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塔架式钢烟囱动力特性分析


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2 ? 2  

第3 9卷 第 6期  2013年 2月      

山  西  建  筑 
S HANXI ARCHI ECTURE      I

Vo . 9 N .   13   o 6 F b. 201   e   3

文章编号 :0 9 6 2 ( 0 3 0 — 0 2 0  10 —8 5 2 1 ) 60 2 -4

塔 架 式 钢 烟 囱 动 力 特 性 分 析 
李 铭 


卜军华  孙 冲 
602 ) 10 1 

(. 1 濮阳职业技术学院建筑 工程系 , 河南 濮 阳 4 7 0  2 信息产业电子 第十一设计研究院科 技工程股份有限公司, 500 . 四川 成都

要: 结合具体 工程 实例 , 利用有限元软件 A S S 对塔架式钢烟 囱结构 整体 动 力特性 与只考虑塔架和 只考 虑烟 囱与楼板相互  NY,

作 用两种情况进行对 比研究 , 研究结 果表 明 : 计算模 型能真 实地反映塔架 、 囱与楼板 之间的相 互协调、 整体 烟 互相 制约 的作 用 , 较  好的反 映了塔架式钢 烟囱结构 的真实动 力特性 ; 建议在设计 中考虑烟 囱、 塔架 与楼板 的相互作用。   关键词 : 塔架式钢烟囱 , 力特性 , 动 模态分析 , 有限元软件 
中 图分 类号 : U 1 .  T 3 13 文 献标 识 码 :  A

钢烟囱包 括 自立式 、 拉索式和塔架式三 种形式 。塔架 式钢烟  烟囱要求抗震级别为抗震 I类 。烟 囱主体 由厚度 1  的复 合  2mm 囱属高耸结构 , 其正 常使用 的极 限状 态 和承载 能力 的极 限状 态 , 钢板卷简焊接而成 , 内径为 22m,   筒 .  通过螺栓连接到标高 3 .0m 56    

基本 都由横向荷载控制 , 而风 、 等横 向荷 载都带 有明显 的动  钢筋混凝土台座上 , 地震 塔架 由普通碳素钢或低合金钢焊接而成 , 呈八  力效应。分析塔架 的动力 响应属 于大 型结构 的弹性问题 , 要直接  边形 , 塔架 的底面外接圆直径 3 3m, .  顶面外接圆半径 25m, .  与混 
从基本方程求解往往很 困难 , 若要 考虑 烟 囱、 架 与楼板 的整体  凝土台座采用铰接 支座 。塔架与烟 囱的连 接点采用滑 动支座 , 塔 模  动力响应则更 为困难。随着计算机在 工程实践 中的广泛应 用 , 使  型 见图 1  。
全面深入研究塔架结构的动力响应成为 可能。 目前 , 塔架结构 的 

线性动力响应的理论已相对 比较成熟 , 所以 国内外研 究的重 点都  集 中在非线性动力响应 、 计算方法 和计 算机分析 的实现上 J 。作 
为研究动力响应的基础 , 分析结构 的动 力特性 即模态 分析也 受到 

了国内外不少学者的重视 。本文采用有 限元 分析方法 , 利用 大型  有 限元软件 A S S对所选结构进行模 态分析 。本 文以某工 程塔  NY 架式八边形及 四边 形钢 烟 囱为 例 , 用烟 囱、 架和楼 板 的整体  采 塔 模 型, 利用大型有 限元分 析软 件 A S 5研 究其 动 力特性 。分 析  NY 中, 由于烟囱和塔架的几何非线性 效应及结构 阻尼对 自振频 率影  响甚小 , 为简化计算 , 在求解时忽略其影响 。  
图 1 钢烟 囱模型 

1 工程概 况   

2 分析原 理 

某 钢烟 囱位 于屋顶标高 3 .0m楼板 台座上 , 2.0m。钢  2 1 模 型 的 选 取   5 6  高 59  .
】 … ,… 】 …   … 】… ,… 】 … 】H … 】 

