一种应用于建筑物顶升的结构模拟分析方法技术

本发明专利技术涉及一种应用于建筑物顶升的结构模拟分析方法，包括：建立建筑结构的有限元模型；在各结构柱底部施加静定边界条件，并对有限元模型进行加载计算，静定边界条件设定为全自由度固结的边界条件；基于加载计算的结果，选取有限元模型中的关键构件；将各结构柱底部施加的边界条件修改为顶升边界条件，重新对有限元模型进行加载计算，累积循环计算N次，顶升边界条件设定为在各结构柱底部将扭转自由度固结的边界条件；统计关键构件在每次计算中的应力大小和变化百分比；基于统计结果，筛选相对应的边界条件，分析边界条件中不均匀顶升力的大小和分布情况。本发明专利技术能够分析在顶升过程中因顶升力误差而出现的结构薄弱、危险部位、构件应力等情况。构件应力等情况。构件应力等情况。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于建筑物顶升的结构模拟分析方法


[0001]本专利技术涉及建筑施工
，尤其涉及一种应用于建筑物顶升的结构模拟分析方法。

技术介绍

[0002]在建筑施工领域中，会需要对既有建筑进行顶升。建筑物顶升是指对既有建筑物进行必要加固，根据托换理论改变其传力路径，从而使建筑物在适当位置与下部结构分离，形成可移动的整体；通过顶升千斤顶等动力设备系统将建筑物顶升至新的高度，就位后再进行连接。
[0003]在实际顶升过程中，千斤顶顶升力很难做到零误差输出，如何确保具有随机性的顶升力误差(包括顶升力误差大小的随机性和位置分布的随机性)不会影响顶升过程中的结构安全值得研究。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种应用于建筑物顶升的结构模拟分析方法，以解决上述技术问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种应用于建筑物顶升的结构模拟分析方法，包括如下步骤：
[0006]建立建筑结构的有限元模型；
[0007]在各结构柱底部施加静定边界条件，并对所述有限元模型进行加载计算，所述静定边界条件设定为全自由度固结的边界条件；
[0008]基于加载计算的结果，选取所述有限元模型中的关键构件；
[0009]将各结构柱底部施加的边界条件修改为顶升边界条件，重新对所述有限元模型进行加载计算，累积循环计算N次，所述顶升边界条件设定为在各结构柱底部将扭转自由度固结，以3个单轴弹簧模拟三维坐标系中的3轴平动自由度的边界条件；
[0010]统计所述关键构件在每次计算中的应力大小和变化百分比；
[0011]基于统计结果，筛选相对应的边界条件，分析所述边界条件中不均匀顶升力的大小和分布情况。
[0012]较佳地，基于所述有限元模型中各结构柱的应力的大小和/或薄弱程度选取所述关键构件。
[0013]较佳地，循环次数N能够使所述统计结果符合大数定律。
[0014]较佳地，所述基于统计结果，筛选相对应的边界条件的方法包括：从所述统计结果中筛选出所述关键构件的应力绝对值大于第一阈值和/或变化百分比大于第二阈值的情况，再获得与上述情况相对应的边界条件。
[0015]与现有技术相比，本专利技术提供的应用于建筑物顶升的结构模拟分析方法具有如下优点：
[0016]本专利技术创新地提出了可用于顶升过程中结构模拟分析的方法，可用于分析在顶升
过程中因顶升力误差而出现的结构薄弱、危险部位、构件应力情况，以及相应的顶升力误差分布情况。
附图说明
[0017]图1为本专利技术一具体实施方式中应用于建筑物顶升的结构模拟分析方法的流程图。
具体实施方式
[0018]为了更详尽的表述上述专利技术的技术方案，以下列举出具体的实施例来证明技术效果；需要强调的是，这些实施例用于说明本专利技术而不限于限制本专利技术的范围。
[0019]本专利技术提供的应用于建筑物顶升的结构模拟分析方法，如图1所示，包括如下步骤：
[0020]建立建筑结构的有限元模型。
[0021]在各结构柱底部施加静定边界条件，并对所述有限元模型进行加载计算，所述静定边界条件设定为全自由度固结的边界条件，即在静定状态下的边界条件。
[0022]基于加载计算的结果，选取所述有限元模型中的关键构件，具体地，基于所述有限元模型中各结构柱的应力的大小和/或薄弱程度选取所述关键构件，本实施例中，选取有限元模型中应力较大和/或处于结构薄弱部位的构件作为关键构件。
