高層綜合樓建筑技術(shù)創(chuàng)新途徑的探討

李 曉 剛

(山西建筑工程(集團(tuán))總公司，山西 太原 030002)

高層綜合樓建筑技術(shù)創(chuàng)新途徑的探討

李 曉 剛

(山西建筑工程(集團(tuán))總公司，山西 太原 030002)

闡述了高層綜合樓的發(fā)展現(xiàn)狀及其特點(diǎn)，并對(duì)高層綜合樓樓蓋技術(shù)、幕墻設(shè)計(jì)技術(shù)以及其他技術(shù)革新進(jìn)行了研究探討，有利于高層綜合樓建筑技術(shù)的不斷提高。

高層綜合樓，樓蓋結(jié)構(gòu)，幕墻，技術(shù)創(chuàng)新

高層綜合樓是集商業(yè)、辦公、居住、娛樂等功能為一體的大樓，其是當(dāng)代快速發(fā)展的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和日益進(jìn)步的科學(xué)技術(shù)的必然產(chǎn)物。高層綜合樓在促進(jìn)節(jié)約城市用地、完善辦公體系、提升辦公管理質(zhì)量和效率、加快城市化進(jìn)程方面具有積極作用。高層綜合樓復(fù)雜的功能化特征，其對(duì)建筑設(shè)計(jì)施工技術(shù)提出了更高要求。如何實(shí)現(xiàn)高層綜合樓建筑技術(shù)創(chuàng)新途徑，已成為當(dāng)前高層綜合樓建設(shè)研究的焦點(diǎn)問題。

1 高層綜合樓及其建筑技術(shù)概述

1)高層綜合樓發(fā)展現(xiàn)狀。

高層綜合樓的產(chǎn)生是社會(huì)經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)及城市化進(jìn)程發(fā)展至一定程度的必然產(chǎn)物。較普通高樓建筑，高層綜合樓無論是從空間布局和功能設(shè)計(jì)方面，還是從外在美觀和綜合性能方面都具有突出表現(xiàn)。高層綜合樓最早始于美國(guó)，譬如“水塔廣場(chǎng)”大樓、“摩天大樓”等，而在我國(guó)則產(chǎn)生于二十世紀(jì)二三十年代。改革開放以來，國(guó)內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，各種建筑工程配套設(shè)備和技術(shù)的不斷進(jìn)步，為高層綜合樓在國(guó)內(nèi)的發(fā)展帶來了無限潛能。高層綜合樓既有效的提高了辦公管理質(zhì)量和效率，又降低了城市用地，為國(guó)內(nèi)城市化進(jìn)程注入了強(qiáng)勁動(dòng)力。總而言之，伴隨著建筑領(lǐng)域中新型建筑材料、新型施工技術(shù)以及新型工程設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的不斷完善，為高層綜合樓的發(fā)展創(chuàng)造了極其有利的物質(zhì)條件。

在未來城市化建設(shè)中，高層綜合樓的設(shè)計(jì)和施工應(yīng)既要考慮大樓功能的多樣化發(fā)展，又要滿足其健康、舒適的要求。由此可見，高層綜合樓設(shè)計(jì)施工中應(yīng)注意一定影響因素[1]，具體包括噪聲污染的控制、大樓自然通風(fēng)和室內(nèi)空氣質(zhì)量、私密性、自然光和視野、搖晃和振動(dòng)等。

2)高層綜合樓建筑技術(shù)概況。

伴隨著高層綜合樓功能更加多樣化、面積范圍愈來愈大、施工工段內(nèi)容更加復(fù)雜等趨勢(shì)的發(fā)展，傳統(tǒng)的建筑技術(shù)已不能適應(yīng)其發(fā)展要求，應(yīng)對(duì)高層綜合樓建筑技術(shù)進(jìn)行不斷地創(chuàng)新和完善，但必須考慮其自身特點(diǎn)，具體有：

高層綜合樓面積范圍廣闊、功能應(yīng)用多樣且齊全、集辦公、商業(yè)、居住、娛樂等為一體，其知名度、影響力以及廣告效應(yīng)優(yōu)異。

高層綜合樓因其豐富多樣的外觀設(shè)計(jì)，其對(duì)城市景觀具有美化增彩效益，對(duì)于城市環(huán)境的保護(hù)和城市形象的美化具有積極作用。

高層綜合樓因其具有科學(xué)、合理、規(guī)范的設(shè)計(jì)，其在功能分配、區(qū)域布置方面較普通高樓更加合規(guī)，不但有效的降低了市政建筑資金成本，而且對(duì)于城市用地的節(jié)約具有積極效果。

此外，高層綜合樓作為城市發(fā)展的主要標(biāo)志，其也代表著城市科學(xué)技術(shù)發(fā)展。高層綜合樓的日益完善和發(fā)展，對(duì)于城市交通聯(lián)系路線縮短、城市環(huán)境質(zhì)量改善、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益的實(shí)現(xiàn)方面作用顯著。

當(dāng)前，高層綜合樓功能多樣化發(fā)展，離不開其建筑施工設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷完善和優(yōu)化。下面就高層綜合樓樓蓋技術(shù)、幕墻設(shè)計(jì)技術(shù)以及其他技術(shù)革新進(jìn)行逐一探討。

