复杂钢结构施工力学问题的研究与应用

对大型复杂钢结构施工过程中存在的力学问题进行了剖析,探讨了解决这类问题的思路和方法。针对CCTV新台址主楼“塔楼倾斜”、“空间连体”及“大悬臂”的构成特点,通过施工分析给出了结构在施工过程中的安装变形预调值以及幕墙的变形情况,作为主楼施工及安装的重要依据。     

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<正>《施工技术》05/2008温度变化对CCTV新台址主楼大悬臂合拢的影响CCTV新台址主楼大悬臂合拢前后两塔楼的受力性能和变形趋势由"单独受力,独立变形"转变为     

地基不均匀沉降对CCTV新台址主楼变形预调值的影响及分析

中央电视台(CCTV)新台址主楼由两倾斜塔楼、L形大悬臂以及裙房组成,其特殊的造型设计使得施工过程结构的变形发展异常复杂。由于施工采用两倾斜塔楼独立安装、大悬臂从塔楼逐步悬伸对接的施工方案,导致在施工过程中,上部结构除了在自身荷载作用下产生变形外,还会随着地基不均匀沉降而发生变形。因此必须对结构构件的安装位形设置预调值,以保证施工完成后的结构位形达到设计位形,否则成型位形将不满足设计要求,甚至会导致大悬臂结构无法顺利安装。本文建立了基础与上部结构的一体化有限元模型,考虑了桩、土、筏板与上部主体结构的相互作用,分析评估了地基沉降对结构变形的影响。计算结果表明,考虑地基不均匀沉降,其变形预调值在悬臂端,竖向增大了11.9mm(竖直向上为正),水平向分别增大了-16.6mm(正南方向为正)和10.6mm(正东方向为正)。施工实践证明,按照考虑基础不均匀沉降影响获得的结构变形预调值安装,可以保障大悬臂准确合拢。     

温度变化对CCTV新台址主楼大悬臂合拢的影响

CCTV新台址主楼大悬臂合拢前后两塔楼的受力性能和变形趋势由"单独受力,独立变形"转变为"共同受力,协调变形".而温度变化对合拢阶段结构的内力和位形有较大影响,尤其是对"七点对接"的7根构件是否安全有很大影响.计算温度内力的难点在于准确确定温度场,但目前<建筑结构荷载规范>GB50009-2001中没有给出建筑结构的温度场分布.针对CCTV新台址主楼在合拢阶段的情况,模拟了一天当中结构温度分布的变化,计算了此温差产生的内力和位移,验算了合拢构件的安全性,分析了对接构件的锁定温度内力的发展情况,为大悬臂合拢施工提供了依据.     

CCTV新台址主楼施工过程结构内力和变形分析

CCTV新台址主楼具有"塔楼倾斜"、"空间连体"及"大悬臂"的构成特点。施工过程中"路径"效应对建造过程中以及竣工时结构内力和变形的影响较大,与一次成型下的分析结果存在较大差别,需在结构设计中加以考虑。同时需采取合理的施工方法和措施,以保证施工过程中结构的安全性以及竣工时结构的内力和变形满足设计要求。为此,建立CCTV新台址主楼施工过程分析的有限元模型,对其进行施工全过程跟踪模拟分析,给出施工过程结构的内力发展和变形变化的过程,供设计和施工参考。     

大型复杂连体钢结构加工制作和安装综合技术

CCTV主楼为体型独特的复杂连接结构,构件加工制作和现场安装难度大,特别是主楼悬臂部分具有悬挑跨度大、重量重、双向倾斜高空折形对接、多接头异型构件多、安装风险大等施工特点,安装施工难度大。主要介绍CCTV主楼钢结构的施工详图设计、构件加工、悬臂现场安装及相关的结构控制技术。     

CCTV主楼大悬臂钢结构施工关键技术

CCTV主楼为复杂连体结构,连体悬臂结构是结构的核心部分,呈空间“L”形,具有结构施工难度大,悬挑跨度大、结构位形控制要求高、施工安全控制难度大等特点。通过合理制订悬臂钢结构安装方案,采用合龙关键施工技术,包括合龙前的位形分析、合龙构件结构分析及主要施工措施等,确保了悬臂结构合龙顺利完成。     

CCTV主楼异形悬臂空间合龙精密测量技术

CCTV主楼包括2座双向倾斜塔楼,L形悬臂结构从两塔楼标高162.2m处外挑67.165m和75.165m延伸至空间合龙,悬挑距离长.精密测量技术是悬臂结构能否顺利合龙的关键.从复杂高层建筑空间悬臂结构施工测量方案设计、精度分析、控制测量、悬臂合龙动态测量等一系列完整的测量流程进行说明,在施工过程中同时运用了精密GPS测量、自动测量机器人等多项新技术,为工程悬臂构件就位和合龙提供测绘技术支撑和保障.     

