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摘要：当前，我国建筑行业的发展水平有了非常显著的提升，同时在这一过程中也出现了越来越多的高层建筑和超高层建筑，而在这些建筑当中经常会采取转换桁架的结构形式来满足大跨度的施工要求，但是转换桁架自身的跨度相对较大，在这一过程中也会承受相对较大的荷载，所以在施工的过程中在竖向变形方面会表现的比较明显，而且其还会延续很长一段时间，所以我们必须要对转换桁架进行有效的控制。本文主要分析了超高层建筑转换桁架施工控制技术，以供参考和借鉴。
关键词：超高建筑；转换桁架；标高补偿；施工控制
在当今的建筑施工当中，人们对建筑自身的功能性越来越重视，所以当今的建筑当中功能明显朝着多样化的方向发展，所以在施工的过程中可能是需要对建筑自身的竖向结构进行适当的调整，或者是改变柱网和轴线，这样才能更好的满足建筑在功能方面的需要。在超高层建筑当中一般都会采用大跨度转换桁架，这样就可以在超高层建筑的内部创造一个相对较为宽敞的空间。
1、概述
转换桁架结构是高层建筑结构的关键结构，其施工也是高层建筑结构施工的关键点。因此，要非常注重钢结构构件安装施工技术应用与经验积累；特别是构件分段、构件制作、节点处理及测量定位等技术措施对钢结构安装施工有重要意义，在同类钢结构工程中有良好的示范作用，对新工艺、新技术的推广具有极大的促进作用。
转换桁架在应用到工程施工的过程中是需要承受其上部楼层所产生的荷载的，所以其在运行的过程中要承受非常大的荷载，在承受了大量的荷载之后，会出现非常明显的变形现象，转换桁架的挠度有可能会达到若干厘米，甚至是十几厘米。此外上面的楼层需要较长的时间才能完成整个施工过程，此外转换桁架在加载周期上也需要较长的时间，这样一来就使得上部楼层施工的顺利进行受阻。如果我们继续按照传统的施工方法进行施工，此外对施工的整个过程都不能严格的控制，整个施工都结束之后上部楼层会因为转换桁架必须要承受下挠而出现非常严重的下挠现象，楼面的位置也经常处在非水平的状态当中，这样也就会使得整个结构的运行状态都受到不利的影响。所以针对这样的状况，我们在施工的过程中必须要采取有效的措施在保证工程施工正常完成的基础上，使其处于水平状态当中，这样一来也就给转换桁架和上面楼层的混凝土在施工之后可以保证其正常使用。
确保转换桁架承受荷载之后依然保持水平的状态其实并不是很难，当前的很多工程当中都采用的是预变形法，也就是说要按照分析结果在加工制作和安装的时候对转换桁架进行起拱操作，这样就可以对转换桁架受载之后产生的下挠现象予以控制，但是保证转换桁架上面的楼层面在施工中的水平性难度是比较大的，所以在这一过程中我们必须要熟练的应用工程建设相关的原理，才能更好的保证其质量，而在施工的过程中，采用预应力法控制技术对其进行处理是存在着非常大的优势的，这种方法在操作上相对比较简单，同时成本的投入也并不是很高，在这一过程中其可控性也非常强，因此，这种施工技术也得到了较为广泛的应用。
预应力方法应用在工程施工的过程中存在着一定的不足，而在这样的背景下就出现了同步补偿法，这种方法相较于预应力方法而言存在着非常显著的优势，它控制环节不复杂，同时具有很好的可操作性，成本也相对较低，所以其市场发展前景更广阔。
2、预应力法施工控制技术
2.1工艺原理
转换桁架预变形的过程中会对上部楼层钢结构安装施工的质量和水平，同时，在某种角度上来看，其还会对楼层混凝土施工的质量产生不容忽视的影响，所以如果在转换桁架安装的过程中对其施工预应力进行控制，使得转换桁架提前就出现下挠倾向，同时在上层施工的过程中按照实际的情况对其预应力的数值进行适当的调整，保证转换桁架在这一过程中始终处在水平状态当中，就可以为施工的正常进行创造更好的条件。这就是该施工工艺的控制原理。
