淺談超高層建筑主要施工技術(shù)應(yīng)用

●劉卉穎 蘇義坤

淺談超高層建筑主要施工技術(shù)應(yīng)用

●劉卉穎 蘇義坤

隨著城市化進(jìn)程的加快，城市人口的不斷增加，城市的土地資源日益緊缺，城市中出現(xiàn)超高層是必然趨勢(shì)，超高層建筑的質(zhì)量是衡量城市現(xiàn)代化的重要標(biāo)準(zhǔn)，在很大程度上反映著一個(gè)城市的經(jīng)濟(jì)水平，反映一個(gè)國(guó)家的工業(yè)水平。文章介紹了超高層建筑的定義、發(fā)展概況，并以重慶市環(huán)球金融中心為例介紹了現(xiàn)代施工技術(shù)在超高層建筑中的應(yīng)用。

超高層建筑 施工技術(shù) 現(xiàn)代化 應(yīng)用

概述

超高層建筑是建筑技術(shù)發(fā)展及人民生活需求水平提高的必然產(chǎn)物，是城市商業(yè)發(fā)展情況、工業(yè)技術(shù)情況和城市化標(biāo)準(zhǔn)的重要體現(xiàn)。我國(guó)雖然地域廣闊但是人口眾多、人均占有土地量相對(duì)較少，所以土地資源顯得十分寶貴。修建高層建筑甚至超高層建筑是保證我國(guó)城市化、現(xiàn)代化以及城市建筑技術(shù)提高的重要體現(xiàn)，也是城市發(fā)展的必然趨勢(shì)，是時(shí)代的產(chǎn)物。在超高層建筑的修建中，我國(guó)已有一些可觀的成果：上海金茂大廈、廣州中信大廈、深圳地王大廈、青島中銀和上海環(huán)球金融中心皆是我國(guó)現(xiàn)代超高層建筑的代表之作。

一、超高層建筑的研究基礎(chǔ)

1.超高層建筑的定義。不同國(guó)家對(duì)超高層建筑的認(rèn)識(shí)各不相同。1972年8月美國(guó)賓夕法尼亞州伯利恒市召開(kāi)的國(guó)際高層會(huì)議上首次提出超高層的分類與性質(zhì)。即40層以上，高度100米以上的建筑物為超高層建筑。我國(guó)目前對(duì)超高層建筑的定義尚無(wú)統(tǒng)一的確定，但在一般來(lái)講，均是從建筑的總高度或總層數(shù)來(lái)定義超高層建筑，特殊情況下也從建筑不規(guī)則情況來(lái)定義超高層建筑。

2.超高層建筑國(guó)內(nèi)外建設(shè)現(xiàn)狀。以高層建筑來(lái)看，國(guó)外的建筑發(fā)展相對(duì)較早?，F(xiàn)代高層建筑從1883年建成的芝加哥家庭保險(xiǎn)大樓開(kāi)始即有了一個(gè)良好的開(kāi)端，該大樓是世界上第1棟按照現(xiàn)代鋼框架結(jié)構(gòu)原理建造的高層建筑，是建筑業(yè)從單一結(jié)構(gòu)邁向多元化結(jié)構(gòu)的重要一步，標(biāo)志著高層建筑行業(yè)的新開(kāi)端。20世紀(jì)以后，超高層建筑開(kāi)始逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，從1913年建成的當(dāng)時(shí)最具震撼性的超高層建筑，高243.8米的紐約伍爾沃思大樓，到1931年修建的高381米的享譽(yù)世界最高建筑的紐約帝國(guó)大廈；從1972年建成的高417米的紐約世界貿(mào)易中心大廈，到1973年建成的當(dāng)時(shí)近20年的世界最高建筑芝加哥西爾斯大廈。這些建筑無(wú)不標(biāo)志著超高層建筑飛快的發(fā)展。于2008年建成的，近年來(lái)享譽(yù)世界第一高迪拜塔，高度超過(guò)800米，更是超高層建筑發(fā)展的進(jìn)一步見(jiàn)證。我國(guó)的超高層建筑起步雖晚，但發(fā)展速度相對(duì)較快。

我國(guó)的高層建筑要從1976年的廣州白云賓館說(shuō)起，該建筑是我國(guó)第1座高度超過(guò)100米的建筑。自此之后我國(guó)的高層建筑技術(shù)飛速發(fā)展，從1985年修建的高150米的深圳國(guó)貿(mào)大廈到1990年建成的200米高的北京京廣中心，我國(guó)高層建筑技術(shù)從單一走向復(fù)雜，從前線走向深遠(yuǎn)。1996年建成的高384米的深圳地王大廈，1998年建成的高420米上海金茂大廈。使我國(guó)超高層建筑發(fā)展上升到一個(gè)新的臺(tái)階，上海環(huán)球金融中心以及廣州新電視塔的建設(shè)更是將我國(guó)超高層建筑的建設(shè)推向一個(gè)新的高峰。

