探讨超高层结构竖向变形差异问题与处理

探讨超高层结构竖向变形差异问题与处理
本篇论文根据《高规》条例中提到的混凝土弹性模量变化、混凝土徐变以及收缩的规定，施工顺序加载、竖向构件压应力差异等因素，以超高层结构建筑工程作为论题探讨背景，在文章中分析超高层结构竖向变形、组合柱以及差异，论点依据为施工顺序、混凝土龄期影响、建筑物竖向构件承压力变化等因素，在具体的研究中会结合数据对比超高层建筑结构封顶后半年和三年的竖向变形数值，讨论超高层结构不同功能竖向构件产生的变形及差异，并总结出竖向变形在超高层建筑中对其构件的影响力。

标签：超高层结构、竖向变形、问题处理
前言
《高层建筑混凝土结构技术规程》中已经提出对超高层结构要将层面展开到墙、柱竖向变形及其差异问题上，但实际中具体没有明确规定怎么样考虑竖向变形差异的导致因素。

所以实际施工的工程应该把以下几点问题考虑清楚：1.在施工的过程中，建筑物的楼层标高会调整到设计的高度，这时问题就出现了，施工到上层时已经施工的楼层就会由于弹性、徐变等因素导致竖向变形；2 .混凝土的物理特性以及化学特性都会在外部环境条件下、施工时间内、养护过程中发生不断的变化；3. 超高层的建筑结构其建筑布置和荷载分布是随着建筑物的高度进程而发生着持续变化的。

目前来看，国内已经开展的研究中并没有对上述的问题进行全面的考虑，其结论与实践中的工程还有一定的距离。

一、超高层建筑实例概况
我们以一小区为例，该小区有一栋137m高的超高层写字楼，七栋城市高端住宅以及2栋超高层公寓，其建筑主要为钢筋混凝土筒体结构，其主要核心构件是采用型钢、钢筋、混凝土组合而成的墙、柱、梁的超高层建筑。

实施建筑工程之前，考虑到该建筑场地内的地质条件非常好，那么由于地基不均匀而产生的沉降问题是几乎不用列在考虑范围内的，所以基本不用考虑由于地基的不均匀沉降对上部竖向构件变形的影响。

二、剪力墙面与组合柱之间的竖向变形差异
在施工进行当中，把开始施工的楼层标高按设计标高施工，这样就能够在施工过程中及时补偿施工完结楼层与正在施工楼层之间产生的竖向变形量，如果在施工前期不能把施工过程中对完结楼层及施工中楼层竖向变形可能性考虑完全的话，最后就会出现在竣工后，结构柱、墙将产生竖向变形及差异的现象。

结合超高层建筑结构施工设计图纸计算原理以及实际施工情况，在以下的表格中计算出该工程实例剪力墙、组合柱在超高层建筑封顶之后半年、三年的竖向
变形差异数值。

为保证差异数值清晰明了，数据采集时分别做出考虑施工标高调整与不考虑施工标高调整情况下产生的墙、柱竖向构件的变形以及差异。

在表中我們可以明确的看出，在施工过程中考虑调整楼层标高与在施工过程中不考虑调整楼层标高，两种施工手法最终结果是有着很明显的差异的。

在工程实践中可以看出比较符合实际情况的是考虑了调整标高施工后的计算结果。

上述表中也为我们直观的反映了施工调整是否考虑周全对工程计算竖向变形以及差异数值的影响力度。

早期的建筑中对于竖向变形的研究是忽略了施工调整这一项作业的考虑，但是随着超高层建筑的兴起，研究范围更加深入广泛，施工调整逐渐被发现认可列入到考虑范围之内。

仍然需要说明的是：组合柱与剪力墙发生竖向变形产生差异数值的最大值出现部位不是在建筑物的顶部结构或者底部结构，时长出现这种竖向变形的差异值的结构是在建筑物高度的中部范围内。

柱、墙竖向变形以及出现差异数值的影响因素有：施工加载的顺序、混凝土的徐变、建筑物竖向构件承压力出现的差异等等，这样的话在实际的施工过程中建筑结构布置的变化、构件的建筑性能等一些因素也会影响到竖向变形的计算结果。

三、组合柱与剪力墙下料长度
在常规的超高层建筑施工过程中，竖向建筑构件会受到施工进程的影响而持续发生竖向变形，与此同时施工单位也会根据实时的建筑测量结构把正在施工的楼层标高及时调整到设计标高。

如果施工之前对即将施工过程中竖向构件产生的压缩量有一定的估算话，那么在施工的过程中实时标高调整的操作程序就会更加方便了，因为这样的话就有备用好的组合柱、剪力墙，提前加工好这些建筑构件并且预留出他们的压缩量，就会给建筑工程带来方便。

四、结论
根据上述内容讨论分析，超高层结构竖向变形差异问题与处理中应该注意以下几个因素：
1. 超高层建筑施工过程中的竖向变形差异以及产生差异数值之后的数据，是要考虑到施工楼层经过实时测量调整到设计标高，以这样的形式来满足施工楼层与完结楼层之间产生的竖向变形，将变形差异结果最小化，最后与工程设计实践达到统一的竖向变形及差异结果数值。

2. 通过前面的工程实例可以看到，将施工中的楼层经过实时测量调整标高后，在该建筑竣工封顶半年之后，数据会显示组合柱建筑构件产生的竖向变形是80mm，剪力墙的竖向变形是70mm，其主要竖向变形是发生在建筑构件的中部以及中上部附近，组合柱与剪力墙两者之间的竖向变形大约是12mm，同样是发生在建筑构件中上部。

总体来看，由于超高层结构的布置与荷载的变化，不同的位置产生的竖向变形也是有一定差别的，但是多数的超高层结构组合柱与剪力墙发生竖向变形产生差异数值的最大值出现部位不是在建筑物的顶部结构或者底
部结构，时长出现这种竖向变形的差异值的结构是在建筑物的中部。

3. 在施工前估算出楼层之间产生的竖向变形数值，能够保证施工过程中标高调整操作的方便程度，钢筋的预留量也能在加工的时候储备妥当。

在经过工程实践之后发现，以组合柱为例钢筋的预留量是这样的：建筑结构主体下部一到六层段是需要预留钢筋大概5mm的压缩长度，结构主体上部五十一到五十六层段需要预留钢筋大概20mm的压缩长度。

4. 超高层建筑结构中产生竖向变形引发另一个局面就是建筑层高的变化，这样的变化会对非建筑结构构件产生一些不利的影响，在工程实践中最为常见的就是会影响到电梯的正常使用。

所以在施工前期以及施工过程中，在考虑到主体竖向受力构件变形差异的同时也要考虑到非建筑结构构件以及电梯的使用问题。

以上就是本篇论文就超高层结构竖向变形差异问题的讨论，对于问题的出现也提出了解决的方式方法，在以后的施工设计过程中还需要更加深入的了解竖向变形带来的超高层的诸多问题，及时发现，及时解决，保证建筑物的质量。

参考文献
[1]周绪红；黄湘湘；王毅红；狄谨；刘永健.钢框架—钢筋混凝土核心筒体系竖向变形差异补偿对结构性能的影响[J].土木工程学报.2012（04）
[2]邓志恒，秦荣.考虑施工过程收缩徐变对高层建筑结构影响理论分析[J].哈尔滨建筑大学学报.2012（05）
[3]杨丽.郭志恭.高层钢筋混凝土结构设计中如何考虑收缩、徐变的作用IJI.工业建筑.1995，25（4）：40-46.。