超高層混合結(jié)構(gòu)施工階段結(jié)構(gòu)性能評(píng)估與控制

戴丕藝 鄒鴻雁

摘 要：本文分析了超高層混合結(jié)構(gòu)施工階段主要內(nèi)容，并對(duì)結(jié)構(gòu)性能評(píng)估方法進(jìn)行全面闡述，超高層混合結(jié)構(gòu)施工對(duì)于施工人員有著較高要求，需要施工人員具有較強(qiáng)的專業(yè)技能，對(duì)結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行全面評(píng)估與控制，這樣才能確保施工階段順利進(jìn)行，進(jìn)而提高工程質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：超高層混合結(jié)構(gòu)；施工階段；結(jié)構(gòu)性能；評(píng)估與控制

1 引言

近年來，城市化進(jìn)程逐漸深入，使得建筑工程項(xiàng)目逐漸增多，為超高層建筑發(fā)展提供了有利條件，與普通建筑相比，超高層建筑具有較大難度，不僅施工周期較長，而且在施工階段容易受到外界因素的影響，出現(xiàn)自然災(zāi)害或人為災(zāi)害，這就需要工作人員對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)性能評(píng)估，提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2 超高層混合結(jié)構(gòu)施工階段主要內(nèi)容

超高層建筑是一個(gè)復(fù)雜的工程，在施工階段會(huì)涉及到很多方面內(nèi)容，不僅施工時(shí)間較長，而且容易出現(xiàn)資金周轉(zhuǎn)問題，并且結(jié)構(gòu)體系具有時(shí)變性，容易受到結(jié)構(gòu)剛度變化的影響，這就需要工作人員了解施工階段相關(guān)內(nèi)容，這樣才能做好充足的準(zhǔn)備，確保超高層建筑的安全性。首先，工程量較大。在對(duì)超高層建筑進(jìn)行施工時(shí)，施工環(huán)節(jié)數(shù)目相對(duì)較多，工作難度相對(duì)較大，常常需要施工人員在高空下進(jìn)行作業(yè)，這就需要確保施工人員的安全性，避免安全事故的發(fā)生[1]。因此，在施工之前，施工單位領(lǐng)導(dǎo)要加強(qiáng)對(duì)施工人員的培訓(xùn)，使其具有較高的安全意識(shí)，做好安全防范措施，這樣不但能夠確保超高層建筑整體質(zhì)量，還能避免給施工人員帶來安全隱患。有的項(xiàng)目較為復(fù)雜，需要施工人員相互配合，這就需要提前做好規(guī)劃，對(duì)各個(gè)階段的工作進(jìn)行明確規(guī)定，使施工人員明確自己的工作任務(wù)，進(jìn)而提高施工效率。

其次，地基掩埋深度較深。由于超高層建筑樓層較多，并具有較高的高度，這就需要超高層建筑具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，所以，工作人員要對(duì)其進(jìn)行合理規(guī)劃，使穩(wěn)定性控制在一定范圍內(nèi)，這樣不但能夠確保地基的牢固性，還能延長超高層建筑使用期限，在這個(gè)過程中，工作人員要預(yù)留出一定地基深度，這樣才能達(dá)到預(yù)期的效果。最后，施工技術(shù)水平較高。鋼筋混凝土是超高層建筑結(jié)構(gòu)中常用的一種材料，在使用這種材料之前，需要工作人員對(duì)鋼筋進(jìn)行連接，對(duì)模板進(jìn)行加工，一方面能夠發(fā)揮出該種材料的內(nèi)在價(jià)值，另一方面能夠提高材料整體性能，與此同時(shí)，對(duì)于施工技術(shù)水平提出了較高要求，需要施工人員具有較高的專業(yè)技能，這樣才能做好超高層施工工作，進(jìn)而確保整個(gè)工程順利完成。

