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摘要：本文对某超高层逆作法施工结构方案中主要问题进行了分析，并选择合适的逆作法结构方案。对逆作法施工过程中临时支撑住、临时转换梁施工过程中受力和变形影响细致分析，确保在合理的施工速度下结构的安全。
关鍵词：逆作法；临时支撑柱，临时转换梁；
一、工程概况
广东省深圳市后海中心区西南角，后海大道东侧，由独栋高层住宅和商业裙楼组成，住宅49层，高149.50米，商业裙楼4层；地下室共四层，总建筑面积为37228.79㎡。本工程±000为绝对标高5.050m，基坑开挖深度约16.5m。总平面图及建筑效果图详见图1、图2。
从以上总图可以看出，本工程在东、南、北三面都有一建成的高层建筑，西面为后海大道。本工程周边已建建筑物地下室为一层至两层，相对于本工程地下室深度有较大高差，约为8.5m～12m，地下室距原有建筑距离约为6.6m～7.8m。典型结构平面和建筑剖面详见图2，图3。
二、逆作法施工的思考
根据本工程的特点，距周边建筑较近，基坑深度较大，常规支护结构在基坑的开挖容易产生变形，这将对周边已有建筑影响较大；而且本工程场地较为狭小，不便于工作面的展开。
同时逆作法能很好的克服以上问题，楼盖支撑刚度大，基坑变形小，相邻建筑物沉降小；支护结构挡土、挡水及承重三合一，可节省地室外墙费用；采用楼盖支撑，可节省支护结构的内支撑系统；上地下同时施工，能有效地缩短施工总工期。结合上述情况在考虑基坑支护和基坑施工方案时施工单位和业主提出时候可以采用逆作法施工的工艺。
从设计角度来看，逆作法施工队地下室部分就是相当于利用永久结构构成一个基坑内支撑系统，来承受基坑开挖施工阶段和建筑长期使用阶段水压力、土压力和上部结构荷载。由于地下结构布置是为了满足上部结构传力需要，而不是为了作为内支撑系统而设计，其从支撑系统的角度出发，不一定是最优支撑结构。
三、逆作法施工中结构设计问题分析及处理
由于逆作法施工过程是与设计过程密不可分的，需要考虑施工过程中临时支撑结构和主体结构各种相互影响关系，剪力墙部分在逆作时临时转换关系对临时转换梁的受力变化，楼盖作为水平支撑是内里和其承受竖向荷载作用下的差别。以下将对逆作法过程中主要问题进行专项分析。
为了全面了解对临时结构结构布置形式以及其在施工阶段受力情况，对结构施工过程做进行分析。假定施工过程如下：上部结构和地下室以地下室顶板为界。
上述施工过程分析采用通用有限元软件Midas gen 进行整体建模计算。梁柱采用杆件单元，楼板和墙体采用壳单元，为了简化计算水、土压力当荷载施加于地下室侧壁上，未考虑土体参与整体计算。
计算过程中考虑的荷载：
1.已完成施工的部分结构自重荷载；
2.当前施工楼层的施工荷载；
3.上部楼层考虑10年一遇的风荷载；
4.土压力荷载；（考虑水土合算的方式）
计算荷载加载方式：（计算过程采用静力加载）
1.结构自重程序根据截面尺寸自行计算；
2.施工荷载当活荷载施加于楼面板；
3.风荷载采用程序自动计算施加于楼面刚心的位置；
4.当作压力荷载施加于地下室外墙上。
一）逆作法临时竖向支撑系统分析
本工程在逆作法时临时竖向支撑的难点在于有较多剪力墙落地，对于框架柱常用型钢柱和钢管混凝土柱作为临时支撑。对于剪力墙的部分临时支撑则较为复杂，为了合理的选择临时支撑系统，对已有的部分逆作法工程进行对比分析如下：
