淺談超高層鋼紻構(gòu)建筑的施工控制要點

張富貴

（山東淄建集團有限公司，山東，淄博，255000）

淺談超高層鋼紻構(gòu)建筑的施工控制要點

張富貴

（山東淄建集團有限公司，山東，淄博，255000）

本文通過分析超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑施工的控制特點，以某金融大廈為例，針對標高、外伸桁架內(nèi)力控制中的相關(guān)問題進行探討，以期通過本文的闡述為確保超高層建筑結(jié)構(gòu)施工過程的質(zhì)量和安全，達到設(shè)計的初始要求提供理論參考。

超高層鋼結(jié)構(gòu)；建筑施工；控制要點

一、超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑施工的控制特點

超高層建筑工程施工控制具有自身鮮明特點，包括：復(fù)雜性、不可逆性和人為性。

超高層建筑工程施工控制的復(fù)雜性主要表現(xiàn)在三個方面：一是系統(tǒng)復(fù)雜，高層建筑特別是超高層建筑工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對其施工過程進行控制的系統(tǒng)也就非常繁復(fù)，不但包含復(fù)雜的結(jié)構(gòu)本身，還包含可控性比較差的人的活動。正因為超高層建筑工程施工控制系統(tǒng)的復(fù)雜性，因此，目前還難以像自動控制系統(tǒng)那樣用嚴密的數(shù)學(xué)模型對其進行描述；二是目標多樣，超高層建筑工程施工控制系統(tǒng)是一個多目標控制系統(tǒng)，既有形態(tài)、又有內(nèi)力和穩(wěn)定性，這些目標大部分情況下是相容的，有時是相互排斥的，給施工控制帶來很大困難；三是干擾因素多，超高層建筑施工環(huán)節(jié)多，施工環(huán)境不斷變化，影響施工過程的因素比較多，既有人為的，如施工工藝、方法和施工質(zhì)量，還有自然的，如溫度變化、風(fēng)和地震等。

超高層建筑工程施工控制的不可逆性表現(xiàn)在施工控制是面向未來的，對既成事實一般是難以通過施工控制技術(shù)調(diào)整的。超高層建筑工程施工控制的不可逆性是由施工過程在時間上的單向性所決定的，該特點對施工控制提出了非常高的要求，施工控制必須高效準確，具有非常強的預(yù)見性，否則，造成的損失是無可挽回的，嚴重的還會引發(fā)災(zāi)難性的事故，不可不慎重對待。

超高層建筑工程施工控制的人為性主要表現(xiàn)在施工控制系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)都需要人參與，人在施工控制過程中發(fā)揮不可替代的作用。在整個施工控制過程中，從輸入、控制和執(zhí)行到輸出和反饋，都離不開人的參與。從這個意義上說，超高層建筑工程施工控制系統(tǒng)是人工控制系統(tǒng)，必須根據(jù)控制系統(tǒng)的這一特點來制定控制技術(shù)路線，而不能完全套用自動控制的理論和方法。

二、超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑施工控制的案例分析

某金融大廈主要作辦公用途。大樓地上88層，地下3層。地面以上實體高度為492m，裙樓高24m。主體結(jié)構(gòu)為鋼骨和鋼筋混凝土混合結(jié)構(gòu)，主樓主要由外圍巨型柱及中間核心筒組成，作為大樓的主要傳力體系共同承擔(dān)大樓的重力荷載。工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變、施工難度大、鋼結(jié)構(gòu)安裝精度要求高決定了施工控制要求高。

1、標高控制

金融大廈就采用了預(yù)補償法來控制絕對標高。大廈采用核心筒一外框架結(jié)構(gòu)體系。由于建筑高度巨大，因此豎向變形和沉降非?？捎^，在施工過程中和完成以后，一方面結(jié)構(gòu)豎向收縮徐變、壓縮等變形非常明顯，有時高達數(shù)1Omm；另一方面在上部結(jié)構(gòu)巨大荷載的作用下，地基基礎(chǔ)也會產(chǎn)生很大沉降，有時高達十幾厘米。兩者共同作用，對結(jié)構(gòu)絕對標高產(chǎn)生明顯影響。如果不加控制，就會影響幕墻工程、電梯工程等后續(xù)工種的施工。因此必須采取有效措施，控制絕對標高。

金融大廈絕對標高控制方法主要采用預(yù)補償法。預(yù)補償法原理如下：①確定施工工藝—②確定施工工況一③進行施工過程仿真分析一④確定各樓層絕對標高與設(shè)計標高差異一⑤確定各樓層標高預(yù)補償值一⑥結(jié)構(gòu)施工時按預(yù)補償值調(diào)整結(jié)構(gòu)施工標高—⑦根據(jù)施工監(jiān)測結(jié)果，重復(fù)步驟③ 、④、⑤和⑥，直至施工完成，以確保結(jié)構(gòu)完成時的絕對標高滿足設(shè)計和使用要求。為了確保結(jié)構(gòu)最終標高滿足設(shè)計和使用要求，還可根據(jù)施工工況確定了核心筒和巨型柱的標高預(yù)補償值，可取得明顯成效。