3.超高層建筑施工技術(shù)的研究現(xiàn)狀。由于超高層建筑的迅速發(fā)展，超高層建筑施工技術(shù)即變成國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的重點(diǎn)。張希黔、王伯成①?gòu)慕ㄖ姆课莞叨纫约安灰?guī)則程度兩方面分析了我國(guó)超高層建筑。具體列舉并介紹了世界前十的超高層建筑。楊宇、張耿明②從超高層建筑施工技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的角度介紹了型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)在超高層建筑施工中的應(yīng)用。顧國(guó)明③高層與超高層的滑模法施工技術(shù)，分析了兩種技術(shù)的異同點(diǎn)，有助于超高層施工技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。萬(wàn)榮濤④從超高層鋼結(jié)構(gòu)施工的技術(shù)準(zhǔn)備開(kāi)始敘述，詳細(xì)地闡述了超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)各項(xiàng)技術(shù)的安裝方法、施工方案等，為超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工研究提供依據(jù)。潘志平⑤從超高層建筑發(fā)展的基本特征開(kāi)始分析，為提高我國(guó)超高層建筑的水平提供依據(jù)。崔永剛⑥通過(guò)對(duì)超高層建筑的發(fā)展歷史軌跡進(jìn)行分析，全面地闡述了超高層建筑的施工技術(shù)要點(diǎn)。

二、可用于超高層建筑建設(shè)的施工技術(shù)

超高層建筑的建筑技術(shù)與普通的建筑技術(shù)不同，超高層建筑技術(shù)要求更復(fù)雜，必須有良好的安全性，保證超高層建筑的堅(jiān)固。我國(guó)現(xiàn)在使用的超高層施工技術(shù)有：鋼結(jié)構(gòu)測(cè)量控制技術(shù)、鋼—混凝土組合施工技術(shù)、混凝土泵送技術(shù)、整體滑模法、整體爬模法、逆作法等。

1.測(cè)量控制技術(shù)。由于超高層建筑的特殊要求所以測(cè)量控制技術(shù)具有一定的難度，第一，超高層建筑的測(cè)量控制技術(shù)要具有相對(duì)較高的精度。第二，由于超高層建筑形勢(shì)復(fù)雜、高度較高，一次性投遞測(cè)量高度不能保證其精確性，所以層高間傳遞顯得尤為重要。第三，有些超高層建筑由于地理位置的因素影響，施工期較長(zhǎng)，如何控制溫度對(duì)測(cè)量精度的影響也是一個(gè)難點(diǎn)?，F(xiàn)在超高層建筑主要采用現(xiàn)代的一整套的激光鉛直儀來(lái)進(jìn)行測(cè)量控制，以保證測(cè)量控制高于一般建筑工程，以便滿足超高層建筑的高精度要求，保證超高層建筑的外部形態(tài)。

2.型鋼混凝土組合施工技術(shù)。由于超高層建筑要求較高的承載力、較高的抗震性以及耐久性，所以運(yùn)用型鋼混凝土技術(shù)在超高層建筑中，用于減小構(gòu)件截面，減輕自重，提高構(gòu)建整體強(qiáng)度與剛度。型鋼混凝土組合施工技術(shù)是鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)施工的一種，除此之外還有鋼管混凝土等多種形式。隨著超高層建筑技術(shù)的發(fā)展，這種方法會(huì)得到廣泛的使用。

3.整體滑模法與整體爬模法的運(yùn)用。超高層建筑的特點(diǎn)就是施工難度大、超高層施工對(duì)各階段的工程質(zhì)量都有很高的要求，為了保證安全的同時(shí)達(dá)到降低成本、縮短工期的目的，整體爬模法與整體化魔法的運(yùn)用已經(jīng)在超高層建筑中得到了廣泛的使用及認(rèn)可。隨著施工技術(shù)的不斷發(fā)展，超高層建筑施工的整體性得以保存，運(yùn)用整體滑模法和爬摸法，施工時(shí)作業(yè)面得以擴(kuò)寬，在減少外部附著的同時(shí)減少了高空交叉作業(yè)，在提高效率的同時(shí)保障了高空作業(yè)的安全性。