根据上述项目分析，逆作法施工过程中对框架柱的处理较为明确，采用型钢混凝土柱或钢管混凝土柱较多，目前也有采用人工挖孔桩直接作为主体结构受力柱的形式。而对于有剪力墙的部位，有些项目对于剪力墙结构部位采取顺做发，有些根据自身特点采取带约束拉杆的异型钢管混凝土柱作为临时支撑，带约束拉杆的异型钢管混凝土柱作为剪力墙边缘构件的一部分的处理。
本工程根据自身特点：主体结构较高，为超B级高度框支剪力墙结构，单柱轴力较大，对框支柱和落地剪力墙延性要求较高的，本工程选用钢管混凝土柱作为临时支撑柱使用。逆作法选用的是一柱一桩模式，桩基础采用大直径冲空桩。为了较好的适应逆作法时的临时支撑柱的布置，在剪力墙端部结合结构受力需要布置了端柱。具体结构布置详见下图：
由于本工程高宽比较大，对结构整体刚度需要较大，如考虑按叠合住的形式设计框架柱，其截面将从现在1200x1800，减小为1200x1200+（D800x16），截面面积减少33%。能极大的提高建筑使用面积。为此结构柱截面惯性矩在长边方向减少70%，对结构抗侧刚度有较大影响。综合上面的因素考虑，为利用核形钢管混凝土柱在后期的受力作用，因此建议在进行结构前期设计阶段要充分考虑后期施工方案有效的利用各方面的有利条件，做到设计到施工的有机统一。
在对剪力墙部分竖向支撑布置和支撑转换时作了较为细致的考虑。采用常规做法时，在图示临时封堵剪力墙部位为建筑门洞，如不封堵剪力墙洞口，直接利用下部转换梁进行转换，转换梁截面尺寸较大，梁截面较宽，对建筑功能将造成不便。为了更好的满足建筑建筑功能的需要，再一层楼面位置转换位置设置型钢混凝土梁，提高粱的抗减和抗弯能力，较好的控制梁截面。考虑地上一层施工时称墙体荷载由型钢梁承担，由于只承担一层墙体的重量梁截面不会太大，将梁做成与墙体等宽的型钢梁，较好的满足建筑功能要求。在上部墙体施工时，一层在部分墙体部位和临时封堵墙形成一片完整的深梁，这是考虑墙体深梁作用去承受上部结构的的荷载，具有较大承载能力，型钢梁在此时，充当墙体拱效应作用下的拉杆，承担较大的拉力。在整体下施工过程中型钢梁的设置和墙体封堵起到了连接前后受力的关键作用。也是本工程结构设计的创新部分，具有较高的实用价值，可供类似项目参考。 其他部位墙体下临时支撑均按类似方案处理，初步估计支撑钢管混凝土柱截面为D450x12，内灌C60混凝土，单柱极限竖向承载力約为Ru=13500kN。
在本工程墙体转换时还思考了一种方案，就是采用同“广州名汇商业大厦”类似的代约束拉杆的异型钢管混凝土柱，利用异型钢管混凝土柱作为剪力墙暗柱的同时，作为剪力墙临时支撑柱。在对比分析两种方案时，考虑各自优缺点如下：
异型钢管混凝土柱最大的优点是能适应剪力墙较为复杂的情况，在约束拉杆布置恰当的时候承载力与圆钢管混凝土接近，其缺点是与剪力墙连接关系较为复杂（剪力墙暗柱范围），用钢梁相对圆钢管混凝土柱较大。圆钢管混凝土柱优点是承载力较大，用钢梁相对较省，缺点是对较为复杂的剪力墙不好处理，最后综合考虑本工程采用圆钢管混凝土柱。
2）水平面楼面支撑系统
作为逆作法支撑系统的重要组成部分，楼板在此过程中起到常规支护结构中水平支持撑的作用。楼面在常规结构中主要起到承受竖向力的作用，在逆作法施工过程中去要承受水平力，因此，对于结构楼面开洞的部位或楼面连接薄弱的部位楼面的是否能满足水平力的传递和保证合适的楼面刚度对于整个水平支撑系统的作用有着至关重要的作用。设计过程中应根据施工进度进行详尽的计算分析。
