淺談超高層鋼紻構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構建筑施工的控制特點，以某金融大廈為例，針對標高、外伸桁架內力控制中的相關問題進行探討，以期通過本文的闡述為確保超高層建筑結構施工過程的質量和安全，達到設計的初始要求提供理論參考。

超高層鋼結構；建筑施工；控制要點

一、超高層鋼結構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：復雜性、不可逆性和人為性。

超高層建筑工程施工控制的復雜性主要表現在三個方面：一是系統復雜，高層建筑特別是超高層建筑工程結構復雜，對其施工過程進行控制的系統也就非常繁復，不但包含復雜的結構本身，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的復雜性，因此，目前還難以像自動控制系統那樣用嚴密的數學模型對其進行描述；二是目標多樣，超高層建筑工程施工控制系統是一個多目標控制系統，既有形態、又有內力和穩定性，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，超高層建筑施工環節多，施工環境不斷變化，影響施工過程的因素比較多，既有人為的，如施工工藝、方法和施工質量，還有自然的，如溫度變化、風和地震等。

超高層建筑工程施工控制的不可逆性表現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調整的。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，具有非常強的預見性，否則，造成的損失是無可挽回的，嚴重的還會引發災難性的事故，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在施工控制系統的各個環節都需要人參與，人在施工控制過程中發揮不可替代的作用。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是人工控制系統，必須根據控制系統的這一特點來制定控制技術路線，而不能完全套用自動控制的理論和方法。

二、超高層鋼結構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。主體結構為鋼骨和鋼筋混凝土混合結構，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大樓的重力荷載。工程結構復雜多變、施工難度大、鋼結構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補償法來控制絕對標高。大廈采用核心筒一外框架結構體系。由于建筑高度巨大，因此豎向變形和沉降非常可觀，在施工過程中和完成以后，一方面結構豎向收縮徐變、壓縮等變形非常明顯，有時高達數1Omm；另一方面在上部結構巨大荷載的作用下，地基基礎也會產生很大沉降，有時高達十幾厘米。兩者共同作用，對結構絕對標高產生明顯影響。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補償法。預補償法原理如下：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計標高差異一⑤確定各樓層標高預補償值一⑥結構施工時按預補償值調整結構施工標高—⑦根據施工監測結果，重復步驟③ 、④、⑤和⑥，直至施工完成，以確保結構完成時的絕對標高滿足設計和使用要求。為了確保結構最終標高滿足設計和使用要求，還可根據施工工況確定了核心筒和巨型柱的標高預補償值，可取得明顯成效。

2、外伸桁架內力控制

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

二階段安裝法，即鋼結構安裝過程中，外伸桁架部分關鍵構件(節點)暫不安裝到位，暫時降低外伸桁架的剛度，提高其適應差異變形的能力，待結構繼續施工到一定階段，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基本發生，再安裝外伸桁架的關鍵構件(節點)，此時外伸桁架才起作用，以抵抗側向荷載。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，提供抵抗側向荷載剛度，這樣在形成整體前發生的差異變形就不會在外伸桁架中產生附加應力，外伸桁架的內力也就得到有效控制。二階段安裝法實施步驟如下：

（1）基礎和基礎底板施工；

（2）基礎底板強度達到規定的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，開始安裝鋼結構；

（4）復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層區域外伸桁架系統安裝：

（7）復合巨型柱24-26層區域外伸桁架系統安裝；

（8）在核心筒和復合巨型柱之間24-26層區域安裝結構外伸桁架，其中部分關鍵構件暫緩安裝，外伸桁架系統處于?初裝?狀態；

（9）繼續施工核心簡至51～53層外伸桁架系統部分，同時繼續安裝和施工鋼結構樓板骨架、巨型鋼柱、巨型復合柱；

（10）核心筒51-53層區域外伸桁架系統安裝；

（11）復合巨型柱51-53層區域外伸桁架系統安裝；

（12）在核心筒和復合巨型柱之間51～53層區域安裝結構外伸桁架，其中部分關鍵構件暫緩安裝，外伸桁架系統處于?初裝?狀態；

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

（14）在繼續安裝鋼結構樓板骨架、復合巨型柱內的鋼柱和鋼巨型柱的同時，繼續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；

（15）核心筒85-87層之間鋼結構外伸桁架系統安裝；

（16）在剪力墻核心簡和復合巨型柱的85和87層之間安裝鋼結構外伸桁架；

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

（18）安裝蓋頂桁架和壓型鋼板至建筑塔尖基底；

（19）澆搗復合巨型柱混凝土；

（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，通過優化施工工序，減少施工引起的附加應力，使外伸桁架的內力得到有效控制。

三、結束語

現代超高層建筑隨著社會生產和科學技術的進一步發展，一大批先進的儀器和施工工藝越來越廣泛地應用到施工中，這對設計、施工、監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：中國建筑工業出版社 2005.15～20．

[2] JGJ 5-2002，高層建筑混凝土結構技術規程[s]．

[3] 日本建筑構造技術者協會圖說建筑結構，中國建筑工業出版社，2000

TU921

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1674-3954（2011）02-0049-01