導語：論析高層建筑物核心筒變形防控對策一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：分析了高層核心筒受風荷載、溫度效應及收縮與徐變引起的變形因素，并分別從設計與施工層面提出了相應的控制措施。

關鍵詞：高聳結構；核心筒；整體變形；控制措施

電視廣播塔在建筑造型上突破了傳統意義上的格調，塔身由下至上逐漸變小，中部扭轉，兩頭大中間小，呈現為扭曲的橢圓體，宛如一座高腳花瓶，于無形中見有形。其建筑結構通常采用筒中筒結構，核心筒的彈性變形、收縮和徐變變形之和的數量級還是比較明顯的，因此，施工時要特別注意。

一、核心筒易變形因素分析

(一)風荷載的變形分析

隨著高聳建筑的高度越來越高，柔度越來越大，而阻尼越來越小，對風的作用越來越敏感。因此，側向荷載在總荷載中占有相當大的比重。除了地震作用外，主要的側向荷載是風荷載。雖然風荷載沒有地震荷載那樣強烈，但是在該地區風的作用是極其的頻繁，風荷載是一種重要的設計荷載。

(二)溫度效應的變形分析

超高層建筑物跨季節施工因氣溫變化而引起的溫度效應。高層建筑由于工程量大往往施工工期較長，需要跨季節跨年度施工。因為不同季節的氣溫有所變化，冬季和夏季的室外溫度有溫差，結構構件的溫度與該構件在混凝土澆筑時的溫度有較大的溫差。于是，構件發生溫差變形，而結構受到基礎和地基的約束，構件之間也互相約束，從而產生溫度內力的重分布。

建成使用后，由于室內外溫差而引起的溫度效應。主要產生日照溫度荷載和驟然降溫溫度荷載。建筑物的內部多布置空調，外露結構長期受到氣溫和日輻射作用，室內外的溫差也會產生建筑物自己的內力和變形，混凝土結構甚至出現裂縫。混凝土結構的最大溫差的分布位置與結構方位、表面朝向、工程所處的地理位置有關。

(三)收縮與徐變引起的變形分析

超高建筑物的自重大，隨著施工高度的增加，建筑物的下部柱子的軸向變形會逐漸加大。特別是在考慮混凝土的收縮、徐變因素后，工程竣工時下部幾層的實際層高低于設計標高。徐變和收縮是混凝土在長期荷載作用下的固有特性。由于內外筒的材料特性及應力水平的差異，將導致混合體系產生顯著的豎向變形差。隨著時間和環境的變化，結構體系將發生顯著的內力重分布，同時也會給非結構構件帶來不利影響，甚至可能影響設備的安裝和使用。

二、整體變形實施控制措施

(一)結構自重和施工活荷載作用階段下的變形控制

一些力學性能試驗研究表明，鋼管混凝土核心混凝土的變形比普通混凝土要小得多。所以結構外筒的變形比混凝土核心筒的變形也小的多。整個結構在自重和施工活荷載的作用下，內外筒之間由于變形的協調，發生內力重分布，以適應結構的承載能力。

在計算和分析中，考慮建筑物自重、溫度變化、混凝土彈性模量、收縮、徐變隨時間的變化而對軸向變形產生影響。

建筑物自重的影響。與混凝土收縮和徐變相比，雖然混凝土收縮和徐變所引起的構件引起的軸向變形不可忽略，但是結構自重是造成豎向構件軸向變形的主要因素。為補償結構自重引起豎向變形，在混凝土結構中配置相應的鋼筋，提高結構強度和剛度。

核心筒施工的時間因素對工程施工有一定的影響，核心筒的施工時間越長，建筑物在自重作用下的軸向變形越小，但是總的軸向變形會加大。前者是因為隨著時間的增加，混凝土的彈性模量和強度也逐漸增長，而后者則是因為混凝土構件的收縮和徐變隨時間的增加一直在發展。

由于軸向變形壓縮的影響，核心筒結構的底部層高偏低，到達上面結構施工時，結構標準層的層頂標高與設計標高不一樣。理論上為了彌補軸向變形，在上面的標準層施工時加大結構層高高度。但實際上則應該是依據設計結果，計算出軸向變形，在底部結構施工時，預先留出富裕層間高度來，最終達到建筑物的總標高高度。

