謝棟明，王浩偉

(福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院工程技術(shù)系，福州 350002)

0 引言

隨著建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工水平的不斷提高，高層建筑結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)得到廣泛應(yīng)用。但高層建筑發(fā)展帶來了各類問題，例如：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工組織、計(jì)算理論等，類似問題的日益突出使得我們迫切需要完善計(jì)算理論，在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新和提升，使其適應(yīng)現(xiàn)代高層建筑的設(shè)計(jì)發(fā)展進(jìn)程；對(duì)混凝土基本特性的研究很重要，徐變和收縮是混凝土主要基本性質(zhì)之一，使用有限元分析軟件Midas/gen對(duì)高層建筑施工過程進(jìn)行模擬，通過對(duì)高層結(jié)構(gòu)徐變收縮效應(yīng)的數(shù)據(jù)分析，證明施工階段的混凝土徐變收縮因素對(duì)高層結(jié)構(gòu)的重要影響。

1 高層建筑施工階段的徐變收縮研究現(xiàn)狀

20世紀(jì)90年代至21世紀(jì)初期，由鋼與鋼筋混凝土組成的框架核心筒結(jié)構(gòu)的發(fā)展，帶動(dòng)了超高層建筑的發(fā)展，例如：2008年初建成的上海環(huán)球金融中心高達(dá)492 m，是當(dāng)時(shí)世界上極具標(biāo)志性的超高層建筑，包括2008年末建成的阿聯(lián)酋迪拜塔，更是以818 m的高度成為了世界第一高樓[1]。

國外學(xué)者Pan L B，Liu P C和Bakoss S L[2]提出基于結(jié)構(gòu)荷載和混凝土徐變收縮的離散化思想，能計(jì)算高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)長期的豎向變形；鄧志恒[3]教授在施工過程中考慮高層建筑結(jié)構(gòu)的收縮徐變效應(yīng)及混凝土彈性模量變化等情況，得出施工階段結(jié)構(gòu)豎向承重構(gòu)件的應(yīng)變表達(dá)式，通過算例分析論證混凝土收縮徐變對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的重要影響；國內(nèi)學(xué)者黃國興、惠榮炎等[4]人整理編寫的《混凝土徐變與收縮》一書涵蓋了近20年來混凝土徐變收縮方面進(jìn)行的大量試驗(yàn)研究成果，為多層建筑的分析及設(shè)計(jì)提供了混凝土材料的特性參照。

2 高層建筑分析方法及有限元建模

2.1 高層建筑框筒結(jié)構(gòu)有限元分析法

三維桿件空間分析法[5]將高層建筑近似地看做空間桿系系統(tǒng)，分析時(shí)主要使用理論構(gòu)架完整的位移法，輔以計(jì)算機(jī)的高效運(yùn)算，能夠提高計(jì)算的精度和效率，而使用有限元軟件能夠模擬施工階段，定義材料的時(shí)間依存特性，分析結(jié)構(gòu)處在施工期內(nèi)所受到的材料特性的影響[6]。

兩人笑著分開。辛娜起身去浴室，王樹林就看見了那塊快要消退的青痕，雞蛋大小，在屁股上。王樹林忍不住說，屁股上誰咬的？

2.2 工程概況

本文高層建筑屋面高度為245 m，位于8度抗震設(shè)防地區(qū)；地上建筑層數(shù)60層，首層層高9 m；標(biāo)準(zhǔn)層高4.2 m；塔樓平面尺寸為41.6 m×41.6 m；鋼筋混凝土核心筒尺寸為21.6 m×21.6 m；高層建筑的3個(gè)結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層分別為17層、34層及51層，能有效提高結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度。通過加大邊框梁和控制內(nèi)框梁來減小結(jié)構(gòu)剛度和抗剪承載力的突變。