要是预应力混凝 土海 洋结构 和核 与非核 压力容 器。在预应 力混  4 结语  凝土海洋结构方面 的使 用 如海洋石 油钻探 平 台、 海下 储油 罐、 防  随着我国在预应 力混凝 土设计 、 制作 、 工及 原材料 等 方面  施 浪堤 、 海上机坪 、 浮式海 岸码头 , 海水 温差 发 电站 , 底矿 物开采  不断取得新的技术 突破 , 海 相信在不久 的将 来 , 应力混凝 土 技术  预 平 台, 大型海洋运输驳船等 。在核与非核 压力容器方 面的使 用如  将会被应用到更为广泛的领 域 , 更好的 为社 会生产和人们 的生活  核 电站反应堆 、 预应 力混 凝土压 力容器 及安 全壳 , 低温液 化天 然  服 务 。   气储罐等。随着预应力 混凝 土使用领 域 、 围不 断扩 大 , 范 亟待 开  参 考 文 献 :   发研究新型预应力混凝土原材料 , 未来新型预应力混凝 土筋 应是  [ ] 李国平. 应力混凝 土结构设计 原理 [ . 1  预 M] 北京: 民 交通  人 强度高 、 自重轻 、 弹性模量大的聚碳纤维 、 玻璃纤维 和聚酯纤 维类 
出版 社 .0 0  21.

非金属预应力混凝土筋。随着我 国改革 开放 的深入 , 法制 与技术  [ ] 于 航. 2  浅析预 应 力混凝土在我 国房屋 建筑 中的应用和发  立法和管理制度的完善 , 市场竞争 机制的发育 以及 建筑市场 的逐  展 [ ] 商品与质量 ,00 1 )6 — 8 J. 2 1 (5 :56 .   步规范化 , 预期 我国预应力混凝 土工艺技术在今后 也必将会 取得  [ ] 刘永颐. 望 2 世 纪 中国的预应 力混凝 土技术 [ .   3  展 1 A] 中国
较 大进 展 。  

土木工程 学会 第八届年会论文集[ ] 19 . C .9 8  

Dic s i n o  h   h r c e itc   n   p l a o   fp e sr s e   o c ee s u so   n t e c a a t rs s a d a p i t n o   r -t e s d c n r t   i ci
Q   in -in   G     XU   e —ig IQ a gqa g U Qi E W nqn  

( h eo  i r耽   ah i ae Cne ac r e   idCm a y T i a  30 1 C i ) TeYlw Rv l e za  t osr nyPo c Hmt  o p n , ay n 00 , hn   W r v jt e u 0 a
Ab ta t h sp p r ea o ae  h   o c p   n   lsi c t n o   r —t s e   o ce e u sr c :T i a e  lb rt d t e c n e t a d ca sf ai   fp esr s d c n r t ,s mma ie  h   d a t g s a d ds d a tg s o  r —   i o e rz d t e a v n a e   n   ia v n a e   f p e  
s e s d c n rt ,a d d s rb d t e a p ia in a d d v lp n  f r —t s e   o c ee rv d d tc nc ls p o fr te p p l r ai n a d t se   o c ee n   e c e  h   p l t   n   e eo me t   e s e s d c n rt ,p o i e  e h ia  u p  ̄ o h   o u a z t   n   r i c o op r i o a p iai n o   r —t se   o c ee tc n l g . p l t   f esr s d c n rt e h oo y  c o p e Ke   r s r -t s e   o c ee, h rc e si ,a p c o y wo d :p e s e s d c n r t c aa tr t r i c p h  ̄in,d v lp n   e eo me t

收 稿 日期 :0 2 1 -   2 1 —21 4 作者简介 : 铭 (9 3 , 助教 ; 卜 李 18 一) 男,   军华 (9 6 , , 18 .) 男 工程师 ; 孙

