CN107476632B - 控制施工期间隔震支座上下法兰板相对水平位移的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种控制施工期间隔震支座上下法兰板相对水平位移的方法，属于混凝土结构施工技术领域。通过监测施工场地阳光直射混凝土、室内混凝土和环境温度，拟合阳光直射混凝土、室内混凝土随时间的变化曲线以及阳光直射混凝土温度和环境温度的关系曲线；再根据施工阶段，建立隔震支座顶板施工完成阶段的有限元模型，并将温度最低(最高)季节结构有限元模型作为最终状态；根据上下法兰板水平相对位移和顶板施工温度的关系，确定隔震支座顶板施工时混凝土的最高(最低)温度，由此确定隔震支座顶板施工时的最高(最低)环境温度。本发明解决了混凝土结构施工过程中隔震支座上下法兰板相对水平位移的控制问题，为实际施工环境温度控制提供参考。

Description

控制施工期间隔震支座上下法兰板相对水平位移的方法
技术领域
本发明涉及混凝土结构施工技术领域，特别是指一种控制施工期间隔震支座上下法兰板相对水平位移的方法。
背景技术
为减少强震区结构的地震反应，常采用叠层橡胶支座的隔震技术。为提高橡胶支座的隔震性能，在施工过程中应控制隔震支座上下法兰板的相对水平位移。《建筑工程叠层橡胶隔震支座施工及验收规范》(DBJ53/T-48-2012)对上部结构施工过程中隔震支座法兰板上下支座水平相对位移的限制做了明确的规定。上下法兰板相对水平位移主要由混凝土的收缩和温度变形引起。混凝土的收缩变形可通过施工后浇带和养护时间进行控制。而温度变形受温差和混凝土结构的尺寸所控制。当混凝土板的尺寸较小时，混凝土板温度变形引起隔震支座上下法兰板相对水平位移容易满足规范要求。而对于大型的混凝土结构，施工时间跨度大，易导致隔震支座上下法兰板相对水平位移超过规范要求。
目前，尚未有从施工温度角度控制超大混凝土引起隔震支座上下法兰板相对水平位移的方法，因此，需要一种便于隔震支座超大混凝土结构控制上下法兰板相对水平位移施工温度控制的方法。
发明内容
本发明为解决目前隔震支座超大混凝土结构中上下法兰板相对水平位移施工时机控制的不足，提供一种控制施工期间隔震支座上下法兰板相对水平位移的方法。
该方法包括如下步骤：
S1：在施工前，分别监测施工场地的阳光直射混凝土、室内混凝土和环的温度，在此基础上，拟合阳光直射混凝土、室内混凝土随时间的温度变化曲线以及阳光直射混凝土温度和环境温度的关系曲线；
S2：根据施工阶段，建立隔震支座顶板施工完成阶段的有限元模型和温度最低季节结构的有限元模型；
S3：根据施工进度安排，温度最低季节结构有限元模型施加温度最低季节温度场作为计算的最终状态，计算隔震支座顶板不同施工温度下支座上下法兰板最大相对水平位移；
S4：根据支座上下法兰板最大相对水平位移和顶板施工温度的关系，结合支座上下法兰板允许的水平相对位移，确定隔震支座顶板施工时混凝土的最高温度；
S5：根据S1中阳光直射混凝土温度和环境温度的关系曲线和S4中确定的隔震支座顶板施工时混凝土的最高温度，确定隔震支座顶板施工时最高的环境温度。
其中，S1中监测施工场地的阳光直射混凝土、室内混凝土和环境温度的时间跨度包括当年的高温季节和低温季节。
S1中拟合阳光直射混凝土、室内混凝土随时间的温度变化曲线时，考虑方差的影响，具体为：选取从低温到高温时间段或高温到低温时间段进行最小二乘法线性回归，线性回归函数加上回归分析的3倍方差作为最终的拟合。
S2中隔震支座顶板施工完成阶段的有限元模型中，隔震支座顶板的温度由阳光直射混凝土随时间的温度变化曲线确定，该施工阶段结构的其余混凝土温度由室内混凝土随时间的温度变化曲线确定。
当S3为：根据施工进度安排，温度最高季节结构有限元模型施加温度最高季节温度场作为计算的最终状态，计算隔震支座顶板不同施工温度下支座上下法兰板最大相对水平位移；此时，S4和S5分别为：
