引言

　　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

瀝青麻繩是有麻繩和公司的技術人員研發的一款具有防腐性瀝青為主要材料的添加劑通過浸泡的一款產品。麻繩是取各種麻類植物的纖維。麻繩是麻在大水池里泡一段時間，后扒掉皮，曬干，然后用搓繩機加工。麻繩具有抗拉力和抗阻力較強，而且耐腐蝕、耐摩擦、有彈性，當突然受到沖擊時不易斷裂，在起重作業中用得較多。然而瀝青麻繩在研究開發中通過瀝青等添加劑的浸泡后，用于伸縮縫、沉降縫等填縫材料。瀝青麻繩的規格有2cm~8cm之間都有。

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模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。