第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014 年 超高层建筑施工找平方式的影响分析 顾磊，李祥.2 （1.哈尔滨工业大学深圳研究生院，广东深圳518055：2.恒大地产集团，广东广州510060） 提要本文通过SAP2000模拟一栋600m高的超高层钢骨混凝土结构，对该结构进行三种施工找平方式分析， 对比不同施工找平方式对结构的影响.
并通过理论推导得出每层竖向构件的预留长度的计算通式，通过该通式可 以使得到计算期结构的实际层高与设计层高一致.
关键词收缩徐变，钢骨混凝土，应力重分配 1引言 目前的有限元软件对结构的施工过程模拟较为成熟，并且考虑了结构施工过程及施工中找平对结构影 响.
结构设计人员在做结构施工模拟分析时，往往以每个施工段作为一个施工找平段，其结果是在每个施 工段内结构竖向变形是逐层递增的，对整个结构的竖向变形则是服从中间层竖向变形最大、靠近顶层与靠 近底层的竖向变形较小的情况，而实际的结构在施工中有时并非设计人员假设的以一个施工段为一个找平 段，因而其得出的结果通常与实际不符.
另外，施工中人为的逐层找平作用使得结构在施工时楼层标高与 设计标高相符，但是当继续往上施工时，下层的层高就会有所减小，长期作用下，其实际标高与设计不符.
方法的关键.
2模型的选取与建立 本结构模型高600m（图1），其构件尺寸见表1~4： 表1剪力墙厚度及含钢率 楼层号 1-8 9-17 18-40 41-70 71-100 101-115 外墙厚/mm 1500 1400 1300 1100 800 500 内墙厚/mm 800 750 700 600 500 400 层高/m 7 6 5 5 5 5 含钢率 3.0% 2.5% 2.5% 2.5% 2.5% 2.5% 表3巨柱截面尺寸、砼强度等级及含钢率 楼层号 1-14 15-30 31-55 56-85 86-105 106-115 巨柱截面/mm 5500x3500 5000×3500 4500×3000 3500x3000 3000×2500 2000×2000 砼强度等级 C60 C60 C60 C60 C60 C60 含钢率 6% 6% 6% 5% 5% 4% 作者简介：顾磊（1970-），男，工学博士，教授级高级工程师
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 表4伸臂及腰析架腹杆、弦杆尺寸 楼层号 27-28 51-52 81-82 101-102 弦杆/mm 1000×1500×100×100 1000x1500×100x100 1000×1000×100×100 1000×1000x100×100 腹杆/mm 1000x1500x100×100 1000×1500×100×100 1000x800×100×100 1000×800×100×100 SRC 巨柱 SRC 核心简 仲臂析架 型钢柱 及膜析架 选取点 （a）平面图 （b）立面图 图1模型图 3不同施工找平情况下结构的竖向变形及变形差 本节基于目前通用的施工过程模拟对上述模型进行模拟，并考虑施工中找平及收缩徐变影响，具体模 拟过程是以六层为一施工段，每层施工龄期为六天，核心筒领先外框架六层，外框架领先外楼板六层，施 工找平以逐层找平、三层找平一次、六层找平一次三种情况，逐次往上施工，直至封顶.
施工中的施工活 荷载取1kN/m²，峻工一年后结构使用恒载为3kN/m²，活荷载为4kN/m².
对比分析结构峻工时直至五十年 后结构的竖向变形及竖向变形差，其结果如下（选取点见图1a） 3.1不同施工找平情况下结构的竖向变形 不同施工找平情况下结构的竖向变形见图2~4.
