淺談超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的施工控制要點(diǎn)【摘要】本文通過(guò)分析超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑施工的控制特點(diǎn)，以某金融大廈為例，針對(duì)標(biāo)高、外伸桁架內(nèi)力控制中的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行探討，以期通過(guò)本文的闡述為確保超高層建筑結(jié)構(gòu)施工過(guò)程的質(zhì)量和安全，達(dá)到設(shè)計(jì)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(diǎn)

1.超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑施工的控制特點(diǎn)

超高層建筑工程施工控制具有自身鮮明特點(diǎn)，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(gè)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(duì)其施工過(guò)程進(jìn)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(dòng)。正因?yàn)槌邔咏ㄖこ淌┕た刂葡到y(tǒng)的復(fù)雜性，因此，目前還難以像自動(dòng)控制系統(tǒng)那樣用嚴(yán)密的數(shù)學(xué)模型對(duì)其進(jìn)行描述；二是目標(biāo)多樣，超高層建筑工程施工控制系統(tǒng)是一個(gè)多目標(biāo)控制系統(tǒng)，既有形態(tài)、又有內(nèi)力和穩(wěn)定性，這些目標(biāo)大部分情況下是相容的，有時(shí)是相互排斥的，給施工控制帶來(lái)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(guò)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(lái)的，對(duì)既成事實(shí)一般是難以通過(guò)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(guò)程在時(shí)間上的單向性所決定的，該特點(diǎn)對(duì)施工控制提出了非常高的要求，施工控制必須高效準(zhǔn)確，具有非常強(qiáng)的預(yù)見(jiàn)性，否則，造成的損失是無(wú)可挽回的，嚴(yán)重的還會(huì)引發(fā)災(zāi)難性的事故，不可不慎重對(duì)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(gè)環(huán)節(jié)都需要人參與，人在施工控制過(guò)程中發(fā)揮不可替代的作用。在整個(gè)施工控制過(guò)程中，從輸入、控制和執(zhí)行到輸出和反饋，都離不開(kāi)人的參與。從這個(gè)意義上說(shuō)，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(diǎn)來(lái)制定控制技術(shù)路線，而不能完全套用自動(dòng)控制的理論和方法。

2.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(shí)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。

2.1標(biāo)高控制

金融大廈就采用了預(yù)補(bǔ)償法來(lái)控制絕對(duì)標(biāo)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常可觀，在施工過(guò)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(shí)高達(dá)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(huì)產(chǎn)生很大沉降，有時(shí)高達(dá)十幾厘米。兩者共同作用，對(duì)結(jié)構(gòu)絕對(duì)標(biāo)高產(chǎn)生明顯影響。如果不加控制，就會(huì)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(duì)標(biāo)高。

金融大廈絕對(duì)標(biāo)高控制方法主要采用預(yù)補(bǔ)償法。預(yù)補(bǔ)償法原理如下：①確定施工工藝―②確定施工工況一③進(jìn)行施工過(guò)程仿真分析一④確定各樓層絕對(duì)標(biāo)高與設(shè)計(jì)標(biāo)高差異一⑤確定各樓層標(biāo)高預(yù)補(bǔ)償值一⑥結(jié)構(gòu)施工時(shí)按預(yù)補(bǔ)償值調(diào)整結(jié)構(gòu)施工標(biāo)高―⑦根據(jù)施工監(jiān)測(cè)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(shí)的絕對(duì)標(biāo)高滿足設(shè)計(jì)和使用要求。為了確保結(jié)構(gòu)最終標(biāo)高滿足設(shè)計(jì)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(biāo)高預(yù)補(bǔ)償值，可取得明顯成效。

2.2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(lái)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(guò)程中就采用了標(biāo)高預(yù)補(bǔ)償法和二階段安裝法來(lái)控制外伸桁架的內(nèi)力。標(biāo)高預(yù)補(bǔ)償法前已敘述，不再重復(fù)，下面簡(jiǎn)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(guò)程中，外伸桁架部分關(guān)鍵構(gòu)件(節(jié)點(diǎn))暫不安裝到位，暫時(shí)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(diǎn))，此時(shí)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(jiǎn)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(huì)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(shí)施步驟如下：

（1）基礎(chǔ)和基礎(chǔ)底板施工；

（2）基礎(chǔ)底板強(qiáng)度達(dá)到規(guī)定的28天抗壓強(qiáng)度時(shí)，開(kāi)始核心筒施工；

（3）核心簡(jiǎn)施工至10-15層時(shí)，開(kāi)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(jiǎn)至51～53層外伸桁架系統(tǒng)部分，同時(shí)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(shí)，繼續(xù)不斷進(jìn)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(jiǎn)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(guò)程中，通過(guò)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。

3.結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)代超高層建筑隨著社會(huì)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，一大批先進(jìn)的儀器和施工工藝越來(lái)越廣泛地應(yīng)用到施工中，這對(duì)設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理也提出了越來(lái)越高的要求。強(qiáng)度、三線、