超高層建筑工程施工控制理論、方法和技術(shù)及其工程應(yīng)用.pdf

1、本人根據(jù)維納《控制論》(1948)，錢學(xué)森的《工程控制論》(1954)，尤其是錢學(xué)森和宋健的《工程控制論》(修正版，1980)以及郭雷主編《控制理論導(dǎo)論——從基本概念到研究前沿》(2005)的著作的基本理論和觀點(diǎn)，結(jié)合自己長期從事橋梁和建筑的施工實(shí)踐，運(yùn)用在攻讀博士學(xué)位期間學(xué)習(xí)的高層建筑與地基基礎(chǔ)共同作用的理論和深基坑工程的理論，償試構(gòu)想一個比較完善的“超高層建筑工程施工控制理論、方法和技術(shù)的系統(tǒng)”，并且利用參加的五個超高層建

2、筑工程標(biāo)書編寫和施工實(shí)踐的機(jī)會來檢驗(yàn)其可行性和實(shí)用性。本文分以下三個部分；第一部——超高層建筑工程控制理論的導(dǎo)論這是本文的源泉。首先，闡述超高層建筑工程控制論的基本內(nèi)容： 工程控制論的基本概念、基本結(jié)構(gòu)和基本方式以及施工控制原理。然后，概述控制論理論的基本理論，指出所需施工控制的專業(yè)知識，列出一個兩者互相結(jié)合的示例，論證超高層建筑工程控制理論的導(dǎo)論的重要作用。第二部分——超高層建筑工程施工控制理論、方法和技術(shù)這是本

3、文的核心。在這部分，詳細(xì)論述高層建筑與地基基礎(chǔ)共同作用理論是超高層建筑工程施工控制的指導(dǎo)理論，強(qiáng)調(diào)施工控制理論和方法與施工控制技術(shù)互相緊密結(jié)合是貫穿本部分的主題思想，結(jié)合自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)成一個指導(dǎo)超高層建筑工程施工全過程狀態(tài)的監(jiān)測系統(tǒng)。本部分包括以下內(nèi)容：一、超高層建筑工程施工控制目標(biāo)、目標(biāo)模型和分析方法1)首先指出結(jié)構(gòu)施工控制的目的在于四確保：首先確保地基基礎(chǔ)在施工過程中達(dá)到設(shè)計(jì)的要求；確保結(jié)構(gòu)施工過程中和完成后的結(jié)

4、構(gòu)內(nèi)力均在設(shè)計(jì)許可的范圍內(nèi)，確保施工過程中結(jié)構(gòu)的幾何形態(tài)，為后續(xù)工種施工創(chuàng)造良好條件；確保建筑完成并承受設(shè)計(jì)荷載后，其幾何形態(tài)符合設(shè)計(jì)要求，建筑功能能夠正常發(fā)揮。施工控制的總體控制目標(biāo)就是：結(jié)構(gòu)施工完成和承受設(shè)計(jì)荷載以后，其實(shí)際狀態(tài)與理想狀態(tài)的差異性能夠符合規(guī)定的限度。確定結(jié)構(gòu)施工控制總體目標(biāo)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。論述超高層建筑工程施工過程分析的關(guān)鍵問題，主要包括：施工全過程的分析方法；結(jié)構(gòu)預(yù)變形計(jì)算：臨時支撐的最佳布置及拆撐

5、過程中的安全問題及計(jì)算；超大型結(jié)構(gòu)的整體提升方法及設(shè)計(jì)計(jì)算；結(jié)構(gòu)施工過程中，風(fēng)荷載、地震荷載等的影響分析；大型機(jī)械設(shè)備對永久結(jié)構(gòu)的影響；混凝土材料的收縮與徐變影響，這些問題都可以歸結(jié)為施工力學(xué)問題。施工全過程分析方法是施工力學(xué)分析的關(guān)鍵問題，在對施工全過程的分析方法和結(jié)構(gòu)預(yù)變形計(jì)算中，舉例加以說明。2)施工控制目標(biāo)模型建立的關(guān)鍵，就是經(jīng)過對結(jié)構(gòu)的施工過程中，邊界、質(zhì)量、物理、幾何、荷載條件都在發(fā)生著不斷的變化，建立結(jié)構(gòu)的施