冲 (96 , , 18 一) 男 工程师 

第0 13年 6期  9卷 2 3   第 2月    



铭等 : 架式钢烟 囱动力特性分析  塔
dt 一 肘)=   e(     0

?2   3?
() 8 

在 进行塔架结构 动力特性分析时 , 若侧 重整体 振型模态 , 用  则 空间桁架模 型既便 于计算 , 也有相当高的精度 , 若着重研究塔架 结 

对其求解 , 就可以得到系统的固有频率和振型 。  

构的局部振型模 态或 与整体模 态的耦合 振型 , 应采用 混合单 元  3 AN Y 则   s S模 态 分析  模型或空间刚架模型计算  。本文重 点分析烟 囱、 架和楼板 整  ] 塔

体模态的耦 合振型 , 由于该结构位于厂房屋 顶 , 等多种 因 并且 风载   素外载荷产生的弯矩 对结构 的变形 和应 力有较 大影响 , 因此采 用 
空间刚架结构( 梁单元 ) 建立塔 架结构 的有 限元模 型更符 合  全 来
实际情况。  

3 1 模 型 的建 立  .

塔架单元采用 A S S提 供 的梁 单元 B a 4 em NY em 。B a 4是一 种  可用 于承受拉 、 、 、 压 弯 扭的单轴受力单 元。这种单 元在每个节 点  上 六个 自由度 : Yz  , ,三个方 向的线位移 和绕 ,, Y 三个轴 的角  位移 , 可用于计 算应力硬化及大变形 的问题 。通过 一个相容切 线 

2 2 基 本假 定  .
1 单元为截 面延 长度不 变的长 杆 。2 材 料均 为各 向 同性 的  ) )

刚度矩 阵的选项用来 考虑 大变形 ( 有限旋转 ) 的分析 。其 中, 主钢  烟 囱 的塔架 根据 各截 面特 征与 尺寸 的不 同 , 相应 设置六 组实 常 

2 3 有 限元分析 理 论    . 剖

弹性体 。3 不考虑单元 的局部 屈 曲。4 结构 可 以大位 移和大 转  ) ) 数, 空气热交换器拔风钢烟 囱的塔架设 置五组 实常数 。塔架 弹性  动 , 构件只有小应变 。 但   模量 E: . ×1  P , 0 3 密度为 780k/   2 1 0 G a = . ,  5  g m 。钢烟 囱与楼 
板 均采 用 Sh 4 o d5单元 , 钢烟囱材料 属性与塔架 相同 , 楼板 的弹性  1 连续 区域 的离散化。 )   模 量 E= .5   。 P , 0 16 , 0 3  1 G a x0  = .6  密度 为 250k m 。本 文  7  0 g   / 在 动力特性分析 中, 因为引入了时 间坐标 , 理的是 四维 (   钒烟囱与楼板采用实 体建模 , 处  , 塔架 由于截 面特征复 杂 , 为提 高建  yzt 问题 。在有限元分析 中一般 采用 部分 离散 的方法 , ,,) 即只对  模 效率和准确率 , 建模 时直接根 据几何 尺寸 生成节 点 , 直接 生成 

空 间域 进行 离散 , 这样一来 , 此步骤和静力分析时相 同。   2 构造插值 函数 。 )   由于只对空间域进行离散 , 所以单元 内唯一 “ , 的差值分  ,    别为:  

有 限元 模型。  

3 2 模 态分析  .
本 文研 究 了八边形塔架式钢 烟 囱( 主厂 房钢 烟 囱) 四边 形  与 塔 架式 钢烟囱 ( 空气热交 换器拔风 钢烟 囱 ) 同工 况 的前 10个  不 0 振型和频率。由各阶模态 方 向, 向, 方向 , 方 向 , 方 向 , Y方 z       方 向参与 比例 , 选取前 2 0阶振型分析。  

ux ,f=∑ (Y ) (  (,z) y,   ,u  ,z  ) (,z)  Y , =∑N(Y (  ,£   ,咖 )  , t (, ) x  £=∑ (Y ) ) y   ,    , 
3 系统 的求解 方程。 )  

() 1  a () 1  b () 1  c

系统的求解方程 ( 在动力特性 问题 中又称运动方程 ) 如下 :   Ma ()+ ()+ a t ”t   t K ()=Q() t   () 2 


其 中 ,  t和 o () a()   t分别 是系统节 点加速 度 向量和节点 速度  向量 ; , ,   C K和 口 t分别 是 系统 的质量矩 阵 、 () 阻尼 矩阵 、 刚度 矩  阵 和节点 载荷向量 , 分别 由各 自的单元矩 阵和向量集成 , : 并 即 