3 結(jié)構(gòu)性能評(píng)估方法

3.1 作用與荷載

與使用階段相比，施工階段結(jié)構(gòu)荷載持續(xù)時(shí)間相對(duì)較短，如圖所示可知，當(dāng)建筑高度大于250m時(shí)，施工周期主要在10a以內(nèi)，并且在4、5之間較為集中，工作人員可以根據(jù)這一特性對(duì)水平荷載進(jìn)行設(shè)防[2]，這樣不但能夠確保荷載設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)符合規(guī)定要求，還能確保整個(gè)施工順利進(jìn)行。在施工階段，超高層建筑對(duì)于地震反應(yīng)重現(xiàn)期相對(duì)較短，需要工作人員對(duì)地震烈度不斷減弱，這樣才能達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，如果工作人員對(duì)地震加速度不斷增加，能夠得到設(shè)計(jì)反應(yīng)譜曲線。當(dāng)雷洛數(shù)達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，會(huì)使建筑物逐漸形成漩渦周期性脫落，這樣不但能夠使脫落頻率與結(jié)構(gòu)自振頻率相一致，從而產(chǎn)生較強(qiáng)的共振，如果脫落頻率在達(dá)到相關(guān)系數(shù)后，會(huì)與自振頻率數(shù)值相同，這就需要工作人員對(duì)共振區(qū)進(jìn)行充分考慮，以建筑高度為基礎(chǔ)進(jìn)行合理折算，從而確定荷載數(shù)值。在對(duì)風(fēng)荷載進(jìn)行計(jì)算時(shí)，工作人員要掌握結(jié)構(gòu)高度、迎風(fēng)面面積等數(shù)值變化，并根據(jù)結(jié)構(gòu)狀況對(duì)風(fēng)荷載進(jìn)行有效對(duì)應(yīng)，確保結(jié)構(gòu)的合理性。其中恒載涉及到很多方面內(nèi)容，如構(gòu)件、模板等，設(shè)備及施工人員對(duì)應(yīng)恒載有著較大影響，因此，工作人員要對(duì)設(shè)備進(jìn)行合理安排，確保其荷載符合規(guī)定要求，這樣不但能夠提高工程整體質(zhì)量，還能對(duì)結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行全面評(píng)估。非荷載指混凝土發(fā)生收縮、基礎(chǔ)不均勻?qū)е鲁两惮F(xiàn)象的發(fā)生，需要工作人員在施工階段對(duì)其進(jìn)行充分考慮。

3.2 性能目標(biāo)

在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，使用性能具有至關(guān)重要的作用，工作人員可以把超高層建筑分為幾個(gè)類別，如特殊設(shè)防類、重點(diǎn)設(shè)防類等，這樣不但能夠加強(qiáng)施工人員對(duì)于高層建筑的了解，還能根據(jù)建筑實(shí)際情況選擇合適的施工技術(shù)及方法。對(duì)于設(shè)防較高的建筑，需要有抗震性能較高的目標(biāo)作為支撐，這樣才能達(dá)到預(yù)期的效果。根據(jù)施工階段結(jié)構(gòu)情況把其分為幾個(gè)性能水準(zhǔn)，水準(zhǔn)一性能基本完好，結(jié)構(gòu)構(gòu)件沒有出現(xiàn)損壞現(xiàn)象，所有設(shè)備都能正常運(yùn)行；水準(zhǔn)二性能輕微破壞，一些結(jié)構(gòu)部件存在一定安全隱患，能夠?qū)Y(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)行保持；水準(zhǔn)三性能損壞相對(duì)嚴(yán)重，需要工作人員對(duì)其進(jìn)行控制。由此可知當(dāng)性能目標(biāo)不同時(shí)，結(jié)構(gòu)性能控制指標(biāo)也會(huì)有所不同，這就需要工作人員通過性能目標(biāo)來找到相應(yīng)的控制指標(biāo)，這是超高層結(jié)構(gòu)的必然要求，主要由于在施工期間，結(jié)構(gòu)體系不斷發(fā)生變化，使得結(jié)構(gòu)狀態(tài)也發(fā)生相應(yīng)的變化，在此情形下，需要工作人員根據(jù)實(shí)際情況作出正確的性能評(píng)估，從而把其控制在規(guī)定范圍內(nèi)。