式中：φ(t，t0)為加載齡期t0，計(jì)算考慮齡期t的混凝土徐變系數(shù)；φ0為名義徐變系數(shù)；βc為徐變隨時(shí)間發(fā)展的系數(shù)；φRH為環(huán)境相濕度修正系數(shù)；β(fcm)為混凝土強(qiáng)度修正系數(shù)；β(t0)為加載齡期t0的修正系數(shù)；βc(t-t0)為徐變進(jìn)程時(shí)間函數(shù)；RH為構(gòu)件環(huán)境相對(duì)濕度；h為構(gòu)件名義尺寸；h0取值為100 mm；fcm為28 d齡期混凝土平均抗壓強(qiáng)度；fcm0為加載齡期時(shí)的混凝土抗壓強(qiáng)度；t0為混凝土開始收縮齡期。

2.3 高層結(jié)構(gòu)建模

高層建筑的地上主要結(jié)構(gòu)體系包括鋼筋混凝土巨柱、鋼筋混凝土核心筒、框架梁、樓板，抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系由外框架與核心筒共同組成，利用Midas/gen建立的模型如圖1所示，周邊布置24根鋼筋混凝土巨柱，對(duì)結(jié)構(gòu)整體起主要支撐作用，結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層的設(shè)置更是提高了該建筑的整體性，根據(jù)施工模擬過程中的構(gòu)件主要受力部位、變形差調(diào)整其桁架的布置(施工階段施加的恒荷載—Constant load，施工階段樓面施加的施工荷載—Construction load和使用階段活荷載—Live load以及樓面上的施工荷載—CLF1與CLF2)。

虛擬水理論的提出，為區(qū)域農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的合理優(yōu)化提供了新的視角。以自治區(qū)種植業(yè)“十三五”規(guī)劃發(fā)展為依據(jù)，設(shè)定不同的情景，從虛擬水戰(zhàn)略對(duì)生態(tài)環(huán)境、水資源消費(fèi)和社會(huì)環(huán)境正反方面的影響進(jìn)行分析。

(a)立面圖

3 混凝土徐變與收縮的分析方法

考慮混凝土徐變收縮因素引起的變形，采用JTG3362—2018《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》[7]提供的徐變系數(shù)理論公式計(jì)算。即計(jì)算收縮徐變常用的CEB-FIP模型?；炷恋男熳兿禂?shù)為：

φ(t，t0)=φ0βc(t-t0)=φRHβ(fcm)β(t0)βc(t-t0)，

(1)

(2)

(3)

構(gòu)件截面及材料的選用；鋼筋混凝土巨柱，1 500 mm×1 500 mm；鋼筋混凝土核心筒，1000～450 mm厚；框架梁，600×900 mm鋼筋混凝土梁；樓面梁，300 mm×600 mm鋼筋混凝土梁；樓板，100 mm厚鋼筋混凝土板；框架梁與核心筒均鉸接。

式中：t為混凝土的齡期；ts為混凝土開始收縮時(shí)的齡期；εcs(t，ts)為t時(shí)刻的收縮應(yīng)變；εcs0(t，ts)為名義收縮系數(shù)；βsc由水泥品種決定，慢硬水泥取4，普通水泥和快硬水泥取5，而快硬高強(qiáng)水泥取8；βRH為環(huán)境相對(duì)濕度修正系數(shù)，βs(t-ts)為收縮進(jìn)程時(shí)間函數(shù)；Ac為構(gòu)件的橫截面面積；u為與大氣接觸的截面周長。

根據(jù)工程施工方案：1)施工計(jì)劃，標(biāo)準(zhǔn)層為7 d/層，結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層為15 d/層；2)框架部分施工與核心筒同步；3)將該高層建筑分為6個(gè)施工階段，地上主體結(jié)構(gòu)為60層，每個(gè)施工階段的施工層數(shù)為10層，時(shí)間70 d，其中CS2、CS4階段78 d，CS6階段79 d，地上主體完工預(yù)計(jì)為445 d。

選取CS1階段和CS6階段的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。運(yùn)算分析后，分離出徐變收縮荷載工況和合計(jì)荷載工況，內(nèi)力選擇y方向彎矩My，以等值線形式顯示；定義時(shí)恒荷載與活荷載系數(shù)均取1.2，徐變與收縮系數(shù)均取1.35。具體見表1。

(4)

(5)

(6)

(7)

