Research on vertical deformation during construction of Shanghai World Financial Center

Shanghai World Financial Center is one of the highest buildings in the world, of which cumulation of vertical deformation during construction is significant and worth investigating. A refined finite element model was developed to conduct full-process analysis of construction of super-high rise buildings like Shanghai World Financial Center, in which the discrete analysis method of time-varying structures and age-adjusted effective modulus method were both used. In the finite element analysis, the whole construction process was divided into a series of stages, each with a structural system that is a part of the whole structure and with different material parameters, geometrical parameters, loading and boundary conditions. The whole construction process of Shanghai World Financial Center in consideration of creep of concrete was simulated successfully by using the finite element model and the analytical method developed. With respect to different construction stage, the total vertical deformation, inter-floor compression deformation and the relative deformation between the outer frame and the core-wall were obtained through the analysis. The comparison between the results from the stage-wise full-process analysis of construction with and without considering the creep and the results from the conventional analysis of the whole building under the total load from all self-weight and construction applied to the structure "in one go" shows that the cumulative effect on the deformation from the construction process and the creep effect need to be considered in analyzing the deformation of Shanghai World Financial Center, and the super-high rise buildings suchlike. Finally, the simulation results correlate well with the monitoring results-a proof of the feasibility and the validity of this paper.     

胶合木曲梁横纹应力及开裂研究

研究了胶合木曲梁纯弯曲区横纹应力与各向同性材料曲梁纯弯曲区径向应力.结果表明：胶合木曲梁纯弯曲区横纹应力与各向同性材料曲梁纯弯曲区径向应力分布规律大致相同,都是中性轴附近大,随距中性轴距离的增大而减小;胶合木曲梁纯弯曲区横纹应力以胶缝为分界线,呈锯齿状分布,层板髓心位置对应力峰值影响较大,髓心位于层板大面的胶合木其横纹应力最大,应力峰值是简化计算式的1.5倍.根据胶合木的应力特点和脆性开裂特点,建立了胶合木开裂损伤本构模型,并编制了相应的有限元软件ABAQUS用户材料子程序UMAT,成功预测了曲梁的横纹开裂及其极限承载力,与曲梁承载力试验相比,其刚度和极限承载力吻合良好.     

配筋折板工作性能的计算机模拟

本文从理论上和实验上研究了配筋水泥刨花板受弯构件(主要是折板)在荷载作用下的基本性能,提出了两种不同的破坏模式并进行了验证与分析.将结构分析的有限条法用于分析受弯构件,并用Pascal语言编制了可以模拟实验过程,用以计算承载力、挠度、含钢率以及进行截面设计的适用性较强的源程序.通过电算,进行了受弯构件的参数分析,并给出了最大、最小含钢率的算式.     

胶合木网壳半刚性节点受力性能试验研究

针对凯威特六型胶合木网壳节点,设计并制作了12个足尺节点试件。进行了在胶合木构件轴压力为0、100、200 kN和300 kN共4种工况下节点的受弯承载性能试验,对节点抗弯刚度和受力性能进行分析,研究节点的弯矩-转角关系、节点域破坏模式及其与构件轴压力的关系。结果表明：节点域破坏模式可分为胶合木构件受压破坏、受拉破坏和界限破坏。节点域胶合木构件受拉破坏的节点受弯承载力随木构件轴压力的增大而增加。随着胶合木构件轴压力的增加,节点的初始抗弯刚度增大。发生节点域胶合木构件受压破坏的节点,其刚度较木构件受拉破坏的节点有较大提高。试验测得了节点的荷载-位移曲线和弯矩 转角曲线,并拟合得到了弯矩-转角关系方程,结果表明适度的木构件轴压力有助于提高节点连接的延性。     