CCTV新台址主楼施工模拟分析及应用研究

根据施工模拟方法的原理,提出CCTV新台址主楼的施工模拟分析方法,在设计过程预先考虑施工进度上限、下限进行结构包络设计。计算分析表明,施工模拟分析方法模拟CCTV新台址主楼结构可以较为准确地反映恒载作用下结构的变形和内力分布,是很有必要的。在建造期间根据承包商实际采用的施工过程进行了施工模拟分析的调整和对比分析,结果表明结构锁定内力仍满足结构承载力要求;同时介绍了悬臂段合拢方案的细化施工模拟及关键工况分析。     

央视新楼创造多项建筑纪录

近日,中央电视台新台址主楼悬臂钢结构成功合拢。此悬臂钢结构,质量1．8万t、共14层、高56m,悬在162．2m高空。央视新楼创造多项建筑纪录：主楼总建筑面积47.3万m^2,为目前中国最大的单体项目。两栋塔楼双向内倾斜6°,高度超过200m,设计倾斜的大楼工程目前在国内外尚属首例。主楼超厚大体积承台基础筏板混凝土方量达12万m^3,     

CCTV新台址主楼结构设计与思考

CCTV主楼为倾斜双塔连体结构,位于8度抗震设防区,设计使用年限为100年,属特别复杂超限超高层连体建筑。主体结构采用刚度较大的支撑外筒结构体系。新颖的结构体型给结构设计及施工带来了很多新课题和难点。通过采用性能化的抗震设计方法以及理论分析与试验研究相结合,对结构关键技术如施工模拟、高含钢率SRC柱、罕遇地震下的弹塑性时程分析、新型节点构造的应用以及防连续倒塌等加以综合研究与分析,很好地解决了工程中遇到的技术难题。施工过程中的应力和变形监测结果也初步验证了结构设计方法的正确性和可靠性。CCTV主楼结构经历了艰辛的设计历程,其设计成果是对现有设计理念、设计方法的丰富和推进,同时也在设计理论、抗震性能化目标、现行规范运用、复杂形体建筑设计等方面引发了新的课题和思考。     

法门寺合十舍利塔施工过程力学模拟与分析

法门寺合十舍利塔由于其建筑形态的特殊性,施工过程中的结构形式和设计成形状态有很大差别,施工"路径"和方式对结构的建造过程和最终成形的竣工状态有很大影响,与一次成型的设计状态下的分析结果有较大差别,需在结构设计和施工中加以考虑。通过对法门寺合十舍利塔建立有限元模型,综合考虑施工过程中的各种影响因素,分别对几种施工方案的施工过程进行力学模拟和分析;跟踪施工过程中结构的内力和变形的发展过程,以确定合理的施工方法和措施,保证施工过程中结构的安全性,以及竣工时结构的内力和变形满足设计要求,为设计和施工提供理论依据。     

CCTV新台址主楼地基与基础的建模及参数取值研究

CCTV新台址主楼的特殊造型设计使得施工过程结构的变形发展异常复杂。在施工过程中,上部结构除了在自身荷载作用下产生变形外,还会随着地基沉降而发生变形。针对该主楼结构含基础的一体化建模,对地基部分考虑群桩效应的建模方法以及参数取值给予介绍,并对施工过程结构的变形进行分析,其结果为评价两塔楼水平变形以及大悬臂的垂直变位提供了依据。     

CCTV主楼施工过程结构关键点位的变形监测技术

CCTV主楼双向倾斜的两塔楼在高空通过巨型悬挑结构连成一体,建筑造型独特,在重力荷载作用下,其结构变形特征与常规塔楼存在显著差别。为监控施工过程的安全性、及时反馈指导施工,对施工全过程结构关键点位的三维空间变形进行监测。为验证实测结果的合理可靠性,进行了施工过程模拟计算分析,并计入了地基不均匀沉降和季节温度变化的影响因素。     

中央电视台(CCTV)新主楼的结构设计及关键技术

中央电视台新台址CCTV主楼为位于高地震区的复杂超限超高层连体建筑,主楼最高点为234m,塔楼双向6°倾斜,且在高位作L型连体结构连接,采用较强抗侧刚度的钢支撑筒体结构体系。针对该重要、复杂、特殊的结构体系,按设计使用年限100年进行结构设计,进行了基于性能的抗震设计、模拟结构刚度形成的施工过程计算、罕遇地震下的弹塑性时程分析、悬臂部分的振动与舒适度研究以及整体结构防连续倒塌分析。对复杂的超厚基础筏板、SRC柱构件以及巨型蝶型节点采用了有限元分析。基于大量理论分析与试验研究相结合的研究成果,结构设计采用了变刚度桩基设计超厚基础筏板、高含钢率SRC柱、高强钢材、巨型蝶形节点、高强锚栓柱脚以及钢板加强楼面设计等新技术。     

CCTV主楼施工全过程桩筏基础沉降监测技术

中央电视台CCTV主楼两个塔身双向倾斜、高位超大悬臂的建筑造型特征使得结构根部产生显著倾覆弯矩,并产生基础不均匀沉降。为保证施工方案的顺利实施并监控基础的安全性,采用静力水准方法每日监测关键测控点的相对沉降;并用光学水准对整个基础沉降进行定期、全面测量。两种监测方法有机结合,有效和准确地反映了基础沉降变化过程及基础变形规律,施工期间整个基础沉降量小、两个塔身基础倾斜值在规范限值范围内。     

CCTV主楼施工过程关键构件应力监测技术

CCTV主楼双向倾斜的两塔楼在高空通过巨型悬挑结构连成一体,建筑造型独特,结构转换部位多,受力复杂。结构施工方法特殊,难度大,且悬臂施工阶段受力体系与成型后整体结构体系有明显不同。为此,对关键构件(特征位置构件、转换桁架构件、延迟构件等)进行应力监测,并将监测结果与施工模拟分析结果进行对比分析,及时反馈以保证塔楼尤其是超大悬臂施工过程的安全性。