上  直
0   .0   2 . 1   5 0 9 2 6 0 8 4 2 .2   7 .3  0   0 76 8 0 69 4 0 4 6 3 . 3 8 9 .2   6 .3  91 . 1 5 7 0 1 01   3 0 3 0 5 0 22 0   1  4

a 工 况 M1 )  

肘=∑MC=∑C ‘ ' ‘ K=∑K 一 一 ‘ ' ‘   一 Q=∑口 一  
其中,  


(  ’   3 )
(a 4)  

』 NN   p Td



l  

N  d

(b  4)
(c 4)  

0  


.0   6 0 3 4 1 .0   2 0 692

. 0 3 4 .1   4   01   8 0 38 5

0 l7 1 .0   9 .0   5 .1   1 0 3 0 5 12 0 86 3 0 2 14

.1   7   0 55 5



\B I d  N  v N

b) 况 M2 工  

Q =f   +  T 。 Ⅳ f d  

() 4  d

其 中 , , , ,        Q 分别 是单元 的质 量矩 阵 、 阻尼矩 阵 、 刚度  矩 阵和 载荷 向量。如果忽略阻尼的影响 , 则运 动方 程简化为 :  
Ma () a t 0 ”t +K ()=   () 5 
0   .0   6 .0   2   . 0 3 4 .1   4   0 34 1 0 6 9 2 01   8 0 38 5 0 17 o   31 .0   9 .0   5 . 2 1 4 .1   7   0 5 1 2 0 8 6 3 01   1 0 55 5


这是 系统的 自由振动方程 , 又称 为动力 特性方程。  

因为体 系按 照某一 振 型作 自由振 动 时 , 置 点均 作 简谐 振  搁
动, 故可 以设 :  
口 t A  (): e () 6 



) 况 M3 工  

图 2 钢烟 囱第一 阶模态振型图 

其 中 , 节点 位移 振 幅列 矩 阵 ; 为 固有频 率 向量 。把 式  A为  
() 6 代入 式( ) 5 并消去公 因子 e  后可得 :   (一   + A=   面 M K) 0 () 7 

本 文选取三种工况 : : M1 塔架 ; 2: 囱和楼 板 ; 3 塔架 、 M 烟 M : 烟 

囱和楼 板相互作 用 。经计 算 , 可知 三种 工况 的频率关 系为 M   2> M1 M3 不同模型得 到的频率值 相差很大 , > , 截止 的频率也 明显不 

式() 7 为齐次线性代数方程组 , 有非零解 , 若 则必有 系数行列 
式等于零 。即 :  

同, 特别是只分析烟 囱和楼板模态 ( 工况 M ) 到的截止频率明显  2得
高于其他两种工况 ; 由不 同塔架形式工况 M1 和工况 M 3对比可知 ,  

第3 9卷 第 6期 
?

2 ? 4  

2  3   1 年2   0  月

山  西  建  筑 

土与结构相互作用对结构 的 自振 特性影 响很大 ; 第 4阶振 型开  图 , 从 以便分析和讨论塔架振动模 态的有关 问题 。   始, 工况 M 2的截止频率为其他两种工况截止频率的 2倍 一 倍 。 4   通过模态分析 , 发现 钢烟 囱振型 的最 大值 均发 生在 顶端 ; 单  独分析塔架时 , 塔架 一阶模 态振型最 大值发 生在 顶端 , 随着 阶数 
的增加而变化 ; 当考虑塔架 、 囱与楼板 的整体模态 时发现 , 烟 此时 

塔架的振型最大值基本都 出现在塔 架上部 , 只分 析塔架结 构有  与
所不同。 由图 2一 4可以看出 , 图 工况 M1塔架沿水平 方 向移 动,  
y  
一 一