S4：根据支座上下法兰板最大相对水平位移和顶板施工温度的关系，结合支座上下法兰板允许的水平相对位移，确定隔震支座顶板施工时混凝土的最低温度；
S5：根据S1中阳光直射混凝土温度和环境温度的关系曲线和S4中确定的隔震支座顶板施工时混凝土的最低温度，确定隔震支座顶板施工时最低的环境温度。
S3中温度场的施加方法具体为：
温度最低季节结构的有限元模型中受阳光直射混凝土顶板施加实测最低的阳光直射混凝土温度，结构中其余部位的混凝土施加实测最低的室内混凝土温度；
温度最高季节结构的有限元模型中受阳光直射混凝土顶板施加实测最高的阳光直射混凝土温度，结构中其余部位的混凝土施加实测最高的室内混凝土温度。
S4中支座上下法兰板允许的水平相对位移由规范、隔震支座生产厂家或实验确定。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
该方法利用直接根据施工环境的混凝土温度，定量预测施工期间隔震支座法兰板上下水平相对位移随温度的变化规律，确定隔震支座顶板施工的环境温度范围，方便施工组织人员合理的安排施工进度。
附图说明
图1为本发明的控制施工期间隔震支座上下法兰板相对水平位移的方法流程图。
图2为本发明实施例中隔震支座的平面布置图，图中单位为m。
图3为本发明实施例中阳光直射混凝土日最高温的监测温度；
图4为本发明实施例中室内混凝土日最高温的监测温度；
图5为本发明实施例中阳光直射混凝土温度和环境温度的关系；
图6为本发明实施例中隔震支座顶板施工完成阶段的有限元模型；
图7为本发明实施例中温度最低季节结构的有限元模型。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对目前隔震支座超大混凝土结构中上下法兰板相对水平位移施工时机控制不足等问题，提供一种控制施工期间隔震支座上下法兰板相对水平位移的方法。
某混凝土结构地下2层，地上5层，主体结构为现浇钢筋混凝土框架结构，南北长411m，东西方向宽513m，平面超长超宽，温度作用巨大。采用减隔震设计，地下结构B1层通过1232个隔震支座支撑地上5层结构。隔震支座采用直径1200mm、1300mm、1500mm大直径高性能隔震支座，隔震支座的平面布置图如图2所示。
根据施工安排，混凝土主体结构将在冬季完成。如图1控制施工期间隔震支座上下法兰板相对水平位移的方法流程图所示，在结构施工前，进行施工场地的混凝土和环境温度的监测，测量时间从冬季到夏季。实测所得的阳光直射混凝土日最高温的监测温度如图3所示，室内混凝土日最高温的监测温度如图4所示。
以最低温度的时间作为起始时间，采用线性拟合的方法建立阳光直射混凝土温度Ts为随时间变化的关系，考虑三倍方差所得的线性函数为：
Ts＝18.92+0.25*N (1)
考虑三倍方差后，拟合所得室内混凝土温度Ti随时间变化的线性函数为：
Ti＝9.66+0.224*N (2)
式中N为距离起始时间的天数。
测量的阳光直射混凝土温度Ts和环境温度Te的关系如图5所示。采用线性拟合的方式得到
Ts＝1.2Te-1.7 (3)
对本工程而言，隔震支座顶板就是F1层混凝土板。根据结构的施工过程，F1层混凝土板浇筑完成后的有限元模型如图6所示。温度最低季节完成地上地上5层结构，则温度最低季节结构的有限元模型如图7所示。
图6有限元模型中F1层的温度为阳光直射混凝土的温度，B1层混凝土板的温度为室内混凝土的温度，此时隔震支座上下法兰板相对水平位移为零。图7有限元模型中受阳光直射区采用阳光直射混凝土的温度，其余部分混凝土板的温度为室内混凝土的温度。有限元计算过程是首先根据式(1)和式(2)确定图6有限元模型施加施工时的混凝土温度，进行温度作用有限元计算。并将计算的结点位移置零，然后，激活上部结构得到图7有限元模型，并施加最低温时阳光直射混凝土温度和室内温度。进行温度作用有限元分析后，得到隔震支座上下法兰板相对水平位移。F1层不同浇筑温度下，所有隔震支座上下法兰板相对水平位移中的最大值如表1所示。
