4.7  施工阶段分析

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产品功能 Ver.112 R3 / No.2009-03

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手册内容 Ver.110 R2 / No.2009-02

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功能说明

建筑物一般会逐层施工，结构的自重也是逐层增加。考虑施工工序的分析和一次性加载对于整体模型的分析结果是截然不同的。未考虑施工阶段的分析时，由于一次性加载会引起竖向构件间较大的弹性变形的差异，这些差异不仅造成柱轴力分配的不准确，同时也会造成梁弯矩的计算错误。特别是在高层建筑中顶层梁的计算弯矩会偏大；在混合结构中钢筋混凝土墙体的计算内力偏大。

未考虑施工阶段的分析会导致计算误差的原因大致有两点：

  （1）一次性加载使下部荷载对后施工的上部结构的内力产生影响；

  （2）一次性加载造成了与实际情况不符的竖向构件间的变形差。

图4.7是两层钢筋砼框架的测试例题，表4.7中列举了一次性加载和施工阶段分析的结果。可以看出两种分析结果的比值在0.9-1.8之间。在一次性加载模型中，下部荷载不仅对上部结构的内力产生了较大影响，上部结构也对下部构件的变形起到了约束作用。

 

(a) 一次性加载分析内力图

(b) 模拟逐层施工的分析内力结果

图4.7  两层建筑的一次性加载分析和施工阶段分析弯矩值比较

 

两层建筑一次性加载分析和施工阶段分析弯矩比值比较                                表4.7

区 分

弯矩(N.m)

底层柱上端

底层梁跨中

二层柱上端

二层梁跨中

施工阶段模拟

495

1298

559

1441

一次性加载

330

1087

676

1324

比值

1.5

1.194

0.827

1.088

                                                                                                                                                                                                                                                                注：比值 = 施工阶段模拟/一次性加载

 

钢筋砼结构的柱的变形包括弹性变形和收缩徐变引起的变形。建筑物的柱负担的荷载可能不尽相同，但是由于建筑美观和刚度上的要求，柱截面尺寸会相同，这样就会造成柱之间的弹性变形差。另外，当柱与墙相邻时，因为二者轴向刚度相差较大，柱和墙的弹性变形也会相差较大。竖向构件间的这种弹性变形的差异在高层建筑中尤其明显，这会造成连接竖向构件的楼面梁产生较大的附加弯矩和附加剪力。

一般认为在施工过程中会逐层调整楼面标高，所以不会产生过大的附加内力。在实际设计中，可以通过加大竖向构件的刚度或约束竖向构件的轴向变形来模拟施工效果。但是这样也不能真实模拟实际施工效果。

结构大师中提供了模拟逐层施工的施工阶段分析功能，可以考虑模型的逐层变化和恒荷载的逐层加载。活荷载和其它荷载则作用在整体模型上。

如果要做更详细的施工阶段模拟，例如考虑混凝土的收缩和徐变的影响，考虑支承条件的变化，先施工钢筋混凝土结构的SRC柱施工工序，建议用户可使用midas Gen程序的施工阶段分析功能。