振型最大值发生在塔 架顶层 ; 工况 M 2烟 囱和楼板沿水 平方 向移 
a' t  

动, 振型最大值发生在 烟囱顶部 ; 工况 M3烟 囱沿水平 方 向移 动 ,  

0  


.0   2 ,1   5 .2   7 .3   0   0 9 2 6 0 8 4 2 0 76 8 0 6 9 4

模态振型最大值发生在烟囱顶 端。因此 , 囱和楼 板对塔 架的水  烟
平刚度与抗扭性能均有影 响 , 烟囱和楼板约束塔架 的水平 位移和  扭转 , 塔架 、 烟囱与楼板 之间具有相互协调 、 互相制约 的作用 。   塔架式钢烟囱结构的振型形状 为复杂的空 间形态 , 分析烟  但

0 46 3 .1 3 O  1 0 3 8 9 .2   6 .3   9   .   1   0 30 5 0 22 1 0 5 7 41

a) 况 M1 工  



上 
O   .o   6 .(   3 0 34 9 0 ) 9 8 .1 4 7 . 1   7   6 00 0 0 386 o 17 5 .0   0 0 3 0 52 4 .0   7 .1   4 0 86 3 0 2 1 2 . 5 6 1 01   1  


囱、 塔架 与楼板 的整体模态 可 以发现其 振型具有 规律性。由表 1  

可 以看 出, 在前 2 0阶振型 中, 既有以烟囱为主的独立 振型, 也有烟 

囱和楼板发生的耦合振型 , 型发生 的部位 大致是 烟囱一塔架 一  振



烟囱和楼板一塔架 , 体现 了塔架与钢烟 囱和楼 板 的动 力特性相 互 

独立 、 相互制约、 相互协调的复杂关系。  
表 1 主钢 烟 囱结 构 前 2 阶频 率 与 振 型发 生位 置    0
振型阶次  频率范围/ z H  振型发生位置 

b) 工况 M2  

1~   2
3—   4

34 91 3 4 89 . 1 — .4   
9 373— .6    .6  9 3 73

烟囱 
塔 架 

5  
6~   7

1.5    223 6
1 . l 4~ 1 .6   331   4 O 86

烟囱和楼板 
塔 架 

8—   9

l  O  1 . 1  577 9— 6 1O3  

烟囱  

O   ,o   6 o 3 4 9 . 6 9 8 . 1 0 7 .1   7   0  3 0 0 04 0 38 6 0 l7 5 .0   0 0  3 0 52 4 . 8 6 3 . 1   4 0  7 0 0 2 1 2 .1   1  0 56  1


1 1  0— 2 1  3 1 1  4— 6
1  7 1 2  8~ 0

1 . l 2— 7 849 7 6 8 1 .8       2. 7  0 195   2 .4   — 0 403 0 4 52 2 .7    
2 .o   0 8o3 2 .7   ~ 3 0 71 0 8 29 2 .9    

塔架  烟 囱和楼板  塔架 
烟囱   塔架 

c) 况 M3 工  

图 3 钢烟囱第二阶模 态振型 图 

4 结语 
1 本 文通 过有 限元软件 A S S 分别对八边形塔 架式钢烟 囱  ) NY , 与四边形塔架式钢烟囱进行 了模 态分析 , 到两种塔架形 式三种  得

工况 ( : 架 ; : 囱和楼 板 ; : M1 塔 M2 烟 M3 塔架 、 囱 和楼板 相互 作  烟
用) 的前 10个振型和频率 , 由各阶模态 方 向, 0 并 Y方向 , 方 向, z   方 向 , 方向 ,    方 向参与 比例 , 取前 2 选 0阶振型分析 , 由不 同 
0  


