本站小編為你精心準(zhǔn)備了復(fù)雜旋轉(zhuǎn)移位工程分析參考范文，愿這些范文能點(diǎn)燃您思維的火花，激發(fā)您的寫(xiě)作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

《四川建筑科學(xué)研究雜志》2014年第三期

1濠景大廈工程托換結(jié)構(gòu)的構(gòu)造

托換結(jié)構(gòu)是由柱托換節(jié)點(diǎn)和水平連梁組成的空間結(jié)構(gòu)。本工程柱托換荷載較大，托換結(jié)構(gòu)的截面高度受基礎(chǔ)埋深限制不能滿足要求，同時(shí)避免移動(dòng)過(guò)程中移位軌道上豎向荷載過(guò)于集中于柱所在位置，故確定采用分荷裝置托換方案?？紤]到旋轉(zhuǎn)和縱向移位多個(gè)工況，設(shè)計(jì)了多斜支撐分荷結(jié)構(gòu)。濠景大廈整體平移工程采用鋼筋混凝土托換結(jié)構(gòu)，其多斜支撐分荷結(jié)構(gòu)由上、下抱柱節(jié)點(diǎn)、分荷斜支撐和水平連梁組成。上、下抱柱節(jié)點(diǎn)均采用植筋抱柱梁形式［2］;各柱的下抱柱梁采用水平連梁相互連接，組成托換底盤;上抱柱梁設(shè)置在自下抱柱梁向上沿柱高3m處;分荷斜撐包括4道旋轉(zhuǎn)斜撐和2道縱向平移斜撐，斜撐上部與上抱柱梁澆筑在一起，下端與水平連梁整體澆筑，傾斜角度為45°。托換底盤下部設(shè)移動(dòng)支座。其桿件組成參見(jiàn)圖1，單柱托換結(jié)構(gòu)受力簡(jiǎn)圖參見(jiàn)圖2，整體托換結(jié)構(gòu)平面參見(jiàn)圖3。上抱柱梁、下抱柱梁、連梁、斜支撐截面分別為250mm×550mm、400mm×700mm、400mm×450mm、350mm×350mm。

2多支撐分荷托換結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析方法

采用Sap2000對(duì)濠景大廈柱托換結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模分析。分析過(guò)程中應(yīng)考慮托換結(jié)構(gòu)剛度、軌道剛度、移動(dòng)支座變形等對(duì)托換結(jié)構(gòu)桿件內(nèi)力的影響，其中移動(dòng)支座的變形是托換結(jié)構(gòu)桿件內(nèi)力最主要的影響因素。為找到一個(gè)具有較好精度、計(jì)算簡(jiǎn)單的分析方法，本文采用五種計(jì)算模型進(jìn)行計(jì)算，將結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。支座模擬方式參見(jiàn)圖4。四種支座模擬方案的具體方法如下。方案1:不考慮支座的彈性，同時(shí)忽略軌道、地基軌道下土的彈性，假設(shè)支座按鉸接設(shè)置。方案2:不考慮支座的彈性，同時(shí)忽略軌道、地基軌道下土的彈性，假設(shè)支座只受豎直方向約束，豎直方向支座剛度為無(wú)窮大。方案3:考慮軌道梁、地基的影響，軌道截面尺寸500mm×1200mm，軌道下地基用彈簧單元模擬［2］，彈簧單元的剛性系數(shù)ks=kbl1，式中k為地基基床系數(shù)，根據(jù)該工程土質(zhì)情況并參考文獻(xiàn)［14］，取k=10000kN/m3;b為軌道基礎(chǔ)底板寬度;l1為彈簧單元間距［2］。此時(shí)支座采用連接單元設(shè)置，單元?jiǎng)偠燃僭O(shè)為無(wú)窮大。方案4:當(dāng)采用懸浮滑動(dòng)支座時(shí)，每個(gè)支座下的受力是可控的，可直接設(shè)定支座反力，進(jìn)行托換結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算。該工況給定每個(gè)斜支撐下支座反力為柱軸力的八分之一。方案5:建立水平托換結(jié)構(gòu)整體式模型。取豎向荷載N為8000kN，分荷支撐傾角為45°。令Rb表示斜支撐下支座反力，Rc表示柱位置處支座反力;以Nb表示斜支撐的內(nèi)力，Mb為斜支撐上的彎矩。定義分荷效果系數(shù)λ=∑Rb/N，λ1=Rb/N，各方案計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。由于方案3考慮了上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)、地基的協(xié)同工作情況，計(jì)算精度較好。方案1和方案2與方案3相比，分荷效果系數(shù)誤差也列入表1中。計(jì)算結(jié)果表明，分荷斜撐有較好的分荷效果，考慮協(xié)同工作時(shí)，旋轉(zhuǎn)工況下4個(gè)斜支撐總分荷效果為47.6%，接近總豎向荷載的50%。如采用懸浮千斤頂，從下反向加荷，可以使分荷效果進(jìn)一步增大。方案1、2在不考慮軌道梁、地基協(xié)同工作時(shí)計(jì)算誤差較大，故在斜支撐內(nèi)力分析時(shí)，不宜采用簡(jiǎn)化方法。方案5的整體模型與單個(gè)模型相比較，分荷效果近似，但整體模型受軌道弧度的影響，斜支撐上受到彎矩增大。由表1還可以看出，分荷斜撐軸向壓力較大，彎矩值很小，可以不用考慮，可將分荷斜撐作為軸心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)。方案3和方案5對(duì)比表明，整體式模型和局部獨(dú)立模型計(jì)算的分荷效果基本相同，但在整體模型中，分荷斜撐的彎矩明顯增大。