（3）设计中关键构件分析
对于本工程图中型钢转换梁起着承托上部结构墙体重量的关键作用，为了细致的了解其受力情况和钢梁与墙体在施工过程中共同工作的情况，取其中一片墙体做了较为细致的分析，通过`对各施工阶段的分析了解型钢转换梁和上部剪力墙墙体的受力变化。由于篇幅原因，以下仅对第一、第二施工阶段进行介绍。
1）第一阶段
通过计算分析考虑剪力墙门洞临时封堵后型钢梁和上部墙体能有效的共同工作，有较强的拱效应，型钢梁承受较大的拉力，其弯矩相对较小，基本可以忽略。能满足个阶段的受力要求。
结束语
本工程逆作法竖向支撑的选在在综合对比分析已施工项目的特点和其优势，并结合本工程实际情况选用了钢管混凝土柱作为临时竖向支撑。在剪力墙的处理上创新的采用了型钢梁和剪力墙临时封堵措施的结合，使墙体在不同工作阶段共同承担上部结构作用的情况。在对地下室逆作的过程中细致的分析反映，以楼面作为水平永久支撑，其刚度较大，楼内面水平方向位移较小，对减小周边建筑和地面的沉降变形有较大作用。钢管混凝土柱承载力高能以较小的截面面积获得较大的承载力，上部剪力墙采取钢管混凝土柱结合型钢梁转换能更好的满足建筑功能要求，能较好适用于剪力墙平面相对规则的情况。
本工程逆作法整体分析计算过程尚存在日后设计分析需要进一步改进的地方：
1）未考虑土体和结构体共同工作的特点，采取以荷载形式考虑其土压力。
2）在施工模拟分析是未考虑混凝土强度和弹兴模型随临期变化的关系。
3）计算采取个施工阶段最后形式进行，未考虑开挖过程中的动态变化的影响。
参考文献：
[1]徐培福等，建筑结构优秀设计图集[M] 中国建筑工业出版社，2006.
[2]陈星，罗赤宇，向前，王林华，逆作法发与组合结构新技术工程应用[M]中国建筑工业出版社，2007.
[3]江正荣等，建筑地基与基础施工手册 中国建筑工业出版社，2007.
关鍵词：逆作法；临时支撑柱，临时转换梁；
一、工程概况
广东省深圳市后海中心区西南角，后海大道东侧，由独栋高层住宅和商业裙楼组成，住宅49层，高149.50米，商业裙楼4层；地下室共四层，总建筑面积为37228.79㎡。本工程±000为绝对标高5.050m，基坑开挖深度约16.5m。总平面图及建筑效果图详见图1、图2。
从以上总图可以看出，本工程在东、南、北三面都有一建成的高层建筑，西面为后海大道。本工程周边已建建筑物地下室为一层至两层，相对于本工程地下室深度有较大高差，约为8.5m～12m，地下室距原有建筑距离约为6.6m～7.8m。典型结构平面和建筑剖面详见图2，图3。
二、逆作法施工的思考
根据本工程的特点，距周边建筑较近，基坑深度较大，常规支护结构在基坑的开挖容易产生变形，这将对周边已有建筑影响较大；而且本工程场地较为狭小，不便于工作面的展开。
同时逆作法能很好的克服以上问题，楼盖支撑刚度大，基坑变形小，相邻建筑物沉降小；支护结构挡土、挡水及承重三合一，可节省地室外墙费用；采用楼盖支撑，可节省支护结构的内支撑系统；上地下同时施工，能有效地缩短施工总工期。结合上述情况在考虑基坑支护和基坑施工方案时施工单位和业主提出时候可以采用逆作法施工的工艺。
从设计角度来看，逆作法施工队地下室部分就是相当于利用永久结构构成一个基坑内支撑系统，来承受基坑开挖施工阶段和建筑长期使用阶段水压力、土压力和上部结构荷载。由于地下结构布置是为了满足上部结构传力需要，而不是为了作为内支撑系统而设计，其从支撑系统的角度出发，不一定是最优支撑结构。