(二)溫度效應引起的位移變形控制措施

在國內，建筑施工與設計工作基本上是分開的，建筑施工企業基本是按照設計圖紙施工，因此減小和控制溫度效應的措施應當主要從設計角度考慮。但是我國現有規范沒有作出相關的明確規定，從一些文獻資料的結果表明，影響高層結構溫度效應的因素很多。結構體系、溫差、建筑物高度、梁的剛度、柱的剛度都是影響因素。對此，關于溫度效應的控制措施如下：

對結構采取有效的保溫隔熱措施。在溫度變化劇烈的地方采用一些保溫隔熱材料，減小溫度變化引起的溫度應力。轉換層也應注意保溫、隔熱，避免該層過分通風，與其上下層間產生較大的溫差引起溫度應力。

采取構造措施，適應結構溫度變形和內力的措施。如混凝土攪拌過程中，添加少量化學添加劑，補償混凝土收縮，堵塞毛細孔。但只靠克服缺陷仍不能完全解決后期溫度變化引起的內力，還需采用以下措施：

設置剛性加強層可在一定程度上調整豎向構件間的不均勻變形；盡量合理安排施工工期，縮短工期，可減小施工過程中結構的溫度變形和內力。

(三)收縮與徐變引起的位移變形控制措施

對于超高結構，設計時應考慮到混凝土徐變收縮引起的豎向變形差，控制結構豎向變形應當從設計、施工、監測三個方面結合起來。應盡早確定混凝土的配合比及施工方案，方便對按實際配合比調配的混凝土進行試驗，并不斷修正混凝土徐變和收縮變形的估算結果；同時在施工過程中，進行實時監測，對混凝土收縮和徐變的預測值不斷進行修正，再處理再設計，形成“設計—預測—施工—修正—施工”的控制模式。

在綜合考慮結構的力學性能和經濟性的基礎上，建議從下面幾個方面考慮：

提高側向剛度，減少水平位移。可以通過設計加強層承擔豎向變形產生的內力。在結構合適的位置設置柔性節點以適應結構的豎向變形差。利用柔性連接來釋放由于混凝土徐變和收縮引起的次應力和次彎矩。也可以設計特殊的構造節點，豎向可以自由伸縮，但可以有效傳遞水平剪力。在測量定位標高時，提前考慮收縮與徐變，依據設計要求進行調整標高。以補償內外筒的豎向變形差異。在核心筒的周圍與樓板之間設置后澆帶，從而有效減少內外筒之間連接件的次應力。分別調整內外筒豎向構件的配筋率、面積體積比、應力強度比，使各個豎向構件的徐變、收縮特性基本一致，從而減小豎向變形差。應當制定合理的施工方案，嚴格安排豎向結構構件的施工順序和施工時間差。

被動適應方法。即先施工徐變量較大的構件，待這些構件完成大部分徐變后，再施工與之相連、相鄰的構件。本電視塔核心筒采用爬模施工，比鋼管混凝土外筒可以超前爬20~40m，就是利用時間差來減小豎向變形差。

主動補償法。在外筒鋼結構構件下料時考慮由于壓縮和徐變而產生的豎向變形差，以若干層為一段調整鋼管柱的長度，使各層的豎向變形差控制在很小的范圍內。

混凝土澆筑完畢后，采用合理的養護方法，盡量減小混凝土的徐變和收縮。

結語

隨著國民經濟的發展，國內大中型城市的城市建設步伐越來越快。城市中的標志性高層建筑不斷聳立。建筑工程技術上的高速飛躍，讓人類的居住空間向著藍天白云日益延展。這樣高聳的組合結構，施工階段和使用階段應當考慮整體變形，整體變形的關鍵就是要考慮內外筒的變形協調問題。

參考文獻：

[1]高俊強，嚴偉標.工程監測技術及其應用[M].北京：國防工業出版社，2005

[2]唐興榮.特殊和復雜高層建筑結構設計[M].北京：機械工業出版社，2006