曾樹佳，劉春花，陳 明

（1.廣州建筑股份有限公司，廣東 廣州；2.廣州一建建設集團有限公司，廣東 廣州）

隨著我國經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)如今我國大部分的房屋建筑采取混凝土結構。在結構施工過程中，建筑整體施工荷載、質(zhì)量、幾何形體都在隨著時間不斷的變化[1-2]，這種變化累積會導致豎向變形差逐漸增大[3]，從而產(chǎn)生較大的附加彎矩，影響構件的安裝與使用，降低了結構的施工質(zhì)量同時增大了結構分析的難度[4]。

傳統(tǒng)混凝土結構設計整體分析時一般是一次成型的，在計算過程中未考慮結構補償措施。結構構件在混凝土時變特性的影響下[5]，導致結構在不同施工階段存在差異，在模擬分析時，要考慮結構的時變效應[6]。林其濤等[7]以某高層為研究對象，采取精準模擬法進行施工過程模擬分析，結果顯示考慮收縮徐變分析與實測值復合較好；尹偉康等[8]以某超高層為研究對象，研究了結構在重力荷載長期作用下，混凝土收縮徐變對結構體系水平變形影響較小，對結構豎向變形影響較大，豎向變形最大值在中上部樓層。趙建[9]等以某超高層巨型混合結構為研究對象，分析了混凝土彈性模量發(fā)展對結構豎向變形的影響，結果顯示混凝土收縮徐變對超高層結構的變形及內(nèi)力影響較大。

為了使模擬分析更加的精確，本研究采取CEB-FIP（1990）[10]規(guī)范中的混凝土收縮徐變模型[11]，分別用一次加載法和精準模擬施工法對結構各個施工階段進行模擬分析，使用生死單元技術一步一步激活”生死單元”，同時激活施工步驟對應的施工階段荷載，并根據(jù)結果進行對比分析。

1 模擬分析方法

1.1 CEB-FIP（1990）徐變模型

根據(jù)規(guī)范CEB-FIP（1990）模型規(guī)定，徐變模型采取滯后彈性變形和塑性變形相加的徐變系數(shù)表達式?；炷列熳兿禂?shù)的計算公式為：

混凝土徐變系數(shù)為：

圖1 混凝土徐變系數(shù)模型

1.2 收縮應變（CEB-FIP 1990 模型）

根據(jù)規(guī)范CEB-FIP（1990）規(guī)定。素混凝土構件在未加載情況下的平均收縮（或膨脹）應變的計算式為：

式中：t 和ts為混凝土的齡期和開始收縮（或膨脹）時的齡期和天；Ac為構件的橫截面面積，mm2；u 為與大氣接觸的截面周界長度，mm?；炷潦湛s應變模型見圖2。

圖2 混凝土收縮應變模型

1.3 一次加載法和精準模擬施工法

根據(jù)結構的加載分析方式，結構施工模擬分析方法分為一次加載法和精準模擬施工法。一次加載法就是通過整體全部加荷載獲得各個施工階段變形響應之和。精準模擬施工法就是層數(shù)不斷的增加，結構組、荷載組、邊界組不斷變化，每一個施工階段結束后即對結構剛度矩陣進行重組，對結構變形進行補償，僅反映某一階段的變形情況。

2 工程概況

本工程某學校綜合體育館共五層，其中地上四層，地下一層，樓層標高18.6 m，混凝土等級采取C40，屋蓋造型采用鋼管桁架結構。本結構設計安全等級為二級，設計使用年限為50 年，地震設防烈度為7度，按中震彈性設計，水平地震影響系數(shù)最大值0.23，場地土類別為Ⅲ類，結構抗震設防類別為重點設防類(乙類)。基本風壓（重現(xiàn)期100 年）:0.50 kN/m2，基本雪壓（重現(xiàn)期100 年）：0.30 kN/m2，取雪荷載和活荷載中的大值。模型見圖3。

圖3 結構模型

3 模型建模

3.1 模型建立

模型梁板柱單元主要通過CAD 三維模型導入Midas/gen，并賦予結構單元、尺寸、材料和邊界特性。

3.2 結構施工階段劃分

根據(jù)結構特點，模擬分析采取10 天一層，根據(jù)模型劃分結果，CS1 至CS5 各施工階段模型見圖4。

圖4 CS1 至CS5 施工階段結構模型

4 施工模擬結果對比分析

模型在一次加載法和精準模擬施工法分別作用下的結構變形見圖5、圖6。其中圖中包含徐變、彈性收縮、收縮、總變形四種變形。一次加載法變形見圖5。精準模擬施工法見圖6。

圖5 一次加載法變形

圖6 精準模擬施工法

從圖5 可以看出變形呈逐漸增長的趨勢，從圖6中可以看出每個施工階段變形呈現(xiàn)“中間大、兩頭小”的規(guī)律。

根據(jù)兩種計算方法得到結構數(shù)據(jù)進行分析對比，見表1。

表1 模型結果對比

從表1 可以得出一次加載法峰值均在頂層，精準模擬施工法均在第2 層；一次加載法徐變、收縮、總變形均大于精準模擬施工法，并且變形值將近是精準模擬施工法的2倍。

結束語

根據(jù)CEBFIP 1990 模型，通過采取一次加載法和精準模擬施工法對結構進行模擬分析，結構表明：混凝土收縮徐變對施工過程中結構變形會有影響；采取精準模擬施工法最大豎向總變形值呈現(xiàn)“中間大、兩頭小”的規(guī)律，應該加強中間樓層變形的控制。