超高层建筑结构施工模拟技术最新进展与实践

赵建生

摘要：对于现代超高层建筑的结构施工，施工顺序十分关键，它直接影响着建筑结构。所以，通过模拟计算超高层建筑的施工过程，分析其结构施工顺序，就可以将施工中各个结构的受力调节好，尽量减少钢材的使用量，而且也可以确保建筑结构的质量。为此，本文探究了超高层建筑结构施工相关模拟技术获得的最新进展与实践情况。

关键词：结构施工;超高层建筑;最新进展;模拟技术;实践

中图分类号：TU973   文献标识码：A   文章编号：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

随着国民经济的不断发展和人口的逐渐增多，超高层建筑也越来越多，而其安全性与施工便显得更加重要。超高层建筑结构具有高宽比大、抗震要求高及风荷变化等特点，致使其设计更复杂。

1 模拟计算超高层建筑结构施工

超高层建筑的内力和重力荷载非常重要，它们密切关系着施工过程，所以，应通过模拟计算，掌握结构施工情况，以便进一步提高中国超高层建筑的实际质量。超高层建筑的主体结构一般是以一定的方式，逐层进行施工的，而这一过程中建筑结构的荷载也是逐渐增加的。当其中一层的结构建成后，同时该层的恒荷载也完成了。而通过分析整个超高层建筑的结构后，可知这种一次性施工获得的刚度会严重影响建筑结构的荷载，若没有逐层分析施工情况，对于各层荷载增加的计算，就只能一次性完成，所以，超高层建筑的顶层就会产生许多竖向变形值，它们和实际变形值的差异性较大。在建设超高层建筑时，必须实施模拟计算，而且在计算时，还要根据楼层增加情况，设置框架梁，帮助建筑将压力分散，再结合科学的施工技术，进而提高超高层建筑的质量。

2 分析剪力墙板

在超高层建筑中，通常剪应力墙板包括钢板剪力墙板和内嵌剪应力墙板。

作为新型的抗侧力实体，钢板剪力墙板主要用于提供抗震延展、抗剪强度及侧向力刚度，具有重量轻及便于安装的特点。钢板墙具有很好的延展性，通常承载力不足现象不会出现。

内嵌剪应力墙板通常是指在框架梁与柱中内嵌墙板。其延性剪应力墙板具有较大的侧向力刚度，能抵抗较大的侧向力。而且其耗能性也较佳，具有很好的抗震效果。另外，它主要用来承受水平载荷，一般不承受竖直载荷。在进行计算时，应采取结构单元进行模拟，以便获得更高的计算精度。但是，如果单元划分过多，计算量也会增大。

3 分析混凝土的收缩与徐变影响

3.1 收缩与徐变。混凝土在凝固或受载荷的过程中，会产生收缩和徐变。一般情况下，徐变与压力成比例，特别是轴压比会严重影响竖向结构的实际变形量。由于钢构件中无该现象，因此，在设计施工时，还对其进行考虑。随着楼层的不断增高，收缩与徐变也会更加显著，从而对梁等构件产生较大的额外内力，进而会降低结构的安全性。

一般水泥的种类和用量、建材特性及护养等会影响混凝土的收缩;导致混凝土发生徐变的原因主要包括水平应力加载、材料比例及护养条件等。

在设计超高层建筑体时，对混凝土的收缩与徐变进行分析主要是为了弄清其构件随着时间的推移而形成的变化规律，以便减小在施工过程中收缩与徐变带来的不利影响。可以通过预期分析，适当调整楼层高度及构件的竖向变形，使其能满足要求。现阶段，计算高层建筑的收缩与徐变的方法通常基于叠加原理和线性徐变理论。计算超高层建筑的徐变一般采用逐步计算方法和按照龄期进行调整的模量法。

3.2 超高层建筑结构设计案例。某建筑具有约30万平方米的总面积，总高度为450米，地上97层、地下5层，该超高层建筑主要用作办公室和酒店等。该建筑的结构体系为混凝土外框巨型方钢管、内筒钢筋混凝土以及H型梁结构体系，同时也属于三重抗侧力体系。

该超高层建筑工程中的巨型方钢管混凝土的最大柱截面为4.00cm 2.8cm。在计算其恒荷载的过程中，不仅需要考虑其结构自重，而且还需要考虑幕墙、楼面以及隔墙等附加荷载。如图1所示为其柱发生竖向变形的计算结果。

图1显示，直到竣工20年以后，该高层建筑的混凝土顶部发生的总竖向变形量约为1.4cm。与此同时，由于该超高层建筑工程使用的钢管桩中的含刚率并不高，所以，由混凝土的徐变与收缩而造成的变形量会远远小于弹性压缩而引起的变形量。

4 结语

总之，相较于一般高层建筑，对超高层建筑结构施工会有更多、更高的要求，所以，随着超高层建筑的逐渐增多，相应的施工技术也在快速发展，比如針对混凝土构件中的收缩与徐变问题，采取了一些综合措施避免其影响建筑结构等。在设计超高层建筑体时，必须精确模拟计算施工过程，重点关注其激活顺序，从而促进其施工的顺利进行。

参考文献：

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