[0023]将各结构柱底部施加的边界条件修改为顶升边界条件，重新对所述有限元模型进行加载计算，累积循环计算N次，所述顶升边界条件设定为在各结构柱底部将扭转自由度固结，以3个单轴弹簧模拟三维坐标系中的3轴(X轴、Y轴和Z轴)平动自由度的边界条件。由于顶升过程中的建筑结构不再适用于全自由度固结的边界条件，因此，本申请将各结构柱底部施加的边界条件修改为顶升边界条件，以更好的模拟顶升过程中建筑结构的边界条件。
[0024]统计所述关键构件在每次计算中的应力大小和变化百分比。
[0025]基于统计结果，筛选相对应的边界条件，分析所述边界条件中不均匀顶升力的大小和分布情况。具体地，所述基于统计结果，筛选相对应的边界条件的方法包括：从所述统计结果中筛选出所述关键构件的应力绝对值大于第一阈值和/或变化百分比大于第二阈值的情况，再获得与上述情况相对应的边界条件，分析这些边界条件中不均匀顶升力的大小和分布等情况。最后，根据统计结果总结规律，寻找出建筑结构在顶升过程中因顶升力误差而可能出现的最危险情况。
[0026]本专利技术提供的分析方法可基于有限元分析软件、程序批量执行、结果批量存储命令实现。
[0027]本专利技术创新地提出了可用于顶升过程中结构模拟分析的方法，可用于分析在顶升过程中因顶升力误差而出现的结构薄弱、危险部位、构件应力情况，以及相应的顶升力误差分布情况。
[0028]具体地，采用3个单轴弹簧模拟三维坐标系中的3轴平动自由度的方法包括：水平方向的弹簧刚度设置方法为：各结构柱倾覆时的剪力/所允许的最大水平漂移量；竖直方向的弹簧刚度设置方法为：产生顶升加速度的合力/所允许的最大不同步顶升位移差。此外，还需要在各结构柱底部施加和“结构处于静定状态下各柱轴力”等大反向(即大小相等、方
向相反)的100％准确的标准顶升力。本专利技术提出了一种准确的，可用于顶升过程中结构模拟分析的数值模型边界条件设置方法。
[0029]另外，由于顶升加速度很小，一般为0.01g～0.05g(g为重力加速度)，其所产生的结构动力效应很小，可忽略不计。故在上述顶升边界条件设置方法的基础上，再考虑实际顶升过程中的各顶升力误差，即完成了顶升过程中结构模拟分析的边界条件设置。
[0030]具体地，假设在某结构柱p处，该结构柱底部实际顶升力为N
p
，该结构柱底部的标准顶升力，即和“结构处于静定状态下该柱轴力”等大反向的100％准确的顶升力为N
p0
。可假设考虑顶升力误差的该结构柱实际顶升力N
p
服从于某概率分布，例如：N
p
～N(N
p0
,a)，即结构柱p处的实际顶升力N
p
服从于均值为该结构柱的标准顶升力N
p0
，标准差为a的正太分布。标准差a的取值可为常数或N
p0
的一定百分比，a的取值应符合实际情况中可能出现的顶升力误差大小。
[0031]较佳地，循环次数N应该足够大，能够使所述统计结果符合大数定律。具体地，在每次循环计算过程中，选取某结构柱，追踪该结构柱底部所设定顶升力的均值、标准差的变化、收敛情况。以上述结构柱p和所假设的正太分布N
p
～N(N
p0
,a)进行举例：即当结构柱p处所设定的顶升力，在累积循环计算中，其均值逐渐收敛于N
p0
，标准差逐渐收敛于a，可认为N的取值足够大，使统计结果符合大数定律，能够体现出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于建筑物顶升的结构模拟分析方法，其特征在于，包括如下步骤：建立建筑结构的有限元模型；在各结构柱底部施加静定边界条件，并对所述有限元模型进行加载计算，所述静定边界条件设定为全自由度固结的边界条件；基于加载计算的结果，选取所述有限元模型中的关键构件；将各结构柱底部施加的边界条件修改为顶升边界条件，重新对所述有限元模型进行加载计算，累积循环计算N次，所述顶升边界条件设定为在各结构柱底部将扭转自由度固结，以3个单轴弹簧模拟三维坐标系中的3轴平动自由度的边界条件；统计所述关键构件在每次计算中的应力大小和变化百分比；基于统计结果，筛选相对应的边界条件，分...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘峰，时春霞，何强，
申请(专利权)人：上海建工五建集团有限公司，
类型：发明
国别省市：