基于LS-DYNA软件分析1#及2#塔吊方案对原结构的影响研究

钱嘉

摘要：在高层建筑施工中，塔吊解决了施工过程中的垂直运输问题，且一般附着在主体结构上。但是，随着建筑高度的增加，塔吊工作中对高层结构的影响也随之的增加。本文通过运用仿真计算软件LS-DYNA分析，简要描述了塔吊在各工况下对无锡市新经济产业园A地块高层建筑的影响。

关键词：LS-DYNA；结构受力模型；分析

[Abstract]Inhigh-riseconstruction，thetowercranetosolvetheconstructionprocessofverticaltransportproblems，andgenerallyattachedtothemainstructure.However，withtheincreaseintheheightofthebuilding，theimpactofthetowerstructureonthehigh-risestructurealsoincreased.Inthispaper，theinfluenceofthetowercraneonthehigh-risebuildingsintheneweconomicindustrialparkinWuxiCityisdescribedbrieflybyusingthesimulationsoftwareLS-DYNA.

[Keywords]LS-DYNA；structuralforcemodel；analysis

0.引言

随着国民经济的快速发展，我国的建筑也向着高层发展。到目前为止，已经有大量的高层建筑遍布全国各地，从而为我国在建筑施工方面积累了宝贵的技术和经验。在高层建筑施工中，塔吊解决了施工过程中的垂直运输问题，且一般附着在主体结构上。但是，随着建筑高度的增加，塔吊工作中对高层结构的影响也随之的增加。本文通过运用仿真计算软件LS-DYNA分析，简要描述了塔吊在各工况下对无锡市新经济产业园A地块高层建筑的影响。

1.工程概况

无锡市惠山区新经济产业园A地块，高99.8米。由于随着房屋高度增加到某个限度后，控制结构体系设计的将是水平荷载而不是竖向荷载，是刚度而不是强度，且本工程是以商业及办公为主，因此在结构设计方案中考虑框架-核心筒结构。利用房屋中的电梯井、楼梯间、设备管道井作为核心筒体，周边配置8.4X8.4的框架柱网，其高效、坚固、协调的结构体系充分利用了混凝土核心筒的抗侧力刚度、阻尼和质量特性，使建筑所受的风力降至最低，且提供了满足建筑所需求的大空间性。因该栋建筑属于高层建筑，施工方案中故需要对塔吊的位置和布置进行优化。

2.工程算例

由于本工程实际情况不同所以塔吊布置方案也不同：方案一：2#塔吊布置于A楼的建筑的角部；方案二：1#塔吊布置于A楼建筑的形心轴附近。以下针对2#和1#塔吊进行软件分析：首先在HYPERMESH中根据设计建立几何模型（图1）。

图2网格模型

用BEAM单元（11，704）模拟承重柱，墙体和楼板采用SHELL单元（180，158）。有限元模型如图2所示。

将建立的网格模型导入LS-PREPOST中添加材料属性以及力学和位移边界。如图2所示。

（a）方案一（2#塔吊）（b）方案二（1#塔吊）

图6两种方案的等效应力云图

3.结语

从上述结果对比中可以发现：无论是位移还是应力，方案一的结果值都要大于方案二（且结构是安全的），即塔吊布置是否合理对于结构物的影响是很大的。因此笔者建议1.在条件允许的情况下，塔吊的布置宜尽可能地靠近房屋结构的形心轴附近；2.塔吊附着框架处于交变载荷的作用氛围，对附着框架与钢架建筑物的连接部分的焊缝、螺栓、铁插销等紧固情况要定期检查和加固，必要时要对建筑物外部靠近附着的受力结构采取增强楼板和增设连接梁等相关安全措施。

参考文献

[1]《建筑施工安全检查标准》JGJ59-99[S].北京中国建筑工业出版社1999

[2]《悬挑式脚手架安全技术规程》DG/TJ08-2002-2006[S].上海上海市建设和交通委员会2006

[3]《钢结构设计规范》GB50017-2003[S].北京中国建筑工业出版社2003

[4]罗宏，龙传尧，涂光辉.超高层建筑动臂式塔式起重机施工技术[J].施工技术，2012，41（375）：3738.

[5]李迪，王朝阳，蒋官业.超高层建筑施工中塔吊的合理应用[J].工业建筑，2012，42（12）：7681.

[6]《混凝土结构设计规范》（GB50010-2011）[S].北京中国建筑工业出版社2011