浅谈施工升降机基础设计和有限元

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1、浅谈施工升降机基础设计和有限元　　摘要：随着高层建筑的增多，施工升降机已逐渐替代物料提升机，成为工程后期运送人员和物料的主要的设备。本文主要对施工升降机基础设计与有限元进行了分析，，供土建施工人员、设备管理人员参考。关键词：施工升降机；基础设计；有限元分析；中图分类号：TH211+.6文献标识码：A文章编号：0.引言施工升降机又称为建筑用施工电梯，是建筑施工中经常使用的载货和载人的运输机械施工升降机，主要由导轨架附墙架吊笼和安全机构组成。随着我国经济社会的发展，高层超高层建筑不断涌现，施工升降机的需求量大增，同时对施工升降机的设计也提出了更高的要求。因此，一种良好的基础设计对于保障

2、施工升降机的质量有着重大意义。1.工程相关概述与理论1.1工程背景目前，在建筑施工现场二次结构和装修施工阶段广泛使用的施工升降机，大多没有适宜、可靠的基础来满足承载能力要求。为今后能够在工程中选用经济合理的施工升降机基础，本文以保定秀兰尚城高层住宅小区工程和某饭店改扩建工程为背景，进行了深入的研究和分析。61.2施工升降机极限状态的概述在进行结构设计之前，需先阐明极限状态的概念。从安全可靠的角度出发，结构从开始承受荷载直至破坏所处的阶段或状态，可以划分为有效状态和失效状态二类。所谓有效状态，是指结构能有效地、安全可靠地工作，得以完成预定的各项功能；反之，结构失去完成预定功能的能力，

3、不能有效地工作，则处于失效状态。失效状态不仅包括因强度不足而丧失承受荷载的能力，或是结构发生倾覆滑移、丧失稳定等情况，而且还包括结构的变形过大、裂缝过宽而不适于继续使用等情况。2.施工升降机基础有限元分析2.1钢筋混凝土建模方法概述通过有限元对施工升降机基础承载过程进行分析，其重点及难点在于如何建立钢筋混凝土有限元模型。通常的建模方法有两种，一种为将钢筋混凝土视为一种材料的整体式建模方法，另一种为钢筋和混凝土分别建立的分离式建模方法。6整体式建模方法的模拟方式为：(1)把钢筋混凝土作为一种材料，采用双线性模型来模拟；(2)采用“叠加原理”把钢筋和混凝土的刚度和强度以某种形式进行加和

4、，来作为整个材料的刚度和强度。虽然上述方法在处理某些钢筋混凝土模拟的问题上可以达到合适的效果，但是它很难对不同配筋形式的钢筋混凝土结构进行仿真，更不能对钢筋与混凝土相互作用的复杂行为进行刻画。因此对于本文所述问题，需要采用分离式建模方法。对于配筋情况较为复杂的结构，如果采用共用节点方法建立有限元模型，将会造成有限元模型网格单元的细化。从而加大计算的物理时间。所以本文选择耦合法作为钢筋混凝土框架结构的模拟方法。2.2单元类型选取本文采用的钢筋混凝土建模方法为“分离式”建模方法。此时需要对钢筋及混凝土分别进行模拟。由于同一构件中，钢筋和混凝土所占的体积相差悬殊，两种材料的物理力学性能差

5、别较大，所以选择合适的单元对不同材料进模拟非常关键。ABAQUS软件提供了多种单元类型。其中对于体构件通常采用C3D8单元进行模拟，对“线”状构件采用B31梁单元模拟。C3D8单元为8节点线性单元，采用全积分，具有较高的准确度及效率，因此对混凝土部分采用实体单元模拟。B31单元为3节点线性单元，由于钢筋在构件中占有的体积相对较小，因此钢筋部分采用B31单元模拟。2.3本构模型选取为了达到模拟准确的目的，选择适当的材料本构也是非常重要的。ABAQUS提供了大量的本构模6型。其中混凝土采用Mor-coulom本构模型模拟，该模型通过帽模型刻画混凝土的破坏面。其材料参数如表6-1所示。钢

6、筋采用Plastic_Kenematic本构模型模拟，该模型为双线性模型。其材料参数如表6.2所示。表6-1混凝土材料参数表表6-2钢筋材料参数表2.4有限元模型建立基于有限元软件Hypermesh前处理方面的优势，选用Hypermesh对上述钢筋混凝土框架结构模型进行建立。由于所涉及结构是对称结构，因此只需建立1/4模型，并在对称面上施加对称边界条件。由于基础在本分析中对结构的影响有限，因此并未建立基础，仅约束柱子底部节点的所有自由度。梁和柱中混凝土实体单元通过共用节点作用到一起，模型中没有建立升降机，升降机对于下部结构的冲击作用通过直接施加力来实现，建立好的模型。并采用吨、毫米

7、、秒为基本单位。在单元尺寸选择方面，为了尽可能提高精度并节省计算物理时间，实体单元和梁单元网格尺寸选定为50mm。2.5计算设置6为了使计算易于收敛，加载过程分为两个加载，并采用较小的计算步长及较大的迭代终止次数步。其中加载过程第一步为模型施加重力，第二步为结构施加升降机集中荷载；计算步长初始值定义为1E-7秒，最大值为1E-4秒。迭代终止次数为超过100次停止。2.6钢筋单元轴向应力钢筋是钢筋混凝土结构中拉力的主要承担者，钢筋的内力可以反映钢筋混凝土结构构件的承载情