CN104100096B - 竖向构件调平方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种竖向构件调平方法，尤其公开一种高层及超高层结构重力荷载下竖向构件竖向变形调平方法，涉及结构工程技术领域，解决了现有技术中竖向构件的竖向变形调平困难的问题。本发明提供的所述竖向构件调平方法，包括：将水平构件和竖向构件铰接；进行一次性重力荷载施加；调整所述竖向构件的截面尺寸，使各所述竖向构件的竖向变形量相同，压应力水平均匀,竖向变形一致；将所述水平构件与所述竖向构件刚接，进行后续的抗震、抗风结构设计。本发明主要用于高层及超高层建筑设计。
Description
技术领域
本发明涉及结构工程技术领域，尤其涉及一种竖向构件调平方法。
背景技术
高层及超高层建筑结构在重力荷载下，不同竖向构件压应力水平不同，将导致竖向构件竖向变形存在差异，与之相邻的水平构件参与竖向构件的变形协调，以至于仅在结构重力荷载下，水平构件可能存在较大附加内力，不利于结构抗震、抗风设计，还有可能影响设备的安装与使用。
高层及超高层建筑结构重力荷载下竖向差异变形问题已经引起设计人员的注意，目前国内外广泛采用的计算方法基于水平构件刚接模型；相关施工措施包括：水平构件设置沉降后浇带、施工调整楼面至设计标高。
然而，水平构件与竖向构件刚接，在重力荷载下，水平构件中存在较大的附加内力，从而影响竖向构件的调平过程，且水平构件与竖向构件之间的内力转移复杂，进而难以保证高层及超高层建筑的全楼各层各竖向构件压应力均匀一致，导致竖向构件的竖向变形调平困难。
发明内容
本发明的实施例提供一种竖向构件调平方法，解决了现有技术中的竖向构件的竖向变形调平困难的问题。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一种竖向构件调平方法，包括：将水平构件和竖向构件铰接；进行一次性重力荷载施加；调整所述竖向构件的截面尺寸，使各所述竖向构件的竖向变形量相同；将所述水平构件与所述竖向构件刚接。
其中，所述水平构件位于相邻的所述竖向构件之间；所述水平构件与所述竖向构件相交处铰接连接。
其中，所述进行一次性重力荷载施加的步骤具体为：结构刚度矩阵一次生成，结构重力荷载一次施加。
具体地，所述调整所述竖向构件的截面尺寸，使各所述竖向构件的竖向变形量相同的步骤具体包括：计算不同类型的所述竖向构件的初始竖向变形量Δ；调整不同类型的所述竖向构件的截面尺寸，使各所述竖向构件的竖向变形量相同。
其中，通过改变所述竖向构件的截面尺寸和材料来调整所述竖向构件的竖向变形量。
实际应用时，所述竖向构件为外框柱或内筒墙肢。
本发明实施例提供的竖向构件调平方法中，由于先将水平构件与竖向构件铰接，因此在竖向构件的调平过程中，水平构件的附加内力将通过铰接连接的方式释放，水平构件不参与竖向构件的变形协调，无需考虑水平构件与竖向构件之间的内力转移，进而无需进行多次迭代试算调平，仅需对一次性施加的重力荷载进行一次调平计算即可，使竖向构件的竖向变形调平简单、可靠。待各竖向构件的竖向变形量相同，即将各竖向构件调平后，再将水平构件与竖向构件刚接，进行后续的抗震、抗风结构设计。另外，本发明实施例提供的竖向构件调平方法中，水平构件与竖向构件铰接，且结构重力荷载一次施加，因此可以消除结构后期附加恒载及活载作用所产生的差异沉降及附加内力，避免对施工工期产生不利影响；同时，可以避免已施工楼层竖向变形差异持续累积，从根本上解决重力荷载下竖向构件压应力水平差异的问题。
附图说明
图1为本发明实施例提供的竖向构件调平方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的竖向构件调平方法中的步骤1的示意图；
图3为本发明实施例提供的竖向构件调平方法中的步骤2的示意图；
图4为本发明实施例提供的竖向构件调平方法中的步骤3的流程图；
图5为本发明实施例提供的竖向构件调平方法中的步骤3的示意图；
图6为本发明实施例提供的竖向构件调平方法中的步骤4的示意图。
图中，1为水平构件；2为竖向构件、21为外框柱、22为内筒墙肢；Δ为不同竖向构件的初始竖向变形量、Δ1为外框柱的初始竖向变形量、Δ2为内筒墙肢的初始竖向变形量、Δ′为竖向构件的最终竖向变形量。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例一种竖向构件调平方法进行详细描述。
本发明实施例提供一种竖向构件调平方法，如图1所示，包括：步骤1、将水平构件和竖向构件铰接；步骤2、进行一次性重力荷载施加；步骤3、调整竖向构件的截面尺寸，使各竖向构件的竖向变形量相同；步骤4、将水平构件与竖向构件刚接。
