浅谈超高层钢结构建筑的施工控制要点

　　超高层建筑工程施工控制具有自身鲜明特点，包括：复杂性、不可逆性和人为性。

　　超高层建筑工程施工控制的复杂性主要表现在三个方面：一是系统复杂，高层建筑特别是超高层建筑工程结构复杂，对其施工过程进行控制的系统也就非常繁复，不但包含复杂的结构本身，还包含可控性比较差的人的活动。正因为超高层建筑工程施工控制系统的复杂性，因此，目前还难以像自动控制系统那样用严密的数学模型对其进行描述；二是目标多样，超高层建筑工程施工控制系统是一个多目标控制系统，既有形态、又有内力和稳定性，这些目标大部分情况下是相容的，有时是相互排斥的，给施工控制带来很大困难；三是干扰因素多，超高层建筑施工环节多，施工环境不断变化，影响施工过程的因素比较多，既有人为的，如施工工艺、方法和施工质量，还有自然的，如温度变化、风和地震等。

　　超高层建筑工程施工控制的不可逆性表现在施工控制是面向未来的，对既成事实一般是难以通过施工控制技术调整的。超高层建筑工程施工控制的不可逆性是由施工过程在时间上的单向性所决定的，该特点对施工控制提出了非常高的要求，施工控制必须高效准确，具有非常强的预见性，否则，造成的损失是无可挽回的，严重的还会引发灾难性的事故，不可不慎重对待。

　　超高层建筑工程施工控制的人为性主要表现在施工控制系统的各个环节都需要人参与，人在施工控制过程中发挥不可替代的作用。在整个施工控制过程中，从输入、控制和执行到输出和反馈，都离不开人的参与。从这个意义上说，超高层建筑工程施工控制系统是人工控制系统，必须根据控制系统的这一特点来制定控制技术路线，而不能完全套用自动控制的理论和方法。

　　2.超高层钢结构建筑施工控制的案例分析

　　某金融大厦主要作办公用途。大楼地上88层，地下3层。地面以上实体高度为492m，裙楼高24m。主体结构为钢骨和钢筋混凝土混合结构，主楼主要由外围巨型柱及中间核心筒组成，作为大楼的主要传力体系共同承担大楼的重力荷载。工程结构复杂多变、施工难度大、钢结构专业施工安装精度要求高决定了施工控制要求也高。

　　2.1标高控制

　　金融大厦就采用了预补偿法来控制绝对标高。大厦采用核心筒一外框架结构体系。由于建筑高度巨大，因此竖向变形和沉降非常可观，在施工过程中和完成以后，一方面结构竖向收缩徐变、压缩等变形非常明显，有时高达数1Omm；另一方面在上部结构巨大荷载的作用下，地基基础也会产生很大沉降，有时高达十几厘米。两者共同作用，对结构绝对标高产生明显影响。如果不加控制，就会影响幕墙工程、电梯工程等后续工种的施工。因此必须采取有效措施，控制绝对标高。

　　金融大厦绝对标高控制方法主要采用预补偿法。预补偿法原理如下：①确定施工工艺―②确定施工工况一③进行施工过程仿真分析一④确定各楼层绝对标高与设计标高差异一⑤确定各楼层标高预补偿值一⑥结构施工时按预补偿值调整结构施工标高―⑦根据施工监测结果，重复步骤③ 、④、⑤和⑥，直至施工完成，以确保结构完成时的绝对标高满足设计和使用要求。为了确保结构最终标高满足设计和使用要求，还可根据施工工况确定了核心筒和巨型柱的标高预补偿值，可取得明显成效。

　　2.2外伸桁架内力控制

　　金融大厦建筑结构中采用了三道外伸桁架来提高结构抗侧向荷载刚度，三道外伸桁架分别位于24～26层、5l～53层和85～87层，结构施工过程中就采用了标高预补偿法和二阶段安装法来控制外伸桁架的内力。标高预补偿法前已叙述，不再重复，下面简要介绍二阶段安装法原理。

　　二阶段安装法，即钢结构安装过程中，外伸桁架部分关键构件(节点)暂不安装到位，暂时降低外伸桁架的刚度，提高其适应差异变形的能力，待结构继续施工到一定阶段，已安装外伸桁架所在部位核心筒与外框架之间的差异变形已经基本发生，再安装外伸桁架的关键构件(节点)，此时外伸桁架才起作用，以抵抗侧向荷载。由于外伸桁架是在核心简与外框架之间差异变形基本完成后才形成整体，提供抵抗侧向荷载刚度，这样在形成整体前发生的差异变形就不会在外伸桁架中产生附加应力，外伸桁架的内力也就得到有效控制。二阶段安装法实施步骤如下：

　　（1）基础和基础底板施工；

　　（2）基础底板强度达到规定的28天抗压强度时，开始核心筒施工；

　　（3）核心简施工至10-15层时，开始安装钢结构；

　　（4）复合巨型柱混凝土浇筑；

　　（5）安装压型钢板，浇捣压型钢板上的混凝土：

　　（6）核心筒24-26层区域外伸桁架系统安装：

　　（7）复合巨型柱24-26层区域外伸桁架系统安装；

　　（8）在核心筒和复合巨型柱之间24-26层区域安装结构外伸桁架，其中部分关键构件暂缓安装，外伸桁架系统处于”初装”状态；

　　（9）继续施工核心简至51～53层外伸桁架系统部分，同时继续安装和施工钢结构楼板骨架、巨型钢柱、巨型复合柱；

　　（10）核心筒51-53层区域外伸桁架系统安装；

　　（11）复合巨型柱51-53层区域外伸桁架系统安装；

　　（12）在核心筒和复合巨型柱之间51～53层区域安装结构外伸桁架，其中部分关键构件暂缓安装，外伸桁架系统处于“初装”状态；

　　（13）定制24-26层之间外伸桁架系统的连接板，并将其全部安装就位，24-26层外伸桁架系统处于“最终安装”状态；

　　（14）在继续安装钢结构楼板骨架、复合巨型柱内的钢柱和钢巨型柱的同时，继续不断进行剪力墙核心筒的施工直到85-87层的外伸桁架系统；

　　（15）核心筒85-87层之间钢结构外伸桁架系统安装；

　　（16）在剪力墙核心简和复合巨型柱的85和87层之间安装钢结构外伸桁架；

　　（17）定制51-53层之间外伸桁架系统的连接板，并将其全部安装就位，51-53层外伸桁架系统处于“最终安装”装态：

　　（18）安装盖顶桁架和压型钢板至建筑塔尖基底；

　　（19）浇捣复合巨型柱混凝土；

　　（20）浇捣塔尖压型钢板上的混凝土；

　　（21）最后浇捣85层与87层之间的楼板混凝土。

　　在金融大厦施工过程中，通过优化施工工序，减少施工引起的附加应力，使外伸桁架的内力得到有效控制。

　　3.结束语

　　现代超高层建筑随着社会生产和科学技术的进一步发展，一大批先进的仪器和施工工艺越来越广泛地应用到施工中，这对设计、施工、监理也提出了越来越高的要求。强度、三线、裂缝、安全值需要进一步研究、探讨。