载结果小于模拟施工加载结果，同理，在顶层附近，这种现象表现愈发明显。

从以上两种方法加载后梁端弯矩的分析结果来看可以得出以下结论：

①模拟施工过程加载模式中，各楼层的内力都按本层以及以上的荷载加载来计算，比较符合实际的施工过程，所以其计算的结果比较符合实际情况;

②一次性加载法与模拟施工过程加载法相比存在边界条件与实际不符的情况，但这显然不是一次性加载解与模拟施工过程加载法相差很远的主要原因。一次性加载法没有考虑施工过程中的施工平差是该法存在的主要问题。一次性加法中，每个楼层的荷载都会对其他楼层的内力产生影响。

与此同时，高层建筑结构是个多次超静定的结构，由于超静定结构的特性，竖向变形差将通过连接两竖向构件的水平构件进行受力协调，协调的方式是通过水平构件附加剪力的形式将荷载由变形大的

竖向构件传向变形小的竖向构件，并在其上产生附加内力，由于一次性加载法的竖向位移差偏大，所以由此产生的附加内力也偏大。如果建筑的层数较多时，由于施工平差的影响，一次性加载解在中间支座的弯矩甚至表现为下表面受拉，这显然与实际情况不符。所以说高层建筑结构的竖向荷载效应的计算必须考虑施工过程的影响。对比结果为：边支座梁端负弯矩的绝对值，一般为一次性加载结果大于模拟施工加载结果；中间支座梁端负弯矩的绝对值，一般为一次性加载结果小于模拟施工加载结果;边柱端负弯矩的绝对值，一般为一次性加载结果大于模拟施工加载结果；中柱端负弯矩的绝对值，一般为一次性加载结果大于模拟施工加载结果;边跨与中跨梁剪力值，模拟施工过程加载法与一次性加载法结果相差不大;边柱剪力值，一般为一次性加载结果大于模拟施工加载结果；中柱剪力值，一般为一次性加载结果小于模拟施工加载结果;边柱轴力，一次性加载结果要大于模拟施工加载的结果；中柱轴力，一次性加载结果要小于模拟施工加载的结果;底层剪力墙弯矩一次性加载计算结果比模拟施工过程加载法小，而二层以上弯矩值为一次性加载计算结果比模拟施工过程加载法大；剪力墙剪力值一次性加载计算结果同模拟施工过程加载法结果相差不大；剪力墙轴力值一次性加载计算结果比模拟施工过程加载法结果小；板弯矩值在第二层为一次性加载计算结果小于模拟施工过程加载法结果，中部部分板弯矩为一次性加载计算结果大于模拟施工过程加载法结果，顶部屋面板为一次性加载计算结果大于模拟施工过程加载法结果。