[发明专利]一种适用于显式求解器的施工模拟分析方法

说明书

技术领域

本发明是一种建筑结构技术领域的适用于显式求解器的施工模拟分析方法，特别涉及需进行施工模拟弹塑性分析的复杂或超高建筑结构的施工模拟分析方法，属于适用于显式求解器的施工模拟分析方法的创新技术。

背景技术

《高层建筑混凝土结构技术规程》（JBJ3-2010）明确规定复杂高层建筑或超过150m的其他高层建筑结构应考虑施工模拟的影响。《超限高层建筑工程抗震设防专项审查术要点》（2010版）中亦提到对特别复杂的结构、高度超过200m的混合结构、大跨空间结构、静载下构件竖向压缩变形差异较大的结构等，应有重力荷载下的结构施工模拟分析。

考虑结构施工模拟分析与一次加载的主要区别在于：1）楼层竖向位移沿结构高度分布规律不一致，前者最大竖向位移在中间层附件，后者的楼层最大位移位于结构顶层；2）对于带支撑结构和带伸臂加强层的超高层结构，设置支撑或伸臂本意是用来抵抗水平力作用，这类只有通过施工模拟才能真实反映其主要受力特点；3）在框架-剪力墙结构或框架核心筒结构中，前述的两种方法对竖向构件间的内力分配有较明显地影响。基于后者模拟方法，高层建筑顶部部位一端与柱相连的梁负弯矩会减小或出现变号，而一端与墙体相连的梁负弯矩偏大，造成截面超筋现象。由此，对复杂或超高层采用施工模拟方法是准确模拟结构受力的一个前提。

对于需要弹塑性分析的复杂或超高建筑结构，则更应该在施工模拟完成的状态下展开弹塑性分析。大量工程案例已经表明，动力弹塑性分析方法采用显式计算方法，通过控制合理的稳定计算时间步长，可以得到满足工程精度的合理结果，同时避开求解过程中困扰工程师们的结果收敛问题，又确保了计算效率。通常，限于理论背景，复杂或超高建筑结构的施工模拟计算核心多采用隐式计算方法，对于大型多自由度结构，隐式分析的效率相对较慢，往往存在计算收敛问题。

故现阶段复杂结构的弹塑性分析方法多采用隐式完成施工模拟、显式接力完成弹塑性分析的做法，由于两种计算方法的差异性，结果导入容易出现误差，且不易检查。对于如何基于显式求解器完成施工模拟分析，诸如此类研究较少。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种适用于显式求解器的施工模拟分析方法。本发明能完成复杂或超高结构的施工模拟，且能实现施工过程的弹塑性分析。本发明不仅很好地避免弹塑性分析过程中的不收敛问题，而且对超大型结构也保证一定的计算效率。

本发明的技术方案是：本发明的适用于显式求解器的施工模拟分析方法,包括有如下步骤：

第一步：激活第1层结构，并施加相应荷载，将未施工结构的所有节点施加约束，并修正未激活结构中竖向构件的弹性模量，计算时，保存并输出计算结果Result_A；

第二步：激活第2层结构，释放第2层结构所有节点的约束，新激活的竖向构件并按实际弹性模量设置；已有结构的荷载保持不变，施加新增结构荷载，同时，将上一步计算结果作为这一步的受力初始状态，输入到新的模型中，计算时，保存并输出计算结果Result_B；

第三步：激活第3层结构，释放第3层结构所有节点的约束，新激活的竖向构件并按实际弹性模量设置，已有结构的荷载保持不变，施加新增结构荷载，同时，将上一步计算结果Result_B作为这一步的受力初始状态，输入到新的模型中，计算时，保存并输出计算结果Result_C；

第四步：激活第4层结构，释放第4层结构所有节点的约束，新激活的竖向构件并按实际弹性模量设置，已有结构的荷载保持不变，施加新增结构荷载，同时，将上一步计算结果Result_C作为这一步的受力初始状态，输入到新的模型中，计算时，保存并输出计算结果Result_D，至此，计算得到的结果Result_D即为考虑施工模拟方法的结果。

上述第一步修正未激活结构中竖向构件的弹性模量，修正后的数值为实际弹性模量的1e-6。

上述该方法能适用于显式求解器。

本发明的有益效果是：利用本发明所述的计算方法后，任何一个实际工程均可以按照其项目的具体情况，输入计算参数，采用显式求解器完成复杂或超高结构的施工模拟，且能实现施工过程的弹塑性分析。本发明不仅很好地避免弹塑性分析过程中的不收敛问题，而且对超大型结构也保证一定的计算效率，弥补目前未采用显式求解器完成施工模拟分析所存在的问题。本发明是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的适用于显式求解器的施工模拟分析方法。本发明操作简单，方便实用。

附图说明

图1是本发明用于描述分析方法的示例图；