Abstract： Shanghai World Financial Center is one of the highest buildings of the world，of which the cumulation of vertical deformation during construction is significant and worth investigating. A refined finite element model was developed to conduct full-process analysis of construction of super high-rise buildings like Shanghai World Financial Center，in which the discrete analysis method of time-varying structures and the age-adjusted effective modulus method were both used. In the finite element analysis，the whole construction process was divided into a series of stages，each with a structural system that was part of the whole structure and with different material parameters，geometrical parameters，loading and boundary conditions. The whole construction process of the Shanghai World Financial Center in consideration of creep of concrete was simulated successfully using the finite element model and the analytical method developed. With respect to different construction stage，the total vertical deformation，inter-floor compression deformation and the relative deformation between the outer frame and the core-wall were obtained through the analysis. Comparison of the results form analysis of the stage-wise full-process of construction with and without considering the creep and the results from the conventional analysis of the whole building under the total load from all self-weight and construction applied to the structure ‘in one go ’ shows that，the cumulative effect on the deformation from the construction process and the creep effect need to be considered in analyzing the deformation of the Shanghai World Financial Center，and the super high-rise buildings suchlike. Finally，the calculated results correlate well with the monitoring results. Keywords： hybrid structure system； construction process； age-adjusted effective modulus method； time-varying structure； creep
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上海环球金融中心施工竖向变形分析
范 峰1 ，王化杰1 ，支旭东1 ，黄 刚2 ，祝恩淳1 ，王 宏2 ，沈世钊1 （ 1. 哈尔滨工业大学 土木工程学院，黑龙江哈尔滨 150090； 2. 中建三局建设工程股份有限公司，湖北武汉 430064）
摘要： 上海环球金融中心是世界上最高的建筑之一，施工过程中结构竖向变形累积问题尤为突出，有必要对其进行研究。 建立了适于结构施工模拟的精细化有限元模型，综合时变结构离散分析法与龄期调整有效模量法，实现了超高层结构施工 全过程分析； 将整个结构按照施工过程划分成一系列材料参数、几何参数、荷载边界条件不同的平衡体系； 通过对各平衡体 系的有限元求解，实现了考虑徐变效应的施工全过程模拟，获得结构各施工阶段的竖向变形、层间压缩量以及框筒内外相 对竖向变形，分析了施工过程中上海环球金融中心竖向变形。将模拟结果与一次性加载和不考虑徐变的施工模拟结果对 比表明： 上海环球金融中心变形计算应考虑施工过程和徐变效应的影响； 计算结果与实测结果吻合较好，证明了建议方法 的可行性。 关键词： 混合结构体系； 施工过程； 龄期调整有效模量法； 时变结构； 徐变 中图分类号： TU973. 14 文献标志码： A
基金项目： 国家“十一五”科技支撑项目（ 2006BAJ01B02） ，哈尔滨工业大学优秀青年教师培养计划项目（ HITQNJS，2007029） 。 作者简介： 范峰 （ 1971— ） ，男，安徽安庆人，工学博士，教授。E-mail： fanf@ hit. edu. cn 通讯作者： 王化杰（ 1982— ） ，男，辽宁大连人，博士研究生。E-mail： huajie_wang@ 163. com 收稿日期： 2009 年 6 月
其中施工荷载根据文献 ［5 ］取 2. 5kN / m2 ，幕 墙 荷载根据设计要求取 1kN / m2 。 2. 2 混凝土徐变模拟方法
混凝土徐变是指在持续荷载作用下，混凝土 结 构的变形随 时 间 不 断 增 长 的 现 象，一 般 比 瞬 时 弹 性 变形大 1 ～ 3 倍［6］，是引起结构变形的重要原因之一。 对于上海环球这种超高层结构，竖向荷载大，施工周 期长，变形分析中徐变的影响更为明显。
本文对上海环球施工竖向变形进行了系统的研 究，给出了具体的计算模型和分析方法，根据实际工 期，采用大型有限元软件 ANSYS 对其进行了考虑徐 变效应的施 工 全 过 程 模 拟，将 计 算 结 果 与 传 统 计 算 方法和不考虑徐变的施工模拟结果对比。
2 施工全过程分析方法
2 基 础 施 工 到 结
图 1 上海环球金融中心 Fig. 1 Shanghai World Financial Center 传统的结 构 设 计 方 法，仅 对 使 用 阶 段 的 结 构 在 不同工况及 其 组 合 作 用 下 的 效 应 进 行 分 析 ［1］，结 构 一次性建模，整体一次性加载，并没有考虑施工过程 和时间效 应 的 影 响。 而 实 际 上，在 整 个 施 工 过 程 中 结构是一 个 时 变 体 系，结 构 的 材 料 参 数、几 何 参 数、
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1 工程概况
随着经济 的 高 速 发 展，近 年 来 国 内 涌 现 出 一 大 批高层及超高层建筑，上海环球金融中心（ 以下简称 上海环球） 是其中的典型代表（ 图 1a） ，它位于上海市 浦东新区陆家嘴金融贸易区，总建筑面积 38 万平方 米，地下 3 层，地上 104 层（ 98 层、100 层、102 层为夹 层） ，建筑高度 492m，是世界上最高的建筑之一。
Analysis of vertical deformation during construction of the Shanghai World Financial Center
FAN Feng1 ，WANG Huajie1 ，ZHI Xudong1 ，HUANG Gang2 ，ZHU Enchun1 ，WANG Hong2 ，SHEN Shizhao1 （ 1. School of Civil Engineering，Harbin Institute of Technology，Harbin 150090，China； 2. China Construction Third Engineering Bureau Co. Ltd，Wuhan 430064，China）
DOI:10.14006/j.jzjgxb.2010.07.015
建筑结构学报 Journal of Building Structures 文章编号： 1000-6869（ 2010） 07-0118-07
第 31 卷 第 7 期 2010 年 7 月 Vol. 31 No. 7 July 2010
荷载边界条 件 都 随 施 工 进 程 而 改 变，结 构 竣 工 状 态 的内力和变 形 也 是 各 施 工 步 效 应 的 累 积 结 果，与 施 工过程和时间效 应 密 切 相 关 ［2］。 尤 其 是 上 海 环 球 这 种大型超高层结构，施工周期较长，竖向变形受施工 过程和时间 效 应 影 响 较 大，按 传 统 的 分 析 方 法 进 行 变形分析显 然 不 合 理，因 此 有 必 要 对 其 施 工 过 程 进 行跟踪模拟，对 结 构 施 工 过 程 中 的 竖 向 变 形 规 律 进 行研究。
（ 1） 基于设计资料一次性建立整体结构有限元 模型。
（ 2） 一次性杀死模型所有单元，使结构处于施工 前的初始“零”状态。
（ 3） 根据实际 施 工 进 度，依 次 激 活 相 应 阶 段 单 元，定义相 关 材 料 参 数、荷 载 及 边 界 条 件，从 而 得 到 阶段施工模 型 并 进 行 求 解，实 现 了 施 工 全 过 程 跟 踪 模拟。