三、逆作法施工中结构设计问题分析及处理
由于逆作法施工过程是与设计过程密不可分的，需要考虑施工过程中临时支撑结构和主体结构各种相互影响关系，剪力墙部分在逆作时临时转换关系对临时转换梁的受力变化，楼盖作为水平支撑是内里和其承受竖向荷载作用下的差别。以下将对逆作法过程中主要问题进行专项分析。
为了全面了解对临时结构结构布置形式以及其在施工阶段受力情况，对结构施工过程做进行分析。假定施工过程如下：上部结构和地下室以地下室顶板为界。
上述施工过程分析采用通用有限元软件Midas gen 进行整体建模计算。梁柱采用杆件单元，楼板和墙体采用壳单元，为了简化计算水、土压力当荷载施加于地下室侧壁上，未考虑土体参与整体计算。
计算过程中考虑的荷载：
1.已完成施工的部分结构自重荷载；
2.当前施工楼层的施工荷载；
3.上部楼层考虑10年一遇的风荷载；
4.土压力荷载；（考虑水土合算的方式）
计算荷载加载方式：（计算过程采用静力加载）
1.结构自重程序根据截面尺寸自行计算；
2.施工荷载当活荷载施加于楼面板；
3.风荷载采用程序自动计算施加于楼面刚心的位置；
4.当作压力荷载施加于地下室外墙上。
一）逆作法临时竖向支撑系统分析
本工程在逆作法时临时竖向支撑的难点在于有较多剪力墙落地，对于框架柱常用型钢柱和钢管混凝土柱作为临时支撑。对于剪力墙的部分临时支撑则较为复杂，为了合理的选择临时支撑系统，对已有的部分逆作法工程进行对比分析如下：
根据上述项目分析，逆作法施工过程中对框架柱的处理较为明确，采用型钢混凝土柱或钢管混凝土柱较多，目前也有采用人工挖孔桩直接作为主体结构受力柱的形式。而对于有剪力墙的部位，有些项目对于剪力墙结构部位采取顺做发，有些根据自身特点采取带约束拉杆的异型钢管混凝土柱作为临时支撑，带约束拉杆的异型钢管混凝土柱作为剪力墙边缘构件的一部分的处理。
本工程根据自身特点：主体结构较高，为超B级高度框支剪力墙结构，单柱轴力较大，对框支柱和落地剪力墙延性要求较高的，本工程选用钢管混凝土柱作为临时支撑柱使用。逆作法选用的是一柱一桩模式，桩基础采用大直径冲空桩。为了较好的适应逆作法时的临时支撑柱的布置，在剪力墙端部结合结构受力需要布置了端柱。具体结构布置详见下图：
由于本工程高宽比较大，对结构整体刚度需要较大，如考虑按叠合住的形式设计框架柱，其截面将从现在1200x1800，减小为1200x1200+（D800x16），截面面积减少33%。能极大的提高建筑使用面积。为此结构柱截面惯性矩在长边方向减少70%，对结构抗侧刚度有较大影响。综合上面的因素考虑，为利用核形钢管混凝土柱在后期的受力作用，因此建议在进行结构前期设计阶段要充分考虑后期施工方案有效的利用各方面的有利条件，做到设计到施工的有机统一。
在对剪力墙部分竖向支撑布置和支撑转换时作了较为细致的考虑。采用常规做法时，在图示临时封堵剪力墙部位为建筑门洞，如不封堵剪力墙洞口，直接利用下部转换梁进行转换，转换梁截面尺寸较大，梁截面较宽，对建筑功能将造成不便。为了更好的满足建筑建筑功能的需要，再一层楼面位置转换位置设置型钢混凝土梁，提高粱的抗减和抗弯能力，较好的控制梁截面。考虑地上一层施工时称墙体荷载由型钢梁承担，由于只承担一层墙体的重量梁截面不会太大，将梁做成与墙体等宽的型钢梁，较好的满足建筑功能要求。在上部墙体施工时，一层在部分墙体部位和临时封堵墙形成一片完整的深梁，这是考虑墙体深梁作用去承受上部结构的的荷载，具有较大承载能力，型钢梁在此时，充当墙体拱效应作用下的拉杆，承担较大的拉力。在整体下施工过程中型钢梁的设置和墙体封堵起到了连接前后受力的关键作用。也是本工程结构设计的创新部分，具有较高的实用价值，可供类似项目参考。 其他部位墙体下临时支撑均按类似方案处理，初步估计支撑钢管混凝土柱截面为D450x12，内灌C60混凝土，单柱极限竖向承载力約为Ru=13500kN。