.2   l .5   2 . 8   3 0 6 8 1 0 36 2 0 0 4 4 .0   4   172 5

0 3 4 6 . 0 2 7 .6   2 .9   3   .2   5 1 0 0   1 0 70 8 0 3 8 9 1 0 6   4

塔架形式频率一振型阶次关系图对 比可知 , 三种工况 的频率关 系  为M 2>M1> 。2 以烟 囱、 M3 ) 塔架 与楼板整 体为研 究对 象 , 与  并 只考虑塔 架和只考虑 烟 囱与楼 板相互作用 两种情况 的模态振 型  图作 对比 , 结果表明塔 架、 囱与楼板之 间具有 相互协调 、 烟 互相 制  约的作 用 , 且烟 囱和楼 板对 塔架 的水平 刚度 与抗扭 性能 均有 影  响。因此 , 了能够 真实 的反 映塔架 式 烟 囱结 构 真实 的 动力 特  为
性, 建议在设计 中考虑烟 囱、 塔架与楼板的相互作用 。   参考文献 :  

a工 况 M1 )  

0  


.6 E 0 .o   2 7 3 一 3 0 15 5 .0   8   .0   5 0 2 28 0 30  

3 1 0 .0   4 .0   0 .0  6 8 E一 3 0 1 1 4 0 1 9 6 0 2 6 9 .0   3   o 34 1

[ ] 赵滇生. 电塔 架结构的理论 分析 与受力性 能研 究[ . 1  输 D] 杭 
州: 浙江大学,0 3 20 .  

b1 况 M2 工  

[ ] 赵滇生 , 2  金三爱. 有限元模 型对输 电塔 架结构动力特性分析 

0   .0   2 0 9 3 3 .1   4   .2   7 .3   9   0 8 6 7 0 7 9   0 72 4 0 46 2 .1 8 0  6 0 3 9 5 . 3 3 9 .3   3 . 19 6 2 0  0 0 26 2 0  5   4


重  
c工 况 M3 )  

的影响 [ ]特 种结构,0 4 2 ( )81. J. 20 ,1 9 :—1  

[ ] 黄 明游, 播 , 3  刘 徐
版 社   0 6  20 .

涛. 数值 计 算方 法[ . M] 北京 : 学 出 科  

[ ] 许本 文, 4  焦群 英. 机械振 动与模 态分析楼板 [ . M] 北京 : 械  机
工 业 出 版 社 ,9 8  19 .

[ ] 张子 明, 5  杜成斌 , 周星德. 结构 动力 学[ . M] 北京 : 清华 大学  
出 版 社 ,0 8  20.

圈 4 钢 烟囱第三阶模态振型图 

[ ] 周春 良. 6  钢结构塔 架的风振疲 劳分析 [ . D] 武汉 : 武汉 大学 ,  
2 5. 00  

图 2一图 4分别 列 出了不 同工 况下 钢烟 囱前 3阶模态 振型 

第3 9卷 第 6期  20 13年 2月     

S NXI ARC 1 T HA   HI= EC URE  

山 西  建  筑   

V0 . 9 No 6 13   .  

F b 2 1  e. 0 3

?2 ? 5  

文章编号 :0 9 6 2 2 1  6 0 2 —2 10 — 85(0 3J -0 50     0

渐 变 超 高 大 悬 挑 结 构 施 工 的 有 限 元 研 究 
文 秋 实 
( 深圳 中 二局工程有限 公司 广东 深圳 5 8 3 ) 铁   10 4 



要 : 对文锦渡 口岸改造工程联检综合楼 主体 结构特 点 , 针 建立结构 与支撑体 系的统一模 型 , 并利用有 限元 的 “ 于时 间属性 ” 基  

技术 , 拟 了结构与支撑体系共 同作 用的时变过程 , 模 揭示 了支撑体 系内力变化规律 , 为现场的安全可靠施工提供 了理论依据。   关键词 : 悬挑结构 , 支撑体 系 , 时变结构 , 有限元 
中 图分类号 : U 1 . 1 T 3 14  文献标识码 :  A

3 支撑体系 与内部满堂架不相  目前 , 体系的计 算主要依 据 JJ10 01 支撑 G 3— 1 建筑施 工扣件  应力未张拉前提下层层叠加施工 ; ) 2  式钢管脚手架安全 技术规 范… 、G 6 - 0 J J122 8建筑施 工模 板安 全  联 系, 0 只考虑悬挑梁板与 支撑体 系独 立受力情 况 ; ) 4 主体 结构施 

