超高層建筑結構施工模擬技術最新進展與實踐

趙建生

摘要：對于現(xiàn)代超高層建筑的結構施工，施工順序十分關鍵，它直接影響著建筑結構。所以，通過模擬計算超高層建筑的施工過程，分析其結構施工順序，就可以將施工中各個結構的受力調節(jié)好，盡量減少鋼材的使用量，而且也可以確保建筑結構的質量。為此，本文探究了超高層建筑結構施工相關模擬技術獲得的最新進展與實踐情況。

關鍵詞：結構施工;超高層建筑;最新進展;模擬技術;實踐

中圖分類號：TU973 ? 文獻標識碼：A ? 文章編號：1672-9129（2017）16-0077-02

Abstract： for the structural construction of modern super high-rise buildings， the construction sequence is very important， which directly affects the architectural structure. Therefore， by simulating and calculating the construction process of super high-rise buildings and analyzing their structural construction sequence， the stress of each structure can be adjusted well in the construction， the use of steel can be minimized， and the quality of the construction structure can be ensured. For this reason， this paper probes into the latest progress and practice of superhigh-rise building structure construction related simulation technology.

Key words：structural construction;Supertall buildings;Latest progress;Simulation technology;practice

隨著國民經濟的不斷發(fā)展和人口的逐漸增多，超高層建筑也越來越多，而其安全性與施工便顯得更加重要。超高層建筑結構具有高寬比大、抗震要求高及風荷變化等特點，致使其設計更復雜。

1 模擬計算超高層建筑結構施工

超高層建筑的內力和重力荷載非常重要，它們密切關系著施工過程，所以，應通過模擬計算，掌握結構施工情況，以便進一步提高中國超高層建筑的實際質量。超高層建筑的主體結構一般是以一定的方式，逐層進行施工的，而這一過程中建筑結構的荷載也是逐漸增加的。當其中一層的結構建成后，同時該層的恒荷載也完成了。而通過分析整個超高層建筑的結構后，可知這種一次性施工獲得的剛度會嚴重影響建筑結構的荷載，若沒有逐層分析施工情況，對于各層荷載增加的計算，就只能一次性完成，所以，超高層建筑的頂層就會產生許多豎向變形值，它們和實際變形值的差異性較大。在建設超高層建筑時，必須實施模擬計算，而且在計算時，還要根據(jù)樓層增加情況，設置框架梁，幫助建筑將壓力分散，再結合科學的施工技術，進而提高超高層建筑的質量。

2 分析剪力墻板

在超高層建筑中，通常剪應力墻板包括鋼板剪力墻板和內嵌剪應力墻板。

作為新型的抗側力實體，鋼板剪力墻板主要用于提供抗震延展、抗剪強度及側向力剛度，具有重量輕及便于安裝的特點。鋼板墻具有很好的延展性，通常承載力不足現(xiàn)象不會出現(xiàn)。

內嵌剪應力墻板通常是指在框架梁與柱中內嵌墻板。其延性剪應力墻板具有較大的側向力剛度，能抵抗較大的側向力。而且其耗能性也較佳，具有很好的抗震效果。另外，它主要用來承受水平載荷，一般不承受豎直載荷。在進行計算時，應采取結構單元進行模擬，以便獲得更高的計算精度。但是，如果單元劃分過多，計算量也會增大。

3 分析混凝土的收縮與徐變影響

3.1 收縮與徐變。混凝土在凝固或受載荷的過程中，會產生收縮和徐變。一般情況下，徐變與壓力成比例，特別是軸壓比會嚴重影響豎向結構的實際變形量。由于鋼構件中無該現(xiàn)象，因此，在設計施工時，還對其進行考慮。隨著樓層的不斷增高，收縮與徐變也會更加顯著，從而對梁等構件產生較大的額外內力，進而會降低結構的安全性。

一般水泥的種類和用量、建材特性及護養(yǎng)等會影響混凝土的收縮;導致混凝土發(fā)生徐變的原因主要包括水平應力加載、材料比例及護養(yǎng)條件等。

在設計超高層建筑體時，對混凝土的收縮與徐變進行分析主要是為了弄清其構件隨著時間的推移而形成的變化規(guī)律，以便減小在施工過程中收縮與徐變帶來的不利影響。可以通過預期分析，適當調整樓層高度及構件的豎向變形，使其能滿足要求。現(xiàn)階段，計算高層建筑的收縮與徐變的方法通常基于疊加原理和線性徐變理論。計算超高層建筑的徐變一般采用逐步計算方法和按照齡期進行調整的模量法。

3.2 超高層建筑結構設計案例。某建筑具有約30萬平方米的總面積，總高度為450米，地上97層、地下5層，該超高層建筑主要用作辦公室和酒店等。該建筑的結構體系為混凝土外框巨型方鋼管、內筒鋼筋混凝土以及H型梁結構體系，同時也屬于三重抗側力體系。

該超高層建筑工程中的巨型方鋼管混凝土的最大柱截面為4.00cm 2.8cm。在計算其恒荷載的過程中，不僅需要考慮其結構自重，而且還需要考慮幕墻、樓面以及隔墻等附加荷載。如圖1所示為其柱發(fā)生豎向變形的計算結果。

圖1顯示，直到竣工20年以后，該高層建筑的混凝土頂部發(fā)生的總豎向變形量約為1.4cm。與此同時，由于該超高層建筑工程使用的鋼管樁中的含剛率并不高，所以，由混凝土的徐變與收縮而造成的變形量會遠遠小于彈性壓縮而引起的變形量。

4 結語

總之，相較于一般高層建筑，對超高層建筑結構施工會有更多、更高的要求，所以，隨著超高層建筑的逐漸增多，相應的施工技術也在快速發(fā)展，比如針對混凝土構件中的收縮與徐變問題，采取了一些綜合措施避免其影響建筑結構等。在設計超高層建筑體時，必須精確模擬計算施工過程，重點關注其激活順序，從而促進其施工的順利進行。

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