混凝土收縮應(yīng)變計(jì)算公式如下：

4 計(jì)算分析

εcs(t，ts)=εcs0(t，ts)βs(t，ts)，

浮選油的沸點(diǎn)是180～220 ℃，水的露點(diǎn)75 ℃，要冷凝油和水必須控制轉(zhuǎn)鼓表面溫度在40 ℃以下，也就是說在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)通入常溫冷水或冷空氣，將水和油同時(shí)冷凝下來，并且同時(shí)流入同一個(gè)接液桶，油從上面的溢流管流出，水從下面的虹吸管控制液面線的高度虹吸出，這樣油和水就分別得以回收，浮選油可以返回使用。

4.1 混凝土徐變收縮在不同階段影響分析

步行穿越調(diào)查法還可評(píng)估員工與顧客對(duì)服務(wù)體驗(yàn)與傳遞方面存在的差距，員工在工作環(huán)境中對(duì)設(shè)施或服務(wù)的敏感性降低，顧客對(duì)細(xì)微的變化可以覺察，這種按照顧客意見實(shí)施的調(diào)查更符合實(shí)際，運(yùn)用在酒店、景區(qū)、衛(wèi)生服務(wù)機(jī)構(gòu)可有效判斷以提升服務(wù)質(zhì)量。

一個(gè)項(xiàng)目的管理水平對(duì)建設(shè)項(xiàng)目績效的高低有著決定性的因素，這就要求各方積極的進(jìn)行配合，對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的質(zhì)量負(fù)責(zé)。監(jiān)理工程師是協(xié)調(diào)各方工作的橋梁，所以在一個(gè)建設(shè)項(xiàng)目當(dāng)中，監(jiān)理工程師應(yīng)該積極的進(jìn)行組織和協(xié)調(diào)，使各個(gè)參與方能夠積極的履行自己的義務(wù)，從而在保證工程建設(shè)項(xiàng)目順利開展的同時(shí)，縮短建設(shè)工期，增加投資的效益。

表1 兩階段、不同荷載工況下的彎矩值

從CS1施工階段至CS6階段的徐變收縮荷載工況下的彎矩值平均增量為659.9 kN·m，合計(jì)荷載工況下的彎矩值平均增量為993.5 kN·m。徐變收縮荷載工況下的增量，占合計(jì)荷載工況下的增量的66.4%，該值能夠用于衡量混凝土徐變收縮對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響程度，顯然該占比論證了研究混凝土徐變收縮對(duì)于該高層結(jié)構(gòu)影響的重要性及必要性。

4.2 混凝土徐變收縮對(duì)鋼筋混凝土巨柱的影響

外邊框四面巨柱的布置如圖1(b)所示，取巨柱RCC1～RCC6的變形數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，柱的變形主要由各層分配的樓面荷載所致，另外，核心筒變形通過梁傳遞給柱，并導(dǎo)致了梁的內(nèi)力重分布。

RCC1～RCC6的具體變形值以及徐變、收縮變形占總變形的比值詳見表2，分析結(jié)果表明，混凝土徐變收縮的作用對(duì)豎向構(gòu)件的影響是隨樓層高度的增加而增大的。

通過以上分析，建構(gòu)主義文化給我們展現(xiàn)了人類社會(huì)發(fā)展過程中的文化影響下的社會(huì)狀態(tài)，使我們了解到了現(xiàn)代世界的穩(wěn)定性，同時(shí)也向人類指明了光明的前景，雖然存在一定的主體性，但我依然相信在未來世界體系的發(fā)展過程中會(huì)誕生出新的更為合理的國際關(guān)系理論。

2018年家道家政與各地人社、工會(huì)、婦聯(lián)、商務(wù)等單位合作，將高頻率舉辦家政服務(wù)（育嬰師）培訓(xùn)暨就業(yè)安置行動(dòng)作為人力資源拓展的主要渠道。培訓(xùn)內(nèi)容包括：母嬰護(hù)理常識(shí)、產(chǎn)婦保健與日常生活護(hù)理、母乳喂養(yǎng)與人工喂養(yǎng)、新生兒洗澡、新生兒撫觸實(shí)操技能指導(dǎo)及訓(xùn)練、新生兒護(hù)理與保健基礎(chǔ)知識(shí)及異常情況的鑒別處理等。