技术规范  等规范编 制。规 范 中规 定 了满堂 支撑架 体 的可计算  工过程 中满堂架体不作拆 除。  
范围 , 即满 堂支撑架立 杆间距 0 4m ~12m, .  .  架体高 宽 比不大 于  2 2 边界 条 件  . 2 O一 . 结构跨数不少 于 4跨 一8跨 。此范 围虽 已基本 涵盖 了  . 2 5, 1 本文模型为三 维空 间杆件结 构体 系 , 定立杆 上 、 ) 假 下端分  结构施工 的常用 范 围, 但并 不适 用于 本工程 , 工程 高支模 架 体  别与模板 和底座铰接 ;) 本 2 支撑架体 立杆与立杆之 间通过对接扣件  高宽 比为 4~ , 构跨数也 少于 4跨 , 可按规 范要 求采 取措施  连接 , 5结 虽 可视为刚性连接 ; ) 横 向水 平杆 与立杆 , 刀撑与 立杆 、 3纵 剪  

提高架体整体稳定 , 但始终缺少对此特 殊架体整 体稳定 分析上 的  水平杆之 间用直角扣件连接 , 该节点是 一种半 刚性 连接 。在建模  理论支撑 。另外 , 不张拉 预应 力层 层叠 加施工 的方 案 , 构与 支  中设定该节点为 理想 铰接 , 结 这样 可使理 论计算趋 于不 利 , 际施  实 撑体系 的内力 时刻都在发生 着变化 , 内力传递 是十分 复杂 的时  工趋于安全 ;) 其 : 4 在考 虑水平 荷载 所控制 的荷 载组合 中 , 立杆上  将 变过程 , 用常规的脚手架计算方法根本无法计算 。   端与 主体结构处节点处理 为滑 动铰接 , 即仅施加竖 向方 向的约束  此外 , 对于不同施工期主体结构与 支撑体系 共 同组 成的 时变  并释放该点 的弯矩 。这样 可较为 准确得 到水平 约束 ( 连墙件 ) 的  系统“ 大结 构” 的研究 , 仅在 桥梁施 工等领 域开展 得较 多 , 房屋 建  内力 ; ) 虑支 撑架 体地基 为刚性 ;) 5考 6 不考虑地震荷 载、 除风荷 载  筑领域 只有在 施工 异形结 构 时才有所 涉及  。为此 , 文结 合  以外 的其他水平荷 载。 本  
国内外相关研究成果 , 在本工程开展 了悬挑结构 与支撑 体系之 间  2 3 工 况 划 分  . 共 同工作 的时变体 系力学研 究 , 揭示 了支撑体 系内力变化规律 。   将 整个施工 过程 分为 五个 工况 : 况一 、 况二 、 工 工 工况 三 、 工 

1 工程概 况    况 四、 工况五 , 图 1 如 所示 。   联检综合楼建筑 面积约 1  5m , 8 2  2建筑高 度约 3.  地 上  8 04m, 1 施工工况一 : ) 搭设① 区脚 手架 , 然后浇筑 A B段结构 梁 、 板 
共 6层 , 1层和 2层均设有夹层 。从 3层到屋 面 , 主体结构分 成两  ( 标高 1 .5m) 柱 ( 4 1m) 脚手架 高取 1 . 5m计 算 ; ) 3 9  、 高 .  , 3 9  2 施  个对 称 的独 立结 构 , 构 外侧 梁 、 结 板从 下 往 上逐 层 增 大悬 挑 为  工工 况二 : 设 ② 区脚 手 架 , 后 浇 筑 B 搭 然 C段 结 构梁 、 ( 高  板 标 2 2m~ .  .  7 9m。悬 挑区域总投影面积约 14 0 2m2悬 挑最 大高  1.5m)柱( 4 1 ,   2 .  , 80  、 高 . m)脚手架 高取 l.5m计算 ;)   80  3 施工工 况  度 3 .  0 4m。各悬 挑梁 均为预 应力 梁 , 大梁 截 面尺 寸 12     三 : 最 .0 m× 搭设③ 区脚手架 , 浇筑 C 然后 D段结构梁 、 ( 高 2.5m)  板 标 21  、 12   板厚 1 0mm。采用 4 ×3 5钢管扣件搭设满堂模板支撑  柱 ( 4 1 )脚手 架高取 2 .5m计算 ;) 工工况 四 : .0m, 2  8 . 高 .m ,   2 1  4施 搭设④  体系 , 底层逐层往上搭设 , 从 搭设 高度 、 宽度 随施 工 的不 断进 行而  区脚手 架 , 后 浇 筑 D 然 E段 结 构梁 、 ( 高 2 . 5 m) 柱 ( 板 标 6 2  、 高  变高 、 变大 。   4 1m) 脚手架高取 2 .5m计算 ;) .   , 6 2  5 施工工况五 : 搭设⑤ 区脚手  架, 然后浇筑 E F段结构梁 、 ( 板 标高 3 .5m) 柱 ( 4 1m) 脚  0 3  、 高 .  ,
手架高 取 3 .5m计算 。 0 3   