4 實(shí)例分析

本文主要以上海中心大廈為例進(jìn)行闡述，以此來說明結(jié)構(gòu)性能評(píng)估情況及相應(yīng)方法，由于這一建筑具有一定的代表性，通過對(duì)其進(jìn)行分析不但能夠增強(qiáng)工作人員對(duì)結(jié)構(gòu)性能的了解，還能選擇合適的性能目標(biāo)。

4.1 結(jié)構(gòu)體系

上海中心大廈結(jié)構(gòu)主要有剛性核心筒、巨柱等構(gòu)成，在對(duì)其進(jìn)行計(jì)算時(shí)，其一，工作人員要對(duì)施工順序進(jìn)行假定，按照一定順序進(jìn)行操作，這樣不但能夠確保施工順利進(jìn)行，對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行有效控制，還能增強(qiáng)施工單位領(lǐng)導(dǎo)對(duì)施工進(jìn)度的了解，從而制定合理的方案。其二，在施工階段，工作人員不需要對(duì)連梁剛度進(jìn)行考慮，一方面能夠節(jié)省大量時(shí)間，提高施工進(jìn)度，另一方面能夠使工程如期完成。為了驗(yàn)證結(jié)構(gòu)是否達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，工作人員要對(duì)不同結(jié)構(gòu)狀態(tài)進(jìn)行驗(yàn)證，然后對(duì)剛度進(jìn)行計(jì)算，從而確定結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是否達(dá)標(biāo)。

4.2 施工階段結(jié)構(gòu)性能評(píng)估與控制

在施工階段，由于結(jié)構(gòu)狀態(tài)不同，使得結(jié)構(gòu)性能有所差異，在此期間，工作人員可以利用相關(guān)軟件進(jìn)行分析，建立相應(yīng)的模型，對(duì)材料性能進(jìn)行綜合考慮，了解其材料的時(shí)變性，這樣不但能夠提高結(jié)構(gòu)整體性能，還能提高建筑的安全性。在整個(gè)過程中，工作人員可以根據(jù)施工情況把其分為幾種結(jié)構(gòu)狀態(tài)，這就需要工作人員以實(shí)際情況為基礎(chǔ)，按照施工順序進(jìn)行操作，這樣不但能夠?qū)Ω鱾€(gè)部分內(nèi)容進(jìn)行有效連接，還能使其處于最佳狀態(tài)，提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在風(fēng)荷載作用下會(huì)使得位移角發(fā)生變化，要想使位移角滿足相關(guān)要求，需要工作人員對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面分析，從而使結(jié)構(gòu)性能更加合理。

5 結(jié)束語

綜上所述，此種結(jié)構(gòu)性能評(píng)估方法具有較高的可行性，能夠在超高層建筑中得到廣泛應(yīng)用，這就需要工作人員以建筑物為基礎(chǔ)，對(duì)結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)進(jìn)行確定，掌握不同結(jié)構(gòu)狀態(tài)下的相關(guān)數(shù)值，對(duì)其進(jìn)行性能評(píng)估，這樣不但能夠了解超高層結(jié)構(gòu)實(shí)際情況，還能確保結(jié)構(gòu)符合規(guī)定要求，進(jìn)而提高建筑物整體質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙昕，劉南鄉(xiāng)，孫華華，鄭毅敏，丁潔民. 超高層混合結(jié)構(gòu)施工階段結(jié)構(gòu)性能評(píng)估與控制[J]. 建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2011（7）：22～30.

[2] 朱川海，方朔，趙昕，丁鯤. 超高層建筑核心筒超前施工結(jié)構(gòu)性能分析與設(shè)計(jì)[J]. 建筑結(jié)構(gòu)，2013（1）：985～990.