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基于midas的施工过程模拟分析


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技术标书

3. 一、施工步骤划分,计算内容及荷载取值 施工步骤划分, 1. 施工步骤的划分

算法及荷载概述 根据施工顺序,本公司采用 MIDAS/GEN 进行施工阶段模拟分析,计算模型为一整体模型,

按照施工步骤将结构构件、支座约束、荷载工况划分为若干个组,按照施工步骤、工期进度进 根据施工总进度计划及主体结构施工方案,将整个施工过程划分为 12 个步骤来进行施工模 行施工阶段定义,程序按照控制数据进行分析。在分析某一施工步骤时,程序将会冻结该施工 拟分析,以外筒每两个竖向分段节点间距(每 6 层)作为一个施工步骤,核心筒在比外筒存在 步骤后期的所有构件及后期需要加载的荷载工况,仅允许该步骤之前完成的构件参与运算,例 一定高差的前提下与外筒同步施工,楼板施工滞后外筒施工 6 个结构层,具体如下表所示。 如第一步骤的计算模型,程序冻结了该步骤之后的所有构件,仅显示第一步骤完成的构件(内 施工步骤 Stage1 Stage2 Stage3 Stage4 Stage5 Stage6 Stage7 Stage8 Stage9 Stage10 Stage11 Stage12 2. 计算内容及原因 计算各施工阶段结构变形的变化和发展过程。 计算荷载主要考虑结构自重和楼面恒载、施工活荷载、幕墙结构自重,以及塔吊附着力等 由于施工顺序和加载条件不同,实际施工的建筑物的受力情况与建立整个模型后进行结构 分析的分析结果是不同的。导致产生这些误差的原因可大致分为两点: (1)对整个建筑物的模 型同时施加荷载时,所施加的荷载会被传递到刚施工的上部楼层,这与实际施工条件不同,因 此会产生误差。 (2)在各施工阶段的荷载会导致竖向构件的不同收缩。因此必须进行施工阶段 二、施工过程变形分析 施工过程变形分析 变形 的变形,指导现场施工,确保施工阶段的安全。 每一施工过程中的分项工程,其中包括 X、Y、Z 三个主轴方向上的位移值(DX,DY,DZ) , 将以图解形式详细描述。 的影响。幕墙结构仅考虑 F30 层以下,即结构封顶之前施工完成的部分。楼面恒载为楼板自重, 施工活荷载为 1.0kN/m2。内爬塔吊附着力将按照塔吊爬升和附着工况,在分析过程中逐步改变 加载位置。 核心筒 (楼层) F9 F15 F20 F26 F31 F37 F43 F48 F54 F60 完成 — — 外筒 (楼层) F2 F8 F14 F19 F25 F30M F36 F42 F47 F53 F59 屋顶 楼板 (楼层) — — F2 F8 F14 F19 F25 F30M F36 F42 F47 F53 屋顶 幕墙 (楼层) — — 完成状态下的结构内力和变形,在下一阶段程序会根据新的变形对模型进行调整,从而可以真 — — 实地模拟施工的动态过程。 — — 计算模型完全按照结构招标图建立,所有构件的截面、材质与招标图一致。 — — — — — — F2 F8 F14 F19 F25 F30M 筒第一节) ,参与运算的也只有内筒第一节,计算完成显示计算结果时,同样按照每一步骤完成 情况进行显示。计算过程采用考虑时间依从效果(累加模型)的方式进行分析,得到每一阶段

计算模型

中建三局建设工程股份有限公司

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1、第 1 步(stage1) 核心筒施工至 F9 层,外筒施工至 F2 层,楼板尚未开始施工。

X-方向位移图(DX)

Y-方向位移图(DY)

Z-方向位移图(DZ)

X 方向最大变形 DX 为-0.22mm,Y 方向最大变形 DY 为 0.23mm,Z 方向最大变形 DZ 为-2.31mm,均在允许范围内。

2、第 2 步(stage2) 核心筒施工至 F15 层,外筒施工至 F8 层,楼板施工至 F2 层。

X-方向位移图(DX)

Y-方向位移图(DY)

Z-方向位移图(DZ)

X 方向最大变形 DX 为-0.95mm,Y 方向最大变形 DY 为 0.94mm,Z 方向最大变形 DZ 为-16.84mm,均在允许范围内。

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3、第 3 步(stage3) 核心筒施工至 F20 层,外筒施工至 F14 层,楼板施工至 F8 层。

X-方向位移图(DX)

Y-方向位移图(DY)

Z-方向位移图(DZ)

