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超高层建筑施工期间的竖向变形和差异变形问题非常突出,考虑施工变形的调整就必须对施工期间产生的变形进行准确的计算。超高层建筑中钢构件一般弹性模量不变化,只有荷载下弹性变形,其竖向变形容易计算。超高层建筑中混凝土构件的竖向变形计算非常复杂,不同龄期加载弹性变形不同,而且混凝土还会产生收缩徐变变形。超高层建筑高强高性能混凝土的应用加大了混凝土结构竖向变形计算的复杂性。
本文以上海环球金融中心工程为依托,主要从高强高性能混凝土材料的室内试验、结构竖向变形的现场监测和结构竖向变形的理论分析等方面对超高层建筑的竖向时变特性进行了研究。
室内试验表明,采用既有普通混凝土收缩徐变模型预测高强高性能混凝土的收缩徐变存在偏差,低估了收缩,高估了徐变。本文按照ACI209委员会的建议将收缩徐变的数学表达式定义成双曲-幂函数表达式,通过试验数据回归确定了相关参数,建立了高强高性能混凝土收缩徐变的模型,考虑了钢筋对收缩徐变的影响。
现场监测中,进行了超高层建筑的竖向变形监测的传感器选型、测点布设、数据采集与通讯和数据处理等关键技术研究,研究成果成功应用于上海环球金融中心结构施工期竖向变形的监测,获得了宝贵的超高层监测数据。
理论分析方面,提出了混凝土收缩徐变分析的宏观模量法,采用宏观模量法分析配筋混凝土的收缩与实测数据基本一致。提出超高层建筑竖向变形计算的施工后变形和施工前变形方法,采用室内试验的高强高性能混凝土时变模型进行了上海环球金融中心竖向变形的计算,对超高层竖向变形调整的施工平差和预抛高进行了分析,确定了巨型柱和核型筒之间的差异变形。超高层竖向变形理论分析的结果与现场监测数据基本一致。