表1隔震支座上下法兰板最大相对水平位移
根据《建筑工程叠层橡胶隔震支座施工及验收规范》(DBJ53/T-48-2012)的要求，对于直径大于1000mm的隔震支座，相对水平位移不应大于50mm的要求，隔震支座顶板施工时的混凝土温度应该低于36.8℃。然后根据式(3)可得，隔震支座顶板施工时的环境温度应该低于32.1℃。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种控制施工期间隔震支座上下法兰板相对水平位移的方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：在施工前，分别监测施工场地的阳光直射混凝土、室内混凝土和环境的温度，在此基础上，拟合阳光直射混凝土、室内混凝土随时间的温度变化曲线以及阳光直射混凝土温度和环境温度的关系曲线；
S2：根据施工阶段，建立隔震支座顶板施工完成阶段的有限元模型和温度最低季节结构的有限元模型；
S3：根据施工进度安排，温度最低季节结构有限元模型施加温度最低季节温度场作为计算的最终状态，计算隔震支座顶板不同施工温度下支座上下法兰板最大相对水平位移；
S4：根据支座上下法兰板最大相对水平位移和顶板施工温度的关系，结合支座上下法兰板允许的水平相对位移，确定隔震支座顶板施工时混凝土的最高温度；
S5：根据S1中阳光直射混凝土温度和环境温度的关系曲线和S4中确定的隔震支座顶板施工时混凝土的最高温度，确定隔震支座顶板施工时最高的环境温度。
2.根据权利要求1所述的控制施工期间隔震支座上下法兰板相对水平位移的方法，其特征在于：所述S1中监测施工场地的阳光直射混凝土、室内混凝土和环境温度的时间跨度包括当年的高温季节和低温季节。
3.根据权利要求1所述的控制施工期间隔震支座上下法兰板相对水平位移的方法，其特征在于：所述S1中拟合阳光直射混凝土、室内混凝土随时间的温度变化曲线时，选取从低温到高温时间段或高温到低温时间段进行最小二乘法线性回归，线性回归函数加上回归分析的3倍方差作为最终的拟合。
4.根据权利要求1所述的控制施工期间隔震支座上下法兰板相对水平位移的方法，其特征在于：所述S2中隔震支座顶板施工完成阶段的有限元模型中，隔震支座顶板的温度由阳光直射混凝土随时间的温度变化曲线确定，该施工阶段结构的其余混凝土温度由室内混凝土随时间的温度变化曲线确定。
5.根据权利要求1所述的控制施工期间隔震支座上下法兰板相对水平位移的方法，其特征在于：所述S3替换为：根据施工进度安排，温度最高季节结构有限元模型施加温度最高季节温度场作为计算的最终状态，计算隔震支座顶板不同施工温度下支座上下法兰板最大相对水平位移；此时，S4和S5分别替换为：
S4：根据支座上下法兰板最大相对水平位移和顶板施工温度的关系，结合支座上下法兰板允许的水平相对位移，确定隔震支座顶板施工时混凝土的最低温度；
S5：根据S1中阳光直射混凝土温度和环境温度的关系曲线和S4中确定的隔震支座顶板施工时混凝土的最低温度，确定隔震支座顶板施工时最低的环境温度。
6.根据权利要求1或5所述的控制施工期间隔震支座上下法兰板相对水平位移的方法，其特征在于：所述S3中温度场的施加方法具体为：
温度最低季节结构的有限元模型中受阳光直射混凝土顶板施加实测最低的阳光直射混凝土温度，结构中其余部位的混凝土施加实测最低的室内混凝土温度；
或温度最高季节结构的有限元模型中受阳光直射混凝土顶板施加实测最高的阳光直射混凝土温度，结构中其余部位的混凝土施加实测最高的室内混凝土温度。
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