X 方向最大变形 DX 为 1.91mm,Y 方向最大变形 DY 为 1.70mm,Z 方向最大变形 DZ 为-17.98mm,均在允许范围内。

4、第 4 步(stage4) 核心筒施工至 F26 层,外筒施工至 F19 层,楼板施工至 F14 层。

X-方向位移图(DX)

Y-方向位移图(DY)

Z-方向位移图(DZ)

X 方向最大变形 DX 为 3.59mm,Y 方向最大变形 DY 为-2.94mm,Z 方向最大变形 DZ 为-20.05mm,均在允许范围内。

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5、第 5 步(stage5) 核心筒施工至 F31 层,外筒施工至 F25 层,楼板施工至 F19 层。

X-方向位移图(DX)

Y-方向位移图(DY)

Z-方向位移图(DZ)

X 方向最大变形 DX 为 5.25mm,Y 方向最大变形 DY 为-4.59mm,Z 方向最大变形 DZ 为-22.23mm,均在允许范围内。

6、第 6 步(stage6) 核心筒施工至 F37 层,外筒施工至 F30M 层,楼板施工至 F25 层。

X-方向位移图(DX)

Y-方向位移图(DY)

Z-方向位移图(DZ)

X 方向最大变形 DX 为 6.90mm,Y 方向最大变形 DY 为-6.65mm,Z 方向最大变形 DZ 为-25.04mm,均在允许范围内。

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7、第 7 步(stage7) 核心筒施工至 F43 层,外筒施工至 F36 层,楼板施工至 F30M 层,幕墙插入施工,并施工至 F2 层。

X-方向位移图(DX)

Y-方向位移图(DY)

Z-方向位移图(DZ)

X 方向最大变形 DX 为 9.23mm,Y 方向最大变形 DY 为-9.04mm,Z 方向最大变形 DZ 为-27.69mm,均在允许范围内。

8、第 8 步(stage8) 核心筒施工至 F48 层,外筒施工至 F42 层,楼板施工至 F36 层,幕墙施工至 F8 层。

X-方向位移图(DX)

Y-方向位移图(DY)

Z-方向位移图(DZ)

X 方向最大变形 DX 为 11.97mm,Y 方向最大变形 DY 为-11.77mm,Z 方向最大变形 DZ 为-30.27mm,均在允许范围内。

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9、第 9 步(stage9) 核心筒施工至 F54 层,外筒施工至 F47 层,楼板施工至 F42 层,幕墙施工至 F14 层。

X-方向位移图(DX)

Y-方向位移图(DY)

Z-方向位移图(DZ)

X 方向最大变形 DX 为 15.33mm,Y 方向最大变形 DY 为-15.02mm,Z 方向最大变形 DZ 为-34.30mm,均在允许范围内。

10、

第 10 步(stage10)

核心筒施工至 F60 层,外筒施工至 F53 层,楼板施工至 F47 层,幕墙施工至 F19 层。

X-方向位移图(DX)

Y-方向位移图(DY)

Z-方向位移图(DZ)

X 方向最大变形 DX 为 18.98mm,Y 方向最大变形 DY 为-18.64mm,Z 方向最大变形 DZ 为-39.32mm,均在允许范围内。

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11、

第 11 步(stage11)

核心筒全部完成,外筒施工至 F59 层,楼板施工至 F53 层,幕墙施工至 F25 层。

X-方向位移图(DX)

Y-方向位移图(DY)

Z-方向位移图(DZ)

X 方向最大变形 DX 为-22.46mm,Y 方向最大变形 DY 为 22.29mm,Z 方向最大变形 DZ 为-43.67mm,均在允许范围内。

12、

第 12 步(stage13)

核心筒已完成,外筒及楼板施工全部完成,幕墙施工至 F30M 层。

X-方向位移图(DX)

Y-方向位移图(DY)

Z-方向位移图(DZ)

X 方向最大变形 DX 为-28.72mm,Y 方向最大变形 DY 为 26.33mm,Z 方向最大变形 DZ 为-46.89mm,均在允许范围内。

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四、结论 根据从以上施工过程的动态模拟分析的计算结果可以得出以下的基本结论: 通过采用 MIDAS/Gen 软件,真实地模拟了施工的动态过程,保证了施工过程的连续性与真 实性。经过 12 个施工阶段累加模型的方式进行施工过程分析,竣工状态与设计状态基本吻合, 满足设计和规范要求。在整个施工过程及终结状态下,结构的变形及应力均在允许范围内,符 合设计意图及设计要求,说明本公司的施工方案是合理并且安全可行的。

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