4.泵送混凝土技術(shù)。泵送混凝土技術(shù)已經(jīng)在我國(guó)建筑施工中得到廣泛的使用，不僅在橋梁、地鐵、軌道中得以使用，更是超高層建筑中不可缺少的施工技術(shù)。由于超高層建筑施工時(shí)難度較高，解決重量大、壓力大的問(wèn)題就顯得尤為重要。常規(guī)的混凝土施工技術(shù)需要大量的機(jī)器和水泥，很難滿足現(xiàn)代超高層建筑的施工要求。隨著現(xiàn)代施工技術(shù)的發(fā)展，泵送混凝土技術(shù)的出現(xiàn)，使混凝土運(yùn)送效率大大提升，在提高工作效率的同時(shí)節(jié)省了人、材、機(jī)的費(fèi)用，使施工更高效節(jié)能，保證了超高層建筑施工的順利進(jìn)行。

5.鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)。超高層建筑的鋼結(jié)構(gòu)施工是超高層建筑施工的重點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)主體的安全性決定了整個(gè)超高層建筑的安全性能。鋼結(jié)構(gòu)的施工速度較快、施工強(qiáng)度較高。鋼結(jié)構(gòu)主要包括重型鋼結(jié)構(gòu)、輕型鋼結(jié)構(gòu)、鋼和混凝土的混合結(jié)構(gòu)等。鋼結(jié)構(gòu)的工程量大、安裝標(biāo)準(zhǔn)較高、對(duì)塔吊的功能、爬升高度等都有較高的要求。超高層建筑施工要注意垂直運(yùn)輸機(jī)械的使用，要注意保證現(xiàn)場(chǎng)施工的管理，加強(qiáng)混凝土搗鼓，注意安全施工等。以保證超高層鋼結(jié)構(gòu)施工的安全。

以上介紹超高層建筑中廣泛應(yīng)用的五種施工技術(shù)。在超高層建筑的設(shè)計(jì)施工中，首先應(yīng)考慮到工程質(zhì)量，而施工技術(shù)是保障工程質(zhì)量的根本。當(dāng)今社會(huì)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人民需求不斷增加，超高層建筑越來(lái)越多，人們對(duì)其外形及使用功能的要求也越高，這都對(duì)超高層施工技術(shù)的提高有了新的要求。在我國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的前提下，應(yīng)該多研究開(kāi)發(fā)新的超高層施工技術(shù)并應(yīng)用到實(shí)際工程中，以保證超高層建筑的質(zhì)量、保障人民的財(cái)產(chǎn)安全、提高建設(shè)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。

三、超高層施工技術(shù)實(shí)例

由于當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展，人口增長(zhǎng)迅速，人均占有土地量的減少，我國(guó)超高層建筑還有很大的發(fā)展空間。超高層建筑作為城市化現(xiàn)代化的標(biāo)志對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要的作用。我國(guó)超高層建筑的現(xiàn)代施工技術(shù)，雖然起步較晚，但是發(fā)展迅速，下面以重慶環(huán)球金融中心為例具體介紹超高層建筑施工技術(shù)。

1.超高層測(cè)量。高程主要采用全站儀測(cè)天頂距法進(jìn)行傳遞，采用激光鉛直儀進(jìn)行軸線控制網(wǎng)的豎向傳遞。當(dāng)施工至10層、26層、41層、55層、70層時(shí)用GPS全球衛(wèi)星定位儀檢測(cè)控制點(diǎn)的準(zhǔn)確度。

2.塔樓底板大體積混凝土施工。主塔樓地下室底板第一施工區(qū)面積2191平方米，澆筑混凝土梁約2000立方米?；炷翝仓M(jìn)行90天強(qiáng)度試配的同時(shí)要求進(jìn)行28天強(qiáng)度試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)比選擇保證能夠同時(shí)滿足兩個(gè)設(shè)計(jì)強(qiáng)度性能的配合比，澆筑時(shí)現(xiàn)場(chǎng)配備2臺(tái)HBT80C輸送泵同時(shí)澆筑該區(qū)底板，一臺(tái)備用汽車泵，經(jīng)計(jì)算，塔樓底板大體積混凝土養(yǎng)護(hù)通過(guò)在底板面覆蓋兩層塑料薄膜和三層阻燃麻袋來(lái)控制混凝土的內(nèi)外溫差可滿足要求。并采用一線通過(guò)對(duì)混凝土進(jìn)行測(cè)溫監(jiān)控。