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2.2工艺流程
根据预应力施加方法，预应力法施工控制技术有两种实现形式。一种是依托转换桁架及其上部结构施工预应力。①依据预起拱拼装转换桁架；②安装三角拉索并施加预应力，强制“消拱”，使转换桁架恢复水平；③施工上部结构，桁架在自重作用下产生下挠；④适当释放拉索预应力使桁架恢复水平状态，保证压型钢板、混凝土浇筑等工序的顺利进行；⑤~⑧重复第③、④步直至转换桁架上结构施工完成。
日本竹中工务店在大阪第一生命大楼工程建设中就采用了该方法进行转换桁架施工控制。另一种是利用锚固于下部结构或基础的拉索施工预应力。该方法与上述方法工艺原理是相同的，不同之处在于该法对转换桁架直接施加竖向预拉力。依托转换桁架下部结构或基础安装拉索，转换桁架安装完成后，首先对拉索进行张拉，强制“消拱”，然后在上部结构施工过程中逐步释放拉索预应力使转换桁架在施工过程中始终处于水平状态，保证压型钢板、混凝土浇筑等工序的顺利进行。
3、标高同步补偿法施工控制技术
3.1工艺原理
在施工过程中，转换桁架与上部结构是相互影响的。一方面上部结构施工增加了转换桁架的荷载，使转换桁架不断下挠，另一方面转换桁架下挠又反过来影响上部结构楼层水平度。因此如果在转换桁架与上部结构之间设置标高补偿装置，及时补偿转换桁架下挠引起的上部结构标高损失，就可以确保上部结构楼层面始终处于水平状态。这就是标高同步补偿法施工控制技术工艺原理。
3.2工艺流程
①安装转换桁架，实施预起拱；②安装同步补偿装置；③施工相关楼层结构；④自重作用下转换桁架及已经施工的楼层出现许可的下挠；⑤利用同步补偿装置顶升框架柱，补偿转换桁架下挠，使已施工相关楼层处于水平状态；⑥继续施工相关楼层结构，进入下一个施工—控制循环；⑦转换桁架相关楼层结构施工完成，浇捣转换桁架所在楼层混凝土；⑧拆除同步补偿装置。
同步补偿系统由测量、控制、动力和可伸缩柱脚等组成，测量系统采集转换桁架和上部结构标高变化信息，为控制系统运行提供依据。控制系统在比较控制目标与监测信息的基础上，做出控制决策，并发布控制指令。动力系统根据控制指令动作，补偿转换桁架下挠引起的上部结构标高变化。可伸缩柱脚需具备伸缩功能，满足标高补偿需要。同步补偿系统属于闭环控制系统。施工前利用有限元模型预测每层框架荷载引起的转换桁架挠度；施工中利用液压千斤顶于每层框架吊装完毕后实施补偿，并将调整情况及结构内应力反馈至计算模型；根据实际情况调整模型，确定下一层施工完毕后各组千斤顶的顶升数据。采用计算机控制系统对群组千斤顶实施同步或单独顶升，灵活控制楼层标高及内力。
4、结语
随着社会经济发展和财富积累，高层或超高层建筑如雨后春笋般出现在全国各地，预计到2020年，中国将超越美国成为摩天大楼数量最多的国家。由于高层或超高层建筑的多功能化、结构复杂化，设计时均会考虑设置转换桁架结构。该结构既承担上部结构巨大垂直荷载，又处于内力状态和边界条件都很复杂的建筑物中间，平衡主塔楼核心筒和外框结构受力，是整个结构的关键受力部位，也是钢结构施工的特点及难点之一。因此，“转换层”这个课题已成为多高层建筑结构研究工作的重点之一。
参考文献：
[1]胡玉银，李琰.超高层建筑转换桁架施工控制技术[J].建筑施工.2010（07）
[2]王刚，贾双梅.高层建筑转换桁架结构的有限元分析方法浅析[J].民营科技.2009（12）
[3]王胜天，张军阳，王中华.三弦式转换桁架施工技术[J].施工技术.2009（10）
论文作者:董磊
论文发表刊物:《基层建设》2015年21期供稿
论文发表时间:2016/3/30
标签：桁架论文; 结构论文; 预应力论文; 楼层论文; 过程中论文; 标高论文; 荷载论文; 《基层建设》2015年21期供稿论文;