在本工程墙体转换时还思考了一种方案，就是采用同“广州名汇商业大厦”类似的代约束拉杆的异型钢管混凝土柱，利用异型钢管混凝土柱作为剪力墙暗柱的同时，作为剪力墙临时支撑柱。在对比分析两种方案时，考虑各自优缺点如下：
异型钢管混凝土柱最大的优点是能适应剪力墙较为复杂的情况，在约束拉杆布置恰当的时候承载力与圆钢管混凝土接近，其缺点是与剪力墙连接关系较为复杂（剪力墙暗柱范围），用钢梁相对圆钢管混凝土柱较大。圆钢管混凝土柱优点是承载力较大，用钢梁相对较省，缺点是对较为复杂的剪力墙不好处理，最后综合考虑本工程采用圆钢管混凝土柱。
2）水平面楼面支撑系统
作为逆作法支撑系统的重要组成部分，楼板在此过程中起到常规支护结构中水平支持撑的作用。楼面在常规结构中主要起到承受竖向力的作用，在逆作法施工过程中去要承受水平力，因此，对于结构楼面开洞的部位或楼面连接薄弱的部位楼面的是否能满足水平力的传递和保证合适的楼面刚度对于整个水平支撑系统的作用有着至关重要的作用。设计过程中应根据施工进度进行详尽的计算分析。
（3）设计中关键构件分析
对于本工程图中型钢转换梁起着承托上部结构墙体重量的关键作用，为了细致的了解其受力情况和钢梁与墙体在施工过程中共同工作的情况，取其中一片墙体做了较为细致的分析，通过`对各施工阶段的分析了解型钢转换梁和上部剪力墙墙体的受力变化。由于篇幅原因，以下仅对第一、第二施工阶段进行介绍。
1）第一阶段
通过计算分析考虑剪力墙门洞临时封堵后型钢梁和上部墙体能有效的共同工作，有较强的拱效应，型钢梁承受较大的拉力，其弯矩相对较小，基本可以忽略。能满足个阶段的受力要求。
结束语
本工程逆作法竖向支撑的选在在综合对比分析已施工项目的特点和其优势，并结合本工程实际情况选用了钢管混凝土柱作为临时竖向支撑。在剪力墙的处理上创新的采用了型钢梁和剪力墙临时封堵措施的结合，使墙体在不同工作阶段共同承担上部结构作用的情况。在对地下室逆作的过程中细致的分析反映，以楼面作为水平永久支撑，其刚度较大，楼内面水平方向位移较小，对减小周边建筑和地面的沉降变形有较大作用。钢管混凝土柱承载力高能以较小的截面面积获得较大的承载力，上部剪力墙采取钢管混凝土柱结合型钢梁转换能更好的满足建筑功能要求，能较好适用于剪力墙平面相对规则的情况。
本工程逆作法整体分析计算过程尚存在日后设计分析需要进一步改进的地方：
1）未考虑土体和结构体共同工作的特点，采取以荷载形式考虑其土压力。
2）在施工模拟分析是未考虑混凝土强度和弹兴模型随临期变化的关系。
3）计算采取个施工阶段最后形式进行，未考虑开挖过程中的动态变化的影响。
参考文献：
[1]徐培福等，建筑结构优秀设计图集[M] 中国建筑工业出版社，2006.
[2]陈星，罗赤宇，向前，王林华，逆作法发与组合结构新技术工程应用[M]中国建筑工业出版社，2007.
[3]江正荣等，建筑地基与基础施工手册 中国建筑工业出版社，2007.