超高层建筑发展迅速，结构高度屡创新高，但由于其施工周期长达几年、施工过程复杂多变以及设计阶段难以考虑的因素繁多，结构和材料的时变性比普通结构更为突出，一旦出现事故，带来的后果也更严重。因此超高层建筑主体结构施工阶段的变形发展规律是研究的重点和难点。本文结合武汉一栋在建超高层建筑——长江航运中心(336 m)，开展了施工阶段结构的健康监测、混凝土时变性能试验以及有限元数值模拟分析的研究。
　　本项目为长江航运中心建立了一套结构健康监测系统，使用了192个振弦应变计、48个温度传感器以及加速度传感器等，监测过程中实现了远程无线实时传输，得到了施工阶段结构的应变发展、温度场分布以及加速度等重要的结构力学响应。本文主要基于温度和应变的实测数据重点分析了结构在施工阶段的应变发展规律。
　　为更加准确的研究超高层结构的时变效应，开展了混凝土的强度、弹性模量以及收缩和徐变性能的试验研究。对依托工程所使用的混凝土，试验研究了施工现场同等条件养护、不同龄期的强度和弹性模量的发展情况，并根据试验数据得到了混凝土强度和弹性模量发展曲线。开展了混凝土以及钢管混凝土收缩徐变试验，旨在模拟施工阶段中混凝土的收缩和徐变发展。试验周期长达一年，结合试验数据对CEB-FIP(2010)模型进行了适当修正并应用于有限元模拟分析中。
　　为分析更多工况下超高层结构的时变特性，开展了基于MidasGen的有限元模拟分析，有限元模型参数源自试验、设计图以及实际施工日志。施工阶段CS1~CS45与实际情况基本一致，结构变形计算值与实测结果吻合良好(平均误差为15%)，同时本文还在理论层面上推导了超高层结构变形统一计算公式，符合实际施工过程，可用于等截面和变截面悬臂梁模型，理论计算公式解释了结构在施工阶段的位移和应变发展规律。基于验证的有限元模型分析了包括混凝土施工质量、停工时长以及环境相对湿度对结构变形的影响。