2、外伸桁架內(nèi)力控制

金融大廈建筑結(jié)構(gòu)中采用了三道外伸桁架來提高結(jié)構(gòu)抗側(cè)向荷載剛度，三道外伸桁架分別位于24～26層、5l～53層和85～87層，結(jié)構(gòu)施工過程中就采用了標高預(yù)補償法和二階段安裝法來控制外伸桁架的內(nèi)力。標高預(yù)補償法前已敘述，不再重復(fù)，下面簡要介紹二階段安裝法原理。

二階段安裝法，即鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中，外伸桁架部分關(guān)鍵構(gòu)件(節(jié)點)暫不安裝到位，暫時降低外伸桁架的剛度，提高其適應(yīng)差異變形的能力，待結(jié)構(gòu)繼續(xù)施工到一定階段，已安裝外伸桁架所在部位核心筒與外框架之間的差異變形已經(jīng)基本發(fā)生，再安裝外伸桁架的關(guān)鍵構(gòu)件(節(jié)點)，此時外伸桁架才起作用，以抵抗側(cè)向荷載。由于外伸桁架是在核心簡與外框架之間差異變形基本完成后才形成整體，提供抵抗側(cè)向荷載剛度，這樣在形成整體前發(fā)生的差異變形就不會在外伸桁架中產(chǎn)生附加應(yīng)力，外伸桁架的內(nèi)力也就得到有效控制。二階段安裝法實施步驟如下：

（1）基礎(chǔ)和基礎(chǔ)底板施工；

（2）基礎(chǔ)底板強度達到規(guī)定的28天抗壓強度時，開始核心筒施工；

（3）核心簡施工至10-15層時，開始安裝鋼結(jié)構(gòu)；

（4）復(fù)合巨型柱混凝土澆筑；

（5）安裝壓型鋼板，澆搗壓型鋼板上的混凝土：

（6）核心筒24-26層區(qū)域外伸桁架系統(tǒng)安裝：

（7）復(fù)合巨型柱24-26層區(qū)域外伸桁架系統(tǒng)安裝；

（8）在核心筒和復(fù)合巨型柱之間24-26層區(qū)域安裝結(jié)構(gòu)外伸桁架，其中部分關(guān)鍵構(gòu)件暫緩安裝，外伸桁架系統(tǒng)處于?初裝?狀態(tài)；

（9）繼續(xù)施工核心簡至51～53層外伸桁架系統(tǒng)部分，同時繼續(xù)安裝和施工鋼結(jié)構(gòu)樓板骨架、巨型鋼柱、巨型復(fù)合柱；

（10）核心筒51-53層區(qū)域外伸桁架系統(tǒng)安裝；

（11）復(fù)合巨型柱51-53層區(qū)域外伸桁架系統(tǒng)安裝；

（12）在核心筒和復(fù)合巨型柱之間51～53層區(qū)域安裝結(jié)構(gòu)外伸桁架，其中部分關(guān)鍵構(gòu)件暫緩安裝，外伸桁架系統(tǒng)處于?初裝?狀態(tài)；

（13）定制24-26層之間外伸桁架系統(tǒng)的連接板，并將其全部安裝就位，24-26層外伸桁架系統(tǒng)處于?最終安裝?狀態(tài)；

（14）在繼續(xù)安裝鋼結(jié)構(gòu)樓板骨架、復(fù)合巨型柱內(nèi)的鋼柱和鋼巨型柱的同時，繼續(xù)不斷進行剪力墻核心筒的施工直到85-87層的外伸桁架系統(tǒng)；

（15）核心筒85-87層之間鋼結(jié)構(gòu)外伸桁架系統(tǒng)安裝；

（16）在剪力墻核心簡和復(fù)合巨型柱的85和87層之間安裝鋼結(jié)構(gòu)外伸桁架；

（17）定制51-53層之間外伸桁架系統(tǒng)的連接板，并將其全部安裝就位，51-53層外伸桁架系統(tǒng)處于?最終安裝?裝態(tài)：

（18）安裝蓋頂桁架和壓型鋼板至建筑塔尖基底；

（19）澆搗復(fù)合巨型柱混凝土；

（20）澆搗塔尖壓型鋼板上的混凝土；

（21）最后澆搗85層與87層之間的樓板混凝土。

在金融大廈施工過程中，通過優(yōu)化施工工序，減少施工引起的附加應(yīng)力，使外伸桁架的內(nèi)力得到有效控制。

三、結(jié)束語

現(xiàn)代超高層建筑隨著社會生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的進一步發(fā)展，一大批先進的儀器和施工工藝越來越廣泛地應(yīng)用到施工中，這對設(shè)計、施工、監(jiān)理也提出了越來越高的要求。強度、三線、裂縫、安全值需要進一步研究、探討。

[1] 汪正榮．建筑分項施工工脣標準手冊[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社 2005.15～20．

[2] JGJ 5-2002，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[s]．

[3] 日本建筑構(gòu)造技術(shù)者協(xié)會圖說建筑結(jié)構(gòu)，中國建筑工業(yè)出版社，2000

TU921

A

1674-3954（2011）02-0049-01