表2 RCC1～RCC6于施工完成階段變形值及比值

從表2中能夠明顯看出，鋼筋混凝土巨柱的收縮變形則占總變形13.1%，徐變變形占總變形的23.6%，彈性變形占總變形的63.3%，鋼筋混凝土巨柱的平均變形值約為27.22 mm，最大豎向位移約為27.49 mm。

該高層結(jié)構(gòu)的豎向變形會(huì)呈現(xiàn)出魚腹?fàn)钭兓?guī)律[8]，施工模擬過程中的層間豎向變形僅受上部荷載的影響；施工初期的樓層數(shù)較少，所以豎向變形較??；施工后期的頂部樓層施工時(shí)間晚，承受的上部荷載小，所以豎向變形也較??；CS3、CS4階段的中部樓層對(duì)應(yīng)的上部荷載及下部樓層數(shù)量都很大，所以處在中部的31層是該建筑豎向變形最大的地方。

4.3 混凝土徐變收縮對(duì)框架柱與核心筒的豎向變形差分析

分析混凝土巨柱和剪力墻的豎向變形差，考慮到外圍框架柱布置的規(guī)律較接近，取巨柱RCC2和剪力墻SW1的變形數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，圖2為徐變收縮荷載工況及合計(jì)荷載工況下的頂層結(jié)構(gòu)位移等值線圖。

本文在建立高層結(jié)構(gòu)模型時(shí)，定義的混凝土等級(jí)是C80，其抗壓強(qiáng)度為800 00 kN/m2，且在四角邊柱與內(nèi)筒的連接上布置了300 mm×600 mm的梁，核心筒變形通過梁傳遞給柱，使框架梁產(chǎn)生了內(nèi)力重分布，減少各層柱的受力，所以柱的整體變形較小，結(jié)構(gòu)層的墻柱豎向總變形差值為1.5 mm，而由混凝土徐變收縮所引起的變形差為0.5 mm，占總變形差值的1/3，對(duì)構(gòu)件的影響很大。

(a)徐變收縮荷載工況下

4.4 超高層建筑結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層及層間桁架的設(shè)置

由于墻柱間的豎向變形差隨施工樓層的增高而增加，將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)墻柱構(gòu)件出現(xiàn)裂縫、框架梁內(nèi)彎矩增加，所以建立模型時(shí)，根據(jù)GB 50045—95《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》及GB 50016—2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中的要求而設(shè)置了三道結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性；并于加強(qiáng)層的結(jié)構(gòu)豎向上布置伸臂桁架，用以降低核心筒的傾覆力矩，提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度；利用上下弦桿設(shè)置使伸臂桁架能連續(xù)傳力；于首層和避難層的周邊設(shè)置腰桁架，其斜撐布置形成的外圍桁架形式用以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性和抗震性能；由于外圍桁架承擔(dān)大部分傾覆力矩，能有效抵抗地震作用造成的連續(xù)倒塌[9]。

5 結(jié)語

通過分析梁單元彎矩值增量的占比，論證研究混凝土徐變收縮對(duì)高層結(jié)構(gòu)影響的重要性；對(duì)高層結(jié)構(gòu)的收縮徐變分析是以施工階段為基礎(chǔ)進(jìn)行模擬的，徐變收縮工況下鋼筋混凝土巨柱的變形結(jié)果表明，混凝土徐變收縮對(duì)高層結(jié)構(gòu)的影響不可忽略，且該影響是隨樓層高度增加而增大的。分析施工階段柱的變形，得到徐變收縮作用引起的變形占總變形的比值較大，其對(duì)高層結(jié)構(gòu)的影響較大。由徐變收縮作用引起的墻、柱豎向變形差占合計(jì)荷載工況下的墻、柱總變形差的1/3，所以不可忽視墻、柱間豎向變形差對(duì)高層結(jié)構(gòu)構(gòu)件的影響，可見頂部樓層的構(gòu)件應(yīng)加強(qiáng)配筋布置，且應(yīng)重視避難層的桁架布置，增設(shè)的伸臂桁架和外圍腰桁架應(yīng)符合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，才能有效地控制墻柱間的豎向變形差，減少梁內(nèi)彎矩，抑制構(gòu)件出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象，增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)整體性。