6、工過程中，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力和位移不斷累積變化的綜合分析，確定每個階段的最不利的工況，采用時間凍結(jié)法進(jìn)行計(jì)算和分析。3)分析方法主要引用ANSYS等軟件能夠?qū)τ筛鞣N不同單元組成的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行準(zhǔn)確的混合運(yùn)算，來建立一個強(qiáng)大的運(yùn)算平臺?？梢栽谶@個平臺開發(fā)，對的施工結(jié)構(gòu)全過程進(jìn)行準(zhǔn)確的跟蹤計(jì)算，以確保構(gòu)件在彈性范圍內(nèi)工作。二、超高層建筑工程施工控制理論和方法為了便于闡明高層建筑與地基基礎(chǔ)共同作用理論是超高層建筑工程施工控制的指導(dǎo)理

7、論，把該指導(dǎo)理論分為：超高層建筑工程施工控制理論和方法(一)——高層建筑與地基基礎(chǔ)共同作用理論和方法；超高層建筑工程施工控制理論和方法(二)——深基坑工程逆作法理論和方法，后者是高層建筑與地基基礎(chǔ)共同作用理論的延伸：超高層建筑工程施工控制理論和方法(三)——非線性空間基坑工程設(shè)計(jì)理論和方法，后者根據(jù)高層建筑與地基基礎(chǔ)共同作用的理念和發(fā)展非線性地基模型構(gòu)成的產(chǎn)物。此外，也引用ANSYS等軟件三、超高層建筑工程施工控制技術(shù)

8、有了指導(dǎo)理論，側(cè)重結(jié)合四個施工中關(guān)鍵：1)超高層建筑的立面位置控制；2)超高層建筑的標(biāo)高控制；3)大跨度桁架(懸臂桁架)撓度控制；4)超高層建筑的外伸桁架內(nèi)力控制。有機(jī)地互相結(jié)合，互相協(xié)調(diào)，視作一個整體控制系統(tǒng)的一個主要部分。無論進(jìn)行那一部分控制，應(yīng)考慮其它三個部分的影響，運(yùn)用共同作用理論(包括程序和軟件)和測試手段監(jiān)視，分析各個階段的立面、標(biāo)高、結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形的變化。四、超高層建筑工程全過程施工狀態(tài)的監(jiān)測首先，

9、明確指出施工狀態(tài)監(jiān)測的目的、內(nèi)容和規(guī)定值以及建筑結(jié)構(gòu)狀態(tài)的基本概念。然后，提出一個指導(dǎo)超高層建筑工程施工全過程的有關(guān)內(nèi)容，重點(diǎn)包括：1)地下水與承壓水的監(jiān)測；2)大直徑的超長的灌注樁質(zhì)量的監(jiān)測；3)深基坑的變形的監(jiān)測；4)大體積的基礎(chǔ)混凝土的監(jiān)測；5)地基變形的監(jiān)測；6)上部結(jié)構(gòu)幾何體形的監(jiān)測；7)施工過程應(yīng)力監(jiān)測；最后，形成一個超高層建筑工程全過程施工狀態(tài)監(jiān)測的系統(tǒng)。第三部分——超高層建筑工程施工控制理論、方法和

10、技術(shù)的工程應(yīng)用這是本文的目的。工程實(shí)踐是檢驗(yàn)提出的控制理論、方法和技術(shù)以及全過程施工狀態(tài)監(jiān)測的系統(tǒng)是否正確的唯一標(biāo)準(zhǔn)。第三部分包括以下五個有代表性、各具特點(diǎn)和有所側(cè)重分析的工程，既匯總國內(nèi)有關(guān)五個工程的經(jīng)驗(yàn)，又指出應(yīng)該避免的教訓(xùn)。1.上海88層金茂大廈工程的再分析2.北京中央電視臺新臺址大廈標(biāo)書的規(guī)劃分析3.世界最高的610m的廣州電視塔工程預(yù)分析4.上海長峰商城工程(基坑工程半逆作法)分析5.上海虹口商城工程(基坑工