简述超高层建筑竖向压缩变形分析和监测

　　[摘要]在高层、超高层建筑中，由建筑物自重影响而产生的竖向变形对结构整体产生的影响已经不可忽视，国内外设计院在进行超高层设计中对此类变形已经进行了较多的研究，一些设计院、建设单位也对施工过程更加重视，要求超高层建筑施工单位在施工过程中要有针对性的设计此类方案。为加强施工单位对于超高层项目的施工水平，提高公司竞争能力，应对超高层建筑竖向压缩变形更加全面系统的分析，便于更为有效的制定相关计算、监测方案。
　　[关键词]超高层建筑；自重压缩变形；徐变；收缩；监测
　　[正文]
　　在高层、超高层建筑中，由于结构中的竖向构件承载着更多楼层的荷载，而且在竖向尺寸上相对较长，会产生不可忽略的轴向变形；对于钢结构中的柱构件，会产生较大的弹性变形，而对于钢筋混凝土柱构件，其混凝土产生徐变和压缩的变形量也是不能忽略的。本文主要对超高层建筑物由于自重所引起的竖向压缩变形分析及监测进行概述。
　　1. 竖向压缩变形分析
　　1.1超高层建筑竖向变形的影响
　　超高层建筑高度远超过普通的高层建筑，重量也是普通高层的2～3倍，在重量和塔楼高度翻倍的情况下，施工过程中原本可以忽略的柱子轴向压缩和内外筒的差异压缩增大到不可忽略的尺度，故需要进行进一步的分析和计算。由于高层、超高层建筑每层柱构件所承受的荷载均不相同、在不同层上，一些柱构件的截面形式也很不相同，因此在设计和施工阶段如果不考虑这些竖向变形的影响，会使得结构在建成之后，产生诸多问题：如楼板不平、结构的伸臂桁架、平面梁以及一些腰桁架、斜撑产生较大的变形次应力，导致整体结构的安全性、稳定性下降，也会影响建筑物的使用功能；较大的竖向变形也会对建筑的幕墙、机电管道的定位产生影响。而且随着建筑建成并交付使用的时间越长，由于混凝土收缩、徐变的原因，这种竖向变形还会进一步加剧。
　　由此可以看出，建筑物竖向变形在施工过程中是不容忽视的，国内外的一些知名设计院，也对此越发重视，并在施工过程中要达到比较高的监测和控制要求。
　　1.2超高层建筑竖向变形的类型及成因
　　 超高层建筑竖向变形主要有以下几个方面：
　　 a)基础沉降，由于建筑物自重及其他荷载对地基产生的压缩导致的竖向变形，由于该变形主要作用在整个建筑中，且主要由于建筑物地基的性质所决定，在本文中不作过多分析。
　　 b)竖向结构构件的弹性变形，由建筑物自重及其他荷载对竖向构件产生的弹性压缩变形。无论采用何种结构形式，该类变形都会发生，且发生是即时的，相对于其他类型的变形，弹性变形更易量化，相对估算也会较为准确。
　　 c)组合结构（钢筋混凝土结构）竖向构件的徐变和收缩变形，徐变变形由建筑物自重及其他荷载以及加载时间有关系，收缩变形主要与构件的成型日期相关。此两种变形会随着时间不停的发生，结构形成初期变形较大，后期减缓。在估算中，此两种变形不易量化也较难估算的特别准确。
　　 d)温度引起的热胀冷缩，该类变形最为复杂，由于温升温降的原因，可以导致整体建筑多方面的不均匀变形，当其作用在竖向变形时，从时间、空间的不同，所带来的影响更加复杂多变，想要量化估算非常困难需要大量的实验和经验积累，考虑建筑物的热膨胀系数较小，此类变形与上述变形比较可忽略，故在分析中不作过多考虑。
　　1.3超高层建筑竖向变形的分析
　　在超高层建筑变形分析中，应该抓住重点，对其主要变形着手，在施工过程中进行研究，采取措施减小、补偿竖向变形对整体建筑的影响。竖向变形所带来的危害主要有2方面：竖向变形带来的高程影响、建筑物外形尺寸的影响；竖向变形差带来的结构自变形所带来的内应力影响。
　　 在施工前，应对结构进行评估和计算分析，对可能发生较大变形值、变形差值的部位进行模拟施工计算，计算可借鉴相关计算软件如：SAP2000、Etabs、Analysis等软件，也可根据相关规范模拟施工步骤进行手算估算，采用两者计算互相比较分析。
　　通过计算分析，可根据不同的变形类型采取措施，对于竖向变形影响建筑高程，在施工过程中采取竖向构件补偿，对于竖向变形差所带来的影响，在补偿的同时还要对结构的强联系构件的锁定时间进行评估，采取等待结构大部分变形完成后再锁定的措施。
　　 在施工过程中，还应制定较为有效的监控措施，及时准确地反映现场情况，为后续的补偿措施提供依据，同时也是检验初步估算准确性的标准，测量监控措施的作用是非常重要的。
　　2.超高层建筑竖向变形的监测
　　由于理论计算与实际结构的变形肯定会存在误差，还会因为计算过程中考虑的因素不够全面导致结果存在漏洞或者错误，因此，仅凭理论计算的结果直接对现场所有的结构安装进行预调指导是不够可靠的。因此需要在施工的过程中应对已经建设的结构进行竖向变形测量。并根据测量结果矫正理论计算结果得到更高楼层的预调值。
　　由于竖向变形的测量值相对于建筑物沉降测量、以及其他定位测量较小，因此精度要求较高，为保证测量结果更加真实的反应建筑物实际变形值，在测量方案的确定环节中应注意以下几个方面：
　　2.1优化布点形式：
　　在变形较大的底层结构中布置较多的观测点，从而得到更详细准确的测量值；在建筑平面中均匀布置测量点，利用多个同一平面内的点互相校核，剔出误差较大的测量结果，减小施工过程中对测量点干扰、破坏的影响。
　　2.2测量定位点选择：
　　对于钢骨混凝土结构柱，测量点可以采用高层监控测量点做法，也可以采用预埋的形式预先焊接在柱构件的钢骨上，其中应当注意的问题主要有以下几点：预埋件的形式，可以做成外露形式和可周转形式，需根据混凝土工程模板工程的施工方案和测量方案要求选择埋件。预埋件的保护，由于竖向变形的测量是长时间且多次的，在钢结构施工完成后应尽快焊接预埋件并进行第一次测量得到初始值，而且在以后的混凝土施工完成时还要进行测量比较，因此预埋件焊接完成后应注意对其进行保护，防止在接下来混凝土工程施工中影响埋件的位置，甚至将其破坏。应在埋点位置进行标实，注明测量用埋点让工作人员注意，并派专人负责在焊接过程中，以及混凝土模板合模前进行检查，并在施工过程中督促工人对埋点进行保护。

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