3分荷效果的主要影響因素

3．1斜支撐與柱夾角的影響圖5為斜支撐與柱子的夾角α從30°變化到60°變化，斜撐分荷效果系數(shù)λ隨之變化情況?？梢钥闯觯S著角度的增大，斜支撐分擔(dān)荷載減小。在30°到45°時(shí)，λ減小得略緩，當(dāng)超過(guò)45°后，λ急劇減小。當(dāng)α為60°時(shí)，分荷效果系數(shù)不足0.3。采用上述截面尺寸的柱、分荷支撐和連梁時(shí)，分荷效果系數(shù)λ與夾角α的擬合關(guān)系式參見(jiàn)式(1)。

3．2斜支撐投影與軸線水平夾角的影響旋轉(zhuǎn)平移工程中，分荷支撐下的移動(dòng)支座應(yīng)和弧形軌道重合，柱前后分荷支撐并非圖1所示雙軸對(duì)稱形式，而是受該柱所在軌道限制，與軸線有一定的偏轉(zhuǎn)角。設(shè)前后分荷中心線水平投影與橫向軸線的夾角為θ(圖6)，分荷效果系數(shù)λ隨夾角θ的變化曲線參見(jiàn)圖7。分析結(jié)果表明，隨軌道曲率的大，斜支撐分荷效果明顯降低。當(dāng)斜支撐相對(duì)托架旋轉(zhuǎn)14°時(shí)，分荷效果僅達(dá)到28.8%，效果很不明顯。所以當(dāng)軌道曲率較大時(shí)，在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意分荷效果的降低現(xiàn)象，可采用較小的α以取得較好的分荷效果。

3．3斜支撐截面尺寸的影響為考察斜支撐面積增減對(duì)分荷效果的影響，設(shè)斜支撐截面與柱面積比用γA表示。分析表明，分荷效果系數(shù)λ隨截面尺寸的增大，截面積比γA減小近似成線性增長(zhǎng)，但變化幅度不大(圖8)。當(dāng)支撐截面尺寸從350mm×350mm增大為500mm×500mm，面積增大約一倍，γA由0.218增大至0.446，λ從0.48增長(zhǎng)至0.53，增加約10%。擬合關(guān)系式為:λ=0.3γA+0.41?？梢?jiàn)，通過(guò)增大斜撐截面尺寸不是提高分荷效果的有效方法。

3．4水平連梁的截面尺寸與高寬比本工程中下托架截面選用400mm×450mm，圖9為保持托換結(jié)構(gòu)水平連梁截面高寬比不變、λ隨連梁與柱子面積比γB的變化曲線。由圖9可以看出，隨著水平連梁截面尺寸減小，分荷效果略有增加，但并不明顯。圖10為當(dāng)保持托架連梁截面面積不變，變化截面的高寬比h/b時(shí)λ的變化情況?？梢钥闯觯S著高寬比的增大，斜支撐分擔(dān)的荷載在減小，柱下支座分擔(dān)荷載增大，但變化值較小。上述現(xiàn)象的原因是連梁剛度較小時(shí)，分荷支撐與連梁交接處產(chǎn)生的向上的豎向位移較大，斜支撐軸力增大，傳力效果略好。需要特別注意，連梁需同時(shí)承擔(dān)豎向荷載和房屋移動(dòng)時(shí)的水平荷載，用增大梁高、減小梁寬的方法提高分荷效果并不可取。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)適當(dāng)增大連梁截面，以增強(qiáng)托換結(jié)構(gòu)整體性。

3．5移動(dòng)過(guò)程中水平力的影響以彈簧支座模擬移動(dòng)支座，建立整體托架模型，將平移過(guò)程中水平動(dòng)力和移動(dòng)支座摩擦反力施加在托架相應(yīng)位置，施加水平力后的分荷效果參數(shù)計(jì)算結(jié)果列入表2中。由表2和表1方案5中數(shù)據(jù)對(duì)比可知，兩者相差不大。

4結(jié)論

通過(guò)對(duì)濠景大廈旋轉(zhuǎn)平移工程多支撐分荷結(jié)構(gòu)分荷效果的分析，可得出以下結(jié)論。1)在旋轉(zhuǎn)平移工程中采用分荷結(jié)構(gòu)是可行的。2)在計(jì)算分荷結(jié)構(gòu)內(nèi)力時(shí)，宜采用上部結(jié)構(gòu)與軌道協(xié)同分析方法，以取得較好的計(jì)算精度。整體模型與單柱模型相比，計(jì)算分荷效果差別不大，但單柱分析時(shí)斜支撐彎矩計(jì)算結(jié)果明顯偏小。3)構(gòu)件設(shè)分荷支撐可近似按軸心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)。4)斜支撐與柱豎向夾角、與軸線的水平夾角對(duì)分荷效果影響較大，設(shè)計(jì)時(shí)，建議取較小的豎向夾角，且不宜超過(guò)45°。斜支撐和連梁截面尺寸、是否施加水平力對(duì)分荷效果影響不大。

作者：曹兆娜張芬芬王偉單位：河海大學(xué)土木與交通學(xué)院