3.核心筒爬模施工。主塔樓核心筒剪力墻結(jié)構(gòu)采用整體爬模技術(shù)施工，由塔樓筏板面開(kāi)始，以加快工程的施工進(jìn)度，塔樓外框架樓層結(jié)構(gòu)采用分片爬架施工，由二層結(jié)構(gòu)開(kāi)始，外框柱及梁板模板選用優(yōu)質(zhì)膠合板模板，液壓自爬模是以液壓為動(dòng)力，通過(guò)油缸雙向作用，使導(dǎo)軌與架體實(shí)現(xiàn)相互爬升，整個(gè)爬升過(guò)程均不需要任何其他吊升設(shè)備，大大減輕了主塔樓塔吊的垂直運(yùn)輸負(fù)擔(dān)。

4.混凝土超高泵送。經(jīng)計(jì)算，泵送到320.3米高度的混凝土出口壓力大約需要大于20MPa，塔樓施工至20層以上時(shí)擬選用三臺(tái)中聯(lián)重科的HBT90.40.572RS超高壓混凝土泵，其中一臺(tái)備用，該機(jī)理論出口壓力達(dá)40MPa，可以滿足該項(xiàng)目混凝土泵送施工并投入2臺(tái)HG80E蘇布料機(jī)完成操作層的布料要求。

5.鋼結(jié)構(gòu)施工。塑鋼柱內(nèi)鋼管-1層至9層采用1層一段進(jìn)行分節(jié)，10層至29層采用2層一段進(jìn)行分節(jié)，30至42層采用3層一段的方式進(jìn)行分節(jié)，最大構(gòu)建長(zhǎng)度10.2米，重量9.9噸，鋼管柱吊裝利用四點(diǎn)吊裝，吊裝過(guò)程中應(yīng)注意鋼管柱的下端與地面的距離，防止擦傷構(gòu)件。加強(qiáng)層桁架采取地面拼裝，整體吊裝的方式進(jìn)行安裝。鋼板剪力墻焊接順序?yàn)闄M向焊縫焊接完成后焊接豎向焊接縫將其連成整體，鋼管柱采用對(duì)接焊縫進(jìn)行焊接連接。

型鋼混凝土柱采用木模施工，施工時(shí)在柱內(nèi)鋼管上焊接四個(gè)螺帽，M14對(duì)拉螺桿加固，螺栓間距600，豎楞采用10*10木方，外圍用鋼管固定。

通過(guò)實(shí)例可看出超高層建筑施工是一項(xiàng)系統(tǒng)的、復(fù)雜的高要求的工程，對(duì)于超高層施工建設(shè)必須有周密的施工計(jì)劃和施工組織方案。為確保工程施工質(zhì)量必須考慮到施工現(xiàn)場(chǎng)條件、施工人員安全管理、各施工階段的安排管理、工程特點(diǎn)等。在深入分析工程施工本身要求的同時(shí)通過(guò)周密的計(jì)劃完成既定的工程施工方案，滿足工程施工要求，保證超高層建筑的質(zhì)量及人民財(cái)產(chǎn)的安全。

四、結(jié)論

隨著建筑行業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們已逐漸不能滿足現(xiàn)有的建筑形式，超高層建筑的出現(xiàn)已成為解決人口與土地問(wèn)題的重要方法。我國(guó)現(xiàn)在的超高層建筑水平已出現(xiàn)了新的突破，達(dá)到了較高水平。但是由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不均衡，造成超高層建筑發(fā)展的不均衡狀況，超高層建筑施工技術(shù)在大城市的使用遠(yuǎn)大于小城市。所以，我國(guó)超高層建筑在以后的發(fā)展道路中還應(yīng)不斷完善中小城市的超高層建筑施工技術(shù)，從而提高我國(guó)超高層建筑施工水平，推進(jìn)建筑行業(yè)的發(fā)展。

注釋：

①?gòu)埾Ｇ?王伯成.超高層建筑及其現(xiàn)代施工技術(shù)的應(yīng)用[J].施工技術(shù),2007,36(3):5-11

②楊宇,張耿明.高層建筑型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)施工技術(shù)[J].科學(xué)之友,2011（7）1-2

③顧國(guó)明.超高層建筑滑模法與爬模法施工技術(shù)[J].施工技術(shù),2009 （11）72-76

④萬(wàn)榮濤.淺談超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)[J].浙江建筑,2009,26(3): 33-38

⑤潘志平.超高層建筑工程施工技術(shù)[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā),2013,32(6): 102-103

⑥崔永剛.超高層建筑施工技術(shù)要錢分析[J].交流平臺(tái),2010（11）72-73

（作者單位：東北林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院 黑龍江哈爾濱 150040）

（責(zé)編：若佳）

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1004-4914（2014）11-282-02

“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題（2012BAJ19B00）]