本发明实施例提供的竖向构件调平方法中，由于先将结构水平构件与竖向构件铰接，因此在竖向构件的调平过程中，水平构件不参与竖向构件的变形协调，不产生由于需要协调重力荷载下竖向构件变形而可能导致的较大内力，竖向构件在重力荷载下的变形调平过程中受力简单，无需考虑水平构件与竖向构件之间的内力转移，进而无需进行多次迭代试算调平，仅需对一次性施加的重力荷载进行一次调平计算即可，使竖向构件的竖向变形调平简单、可靠。待各竖向构件的竖向变形量相同，即将各竖向构件调平后，再将水平构件与竖向构件刚接，进行后续的抗震、抗风结构设计。另外，本发明实施例提供的竖向构件调平方法中，水平构件与竖向构件铰接，且结构重力荷载一次施加，因此可以消除结构后期附加恒载及活载作用所产生的差异沉降及附加内力，避免对施工工期产生不利影响；同时，可以避免已施工楼层竖向变形差异持续累积，从根本上解决重力荷载下竖向构件压应力水平差异的问题。
其中，为了更好地说明本发明提供的竖向构件调平方法，以一组(两个)竖向构件为例进行说明，如图2所示，步骤1中的将水平构件1铰接具体可以为，在高层建筑或超高层建筑中，(多个)水平构件1位于相邻的(两个)竖向构件2之间，且每个水平构件1与竖向构件2的相交处均为铰接连接，如图2中水平构件1与竖向构件2之间的多个圆圈所示，因此，该铰接连接方式可以在竖向构件2的调平过程中，释放水平构件1的附加内力，避免其对竖向构件2的变形调平产生影响，从而有利于将高层及超高层建筑调节平整。
其中，步骤2中的进行一次性重力荷载施加具体可以为，结构刚度矩阵一次生成，重力荷载一次性施加在不同的竖向构件2上，如图3中不同竖向构件2顶端的箭头所示；并在此之后，调整竖向构件2的截面尺寸，使全楼各层各竖向构件压应力水平均匀，竖向变形一致。
具体地，本发明实施例提供的竖向构件调平方法中，如图2和图3所示，不同类型的竖向构件2具体可以为外框柱21和内筒墙肢22。当然，也可以为建筑中的其它竖向结构件。其中，步骤3中的调整竖向构件2的截面尺寸，使各竖向构件2的竖向变形量相同的具体步骤可以包括：步骤31、计算不同类型的竖向构件2的初始竖向变形量Δ；步骤32、调整不同类型的竖向构件2的截面尺寸，使各竖向构件2的竖向变形量相同。
本发明实施例中，如图3所示，竖向构件2中的外框柱21的初始竖向变形量为Δ1，竖向构件2中的内筒墙肢22的初始竖向变形量为Δ2。由于外框柱21和内筒墙肢22属于不同类型的竖向构件2，因此在自身材料、规格及受力情况等不同因素下，导致其初始竖向变形量Δ存在差异，即外框柱21的初始竖向变形量Δ1与内筒墙肢22的初始竖向变形量Δ2不同，具体在图3中，上述Δ1>Δ2。为了使高层及超高层建筑中的不同类型的竖向构件2压应力水平均匀，竖向变形一致，即调平建筑中的各竖向构件2。
结合图5所示，步骤32、调整不同类型的竖向构件2的截面尺寸，使各竖向构件2的竖向变形量均为最终竖向变形量Δ′。例如当Δ′＝1/2*(Δ1+Δ2)，则调整外框柱21，使其初始竖向变形量为Δ1变小，且等于最终竖向变形量Δ′；调整内筒墙肢22，使其初始竖向变形量为Δ2变大，且等于最终竖向变形量Δ′；则此时如图5所示，建筑中的各竖向构件2的竖向变形一致。当然，在实际应用中，各竖向构件2的最终竖向变形量Δ′可以为Δ1至Δ2范围内的任意值。
进一步地，步骤32中调整不同类型的竖向构件2的截面具体可以为通过改变不同竖向构件2的截面尺寸，以及竖向构件2的材料等来调整不同竖向构件2的竖向变形，使整个建筑的各层各竖向构件2的压应力水平均匀，即各竖向构件2的竖向变形一致，从而有利于高层及超高层建筑的结构安全等。
本发明实施例提供的竖向构件调平方法中，对于大部分高层及超高层结构建筑，在不考虑地震或风荷载引起的水平力作用下，仅在重力荷载代表值作用下，上述不同类型的竖向构件2的轴压比可以均为0.5，即外框柱21及内筒墙肢22的轴压比可取一致，从而不同类型的竖向构件2中的外框柱21及内筒墙肢22可以通过改变其横截面及材料等，使其竖向调平并保持一致。
实际应用时，如图5结合图6所示，步骤4中将水平构件1与竖向构件2刚接，以进行后续的结构抗震、抗风设计。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种竖向构件调平方法，其特征在于，包括：
将至少一个水平构件分别和相邻的两个竖向构件铰接，所述水平构件位于相邻的两个所述竖向构件之间；
对所述竖向构件进行一次性重力荷载施加，所述重力荷载包括所述竖向构件的自重和所述水平构件的自重；
调整所述竖向构件的截面尺寸，使各所述竖向构件的竖向变形量相同；
将所述水平构件与所述竖向构件刚接。
2.根据权利要求1所述的竖向构件调平方法，其特征在于，所述水平构件位于相邻的所述竖向构件之间；
所述水平构件与所述竖向构件相交处铰接连接。
3.根据权利要求1所述的竖向构件调平方法，其特征在于，所述进行一次性重力荷载施加的步骤具体为：
结构刚度矩阵一次生成，结构重力荷载一次施加。
4.根据权利要求1所述的竖向构件调平方法，其特征在于，所述调整所述竖向构件的截面尺寸，使各所述竖向构件的竖向变形量相同的步骤具体包括：
计算不同类型的所述竖向构件的初始竖向变形量；
调整不同类型的所述竖向构件的截面尺寸，使各所述竖向构件的竖向变形量相同。
5.根据权利要求4所述的竖向构件调平方法，其特征在于，通过改变所述竖向构件的横截面和材料来调整所述竖向构件的竖向变形量。
6.根据权利要求1所述的竖向构件调平方法，其特征在于，所述竖向构件为外框柱或内筒墙肢。
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