小径木组合墙骨剪力墙力学性能试验研究

提出一种机械连接小径木组合墙骨,并通过试验验证其用于轻型木框架剪力墙的可行性。进行了24片东北落叶松小径木组合墙骨剪力墙的抗侧性能试验,包括12片单调加载试验及12片低周往复加载试验,考查了小径木组合墙骨剪力墙的破坏模式、抗剪强度、割线刚度、极限位移、延性、抗力衰减系数等指标,并探究端墙骨及覆面板用材种类对墙体性能的影响。试验发现:小径木组合墙骨可部分替代规格材用于木骨架剪力墙中,并获得总体上相近的抗侧承载能力;端墙骨选用规格材或小径木组合墙骨所致整体性能差异较小;覆面板材料选取及布置方式对抗侧性能影响显著,双侧布置OSB板墙体承载力显著高于一侧布置石膏板、一侧布置OSB板墙体以及单侧布置OSB板墙体。     

超高层施工监测系统的研发与应用

随着超大型结构的迅速发展,传统人工检测方法的工作效率与测量范围难以满足结构施工安全的需要,大量超限结构的施工安全缺少实测数据支持,有必要对大型施工监测系统进行深入研究。以京基金融中心为工程背景,对超高层施工监测系统进行研究,将施工全过程模拟技术运用于测点优化布置,依据施工模拟过程中的结构响应变化规律,制定合理的温度、竖向位移、应力测点布设方案;依据传感器和采集硬件的自身适用标准及相关选型原则,对二者进行具体的优化选型,并运用Labview平台开发超高层施工监测软件系统;将无线传输技术运用到系统监测中,制定无线分散式数据传输网络方案,解决复杂施工现场的数据实时传输问题;最后采用合理安装工艺及现场保护措施,对京基金融中心施工监测系统进行现场搭建,并进行现场数据采集。监测数据分析表明：系统工作稳定,数据趋势性良好,可以反映结构受日照及季节影响的温度变化规律,获得结构施工过程中的力学响应指标,为了解施工过程中的结构状态及相关工程决策提供实测依据,同时系统的建立与运行也为类似大型工程的高集成度及自动化施工监测的实施提供了参考。图19表2参17     

层板胶合木拱的蠕变屈曲

目的研究蠕变对层板胶合木拱的稳定承载力的影响规律．方法通过建立层板胶合木的蠕变本构模型,推导应力-应变的迭代计算公式,结合ABAQUS有限元软件,编制描述胶合本蠕变行为的用户材料子程序UMAT,提出判断拱发生蠕变屈曲的双重条件,用有限元法分析不同跨度、矢跨比和截面规格的层板胶合木拱的蠕变屈曲特性．结果得到了层板胶合木拱的荷载水平与蠕变屈曲临界时间呈指数衰减的关系．当荷载水平为40％时,蠕变屈曲临界时间接近15N;当荷载水平为35％时,蠕变屈曲临界时间增大到接近60N;蠕变屈曲承载力-临界时间曲线在35％的荷载水平处出现一条水平渐进线,荷载水平在35％以下,木拱不会发生蠕变屈曲．结论层板胶合木拱蠕变屈曲临界时间只与荷载水平相关,不受跨度、矢跨比和截面规格的影响．胶合木拱的长期稳定荷载为瞬时稳定荷载的35％．     

混凝土薄壳结构非线性分析及试验研究

本文简要介绍了用于非线性分析的薄壳单元、材料的本构关系和非线性平衡路径的跟蹿方法，用自行研制的计算程序NAPS(Nonlinear Analysis Program for Shells)对几种混凝土和钢纤混凝土(SFRC)薄壳结构进行了几何、物理非线性分析，并对钢纤维混凝土圆柱壳进行了稳定试验研究，试验结果验证了本文理论和计算策略的正确性。     

工字形组合截面梁腹板的局部屈曲

为正确预测工字形组合截面梁的承载力,针对其腹板的局部屈曲问题进行了数值分析和试验.有限元分析表明梁腹板会在集中荷载下方发生局部屈曲或对无加劲肋的梁会在支座处发生局部屈曲.同时表明,正应力与剪应力基本呈线性关系,腹板上边缘处的局部压应力并不显著影响腹板的屈曲.采用硅橡胶制作模型梁,进行腹板屈曲试验,证明了数值分析结果的正确性.经对计算结果回归分析,给出了腹板屈曲计算公式的一种新形式.