2 有 限元 分析 
2 1 基 本 设定  . 
设定混凝 土浇 筑时间为零 ; )  2 5d为一 施工 周期 , 以此类 推 , 预  在

. - 1 考虑混凝土浇筑 时所有荷 载一次性加 载到支撑 架体上 , ) 即  2 4 模 拟g 期 效应 
赋 予悬臂结 构混凝 土材料 属性 时需应用 到“ 于时 间属 性 ” 基  



 

An l ss 0!d n m i  h r c e it so  o r se lc i n y a y i  / y a c c a a trsi   f t we   te  h m e   c
LIM i   BU  u h   S   ng。 J n_哪 UN  o g Ch n  

( . eat etfAcic r ad Cv  n i en P y n oainl n  e n a C lg , uag4 7 0 ,C ia 2 Si c n   1D p r n o r t t e n   il gn r g, ua gVct a  dTc i l o ee P y n  50 0 h ; . c nea m   heu   iE e i o a h c  l n e d
Tcnl yE gne n  iidb h r C m a y I o ai   u r l t nEeet ei eho g  nier gLm t   Sae o p n ,n r t nI s yEe r   l n Ds n& Rs r  ntue C   。 10 1 C i ) o i e y   fm o n t d co v h g e ac Ist , 托, 602 , hn   e h it a
A s at C m iig i  pc cpoet xm l, s gf i l e to w r A S S teppr aecmpr o  s rho  e hl d- bt c : o bnn  t sei   r c  a pe ui  nt e m n  f ae N Y , h ae  d o a snr e c nt   oe y  r wh i f j e ni e e st   m i ea hw  
n mi c a a trsiso   w rse l h mn y s u t r   n   o sd r d o l h  o ra d c n i e e   n y te i t rci n o  h mn y a d f o     a c h r ce t   f o e  t e  i e   t cu e a d c n i e e   n y t e twe  n   o sd r d o l   n ea t   f i e   n   o rt   i c t c r h o c l wo k n sst ai n e e r h s o   a  ewh l  ac lt n mo e  o l   al e e t h   o r i ai n a d i trci n rl t n h p o   we ,c i e   i d  i t ,r s a c   h wst t h   o ec lu ai   d l ud r l r f c  e c d n t  n   e a t  eai s i  f o r h mn y u o h t o c e y l t o n o o t
n   o r e t  e c e     l n mi h r ce t so   we t e  i e ,c n i r gt   ea t   f i y, o ra   a d f o ,b t rrfe td t e ra  y a cc aa trs c   f o rse l h mn y o s e n   e itr cin o  h m e f o   d twe nd s n  l e l h e d i i t c di h n o c n l n o r  ei . i g Ke   r s o e  t e  h mn y,d n mi   h r ce it ,mo a  n l s ,f i   lme tsf ae y wo d :t w rse l i e c y a c c a a trs c i d la a y i i t e e n  ot r   s ne w

收稿 日期 :0 2 1 -0 2 1 -21  作者简介 : 文秋实 (9 6 , , 18 -) 男 助理 工程师 


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