140 14) 巨性逐向变形 140 内简鉴向变形 巨柱鉴向变形 120 内能登向安形 内简竖向变形 129 120 100 100 100 80 90 90 2 60 60 40 20 20 20 D 显向变形/mm 20 4) 整向变形/mm 40 se 显向变形/mm ()逐层找平 (b)三层找平一次 （c）六层找平一次 图2峻工时结构竖向变形
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 14) 巨柱鉴向变形 140 巨柱向变系 14) 巨柱量向变形 内简坚向变形 内简至向变形 129 120 内能量向安形 129 100 20 100 20 20 60 40 100 签包变/mm 20 4) 40 30100 29 坚变形/n 40 60 40 100 登向变形/mm (a）逐层找平 (b）三层找平一次 （c)六层找平一次 图3竣工一年后结构竖向变形 140 巨性盗向变形 14) 巨柱登向变形 140 巨柱亚向变形 129 内简金向变形 120 内简登向变形 内简蓝向变形 210 100 200 E *0 4) 40 29 20 20 9 90 129 30 紧向变形/mm 60 90 30 间变/n 06 129 (a)逐层找平 (b）三层找平一次 （c）六层找平一次 图4峻工后五十年结构竖向变形 对比图2~4，可知逐层找平情况下，结构峻工时，沿楼层往上，结构的竖向变形先逐渐增大后逐渐减 小，且结构竖向最大变形发生在中间层，另外，靠近底层巨柱的竖向变形大于内筒，沿楼层向上，核心筒 的竖向变形逐渐大于内筒：随着时间的推移，结构整体的竖向变形增大，最大变形由中间层向上发展，引 起上述变化的原因是结构收缩徐变在高度方向上累计的结果：对比分析还可得出，靠近顶层结构的竖向变 形由核心筒大于外巨柱变为外巨柱大于核心筒，这是由于外巨柱轴向应力大于核心筒引起的：三层找平一 次、六层找平一次与逐层找平有类似的结论，所不同的是三层找平一次与六层找平一次的每个找平段内的 结构竖向变形是逐渐递增的，而其整体趋势是与逐层找平一致的.
3.2不同施工找平情况下结构的竖向变形差 三种施工找平方式下结构的竖向变形差随时间变化过程见图5.
对比可得三种找平情况下结构的竖向 变形差是一致的，且在伸臂桁架所在层对结构的竖向变形差有降低作用，随着时间的推移，靠近顶层由核 心筒大于外巨柱逐渐变为外巨柱大于核心筒：在长期作用下六层找平一次的结构中间层的竖向变形差最大、 逐层找平的最小：三种找平方式在顶层的竖向最大变形差都约为21.5mm，其最大相对竖向变形差约22mm.
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 120 莲层找平 14) 连展找平 140 逐层找平 三层找平一次 三层找平一次 三层找平- 六服找平一 六届执平一次 六层找平一次 120 120 210 20 向支形 显向变形差/mm 10 10 15 整向变形菱/mm 29 (2)工时 (b)竣工一年后 (c)竣工五十年后 图5不同施工找平情况下结构竖向变形差 4楼层竖向构件预留长度的确定 以上分析的结果可得知，结构在使用期间其实际楼层标高、楼层高度与设计楼层标高、设计层高是不 符的，而且长期作用下内筒与外框架间的变形差不断变大，使得水平构件及安装管道受力变大，从而有可 能对结构造成安全隐患.
下面从实际角度出发，以使用一年后结构的竖向变形为基准，推导出每层竖向构 件的补偿值.
4.1楼层竖向构件预留长度的推导方法 本部分的推导方法，是在现有软件（Midas、SAP2000等）模拟施工逐层找平基础上，用结构的设计 层高与实际结构在考虑施工找平情况下到计算期时的实际层高作差，该差数值即为预留长度.
4.2楼层竖向构件预留长度的推导过程 结构在施工过程中，由于人为找平的作用，其施工层的施工标高是与设计标高一致的，而其上层结构 对施工层的压缩及自身的收缩徐变变形，则只能通过人为的计算来补偿，下面的推导过程就是推导出此部 分的补偿值.
(1）结构为一层时（图6)： 预留长度 = (1) (2）结构为两层时（图7）： 第一层：预留长度 =△ (2) 第二层：施工时层高 h=h (3) 计算期时层高 h =h () (4) 预留长度 I =h h =(△ ) (5)
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 工所受计有期 图6考虑施工过程一层结构竖向变形过程图 图7考虑施工过程两层结构竖向变形过程图 监工到设计能高比 施工判段计标商 放工到设计高2 工 图8考虑施工过程n层结构竖向变形过程图 （4）结构为n层时（图8）： 第一层：预留长度 = △ △ (6) 第二层：施工时层高 h=h (7) 计算期时层高 h =b [(△△)(△△)(-△)(△）] (8) 预留长度 =h h =( △)(△△ △) (9) 第层：施工时层高 h =h (10) 计算期时层高 =h [(△)(△ (△x] (11) 预留长度 1 =h h =(x>)-(△) (12) 第n层：施工时层高 h=h (13) 计算期时层高 h=h-(A-1) (14)