2 高層綜合樓樓蓋技術(shù)創(chuàng)新分析

高層綜合樓一個(gè)突出優(yōu)勢(shì)就是城市基地面積利用率較高，在保障建筑面積、占地空間及其他條件下，采取層高降低、體積減少以及降低建筑總高度的措施，其關(guān)鍵是以建筑樓蓋結(jié)構(gòu)總厚度的降低最為有效。當(dāng)前，常見的高層建筑樓蓋主要包括密肋式樓蓋、現(xiàn)澆寬扁梁加平板、多孔空心樓蓋以及無梁樓蓋等[2]，其中以多孔空心無梁樓蓋為典型代表。

多孔空心無梁樓蓋通常采用GBF一次性薄壁管現(xiàn)澆，較普通主、次梁肋形樓蓋，其優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)有：首先，可以有效的增加建筑使用面積約一層面積大小，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益超過百萬元以上；其次，樓板底部較為平整，無主、次分割等，無需吊頂，并且能夠自由分割平面，方便其隨意改動(dòng)、調(diào)整等；第三，高層建筑內(nèi)，除核心筒部位外，包括空調(diào)管線、水管線、電管線等可在樓層內(nèi)任意布置，并且不需要任何穿孔打洞施工作業(yè)；第四，采用GBF一次性薄壁管現(xiàn)澆技術(shù)，不但將底模制模施工難度有效降低，而且明顯的簡(jiǎn)化了樓板底模施工，進(jìn)而促進(jìn)施工工期縮短。此外，多孔空心無梁樓蓋技術(shù)還有效的促進(jìn)了高層建筑空間利用率的提高和二次裝修費(fèi)用的降低。

盡管如此，多孔空心無梁樓蓋技術(shù)存在著一定不足之處，主要有：1)相對(duì)于普通主次梁肋形樓蓋而言，在施工造價(jià)方面空心無梁樓蓋相對(duì)較高，這易給建設(shè)單位造成工程成本造價(jià)的誤區(qū)，對(duì)多孔空心無梁樓蓋技術(shù)產(chǎn)生的綜合經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益產(chǎn)生忽視；2)在工程施工實(shí)踐操作過程中，GBF薄壁管供應(yīng)單位易與高層綜合樓施工單位產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)合同糾紛，一方面GBF一次性薄壁管現(xiàn)澆技術(shù)將給施工單位造成一定的經(jīng)濟(jì)損失，另一方面GBF薄壁管供應(yīng)單位為維護(hù)自身經(jīng)濟(jì)效益而拒絕與施工單位簽訂分包合同，由此嚴(yán)重限制了多孔空心無梁樓蓋技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用；此外，國(guó)家和行業(yè)中有關(guān)多孔空心無梁樓蓋技術(shù)規(guī)范、制度、規(guī)程等尚未出臺(tái)，不利于多孔空心無梁樓蓋技術(shù)的運(yùn)用及推廣。

總而言之，伴隨著高層建筑的樓蓋新工藝技術(shù)的不斷完善和優(yōu)化，以及國(guó)家相關(guān)行業(yè)對(duì)其技術(shù)規(guī)范制度建立健全，其在高層建筑施工設(shè)計(jì)中應(yīng)用和推廣將愈來愈廣泛。

3 高層綜合樓幕墻設(shè)計(jì)技術(shù)分析

幕墻設(shè)計(jì)墻體材料最早為磚石砌體，發(fā)展中經(jīng)歷了實(shí)體墻面、金屬框結(jié)構(gòu)、鋁合金玻璃幕墻、全玻璃墻面等階段，其中以鋁合金玻璃幕墻為典型代表。衡量幕墻結(jié)構(gòu)的物理性能主要包括空氣滲透性、保溫性、風(fēng)力變形性、雨水滲透性以及隔聲性等。對(duì)幕墻性能分別進(jìn)行分級(jí)，如表1～表5所示[3]。

表1 幕墻的空氣滲透性能分級(jí) m2/(m·h)

表2 幕墻的保溫性能分級(jí) W/(m2·℃)

表3 幕墻平面內(nèi)變形性能分級(jí)

表4 幕墻的雨水滲透性能分級(jí) kN/m2

表5 幕墻的隔聲性能分級(jí) dB

以鋁合金玻璃幕墻為例，其在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、原材料加工、安裝施工以及施工監(jiān)理中應(yīng)采取一定的技術(shù)措施，以確保鋁合金玻璃幕墻質(zhì)量安全。具體包括：首先，應(yīng)充分考慮鋁合金玻璃幕墻抗震性能，通常要求在地震烈度高于8度地區(qū)禁止使用鋁合金玻璃作為高層綜合樓外圍幕墻；其次，鋁合金玻璃幕墻設(shè)計(jì)要求中，鋁合金型材必須按照GB 5237標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行規(guī)范，并且其陽極氧化膜厚度必須在AA15級(jí)以下，壁厚應(yīng)大于3 mm；第三，采用具有相對(duì)較高安全性的玻璃作為鋁合金玻璃幕墻材料，以確保其質(zhì)量安全，譬如采用熱噴涂鍍膜玻璃作為弧形玻璃幕墻，而采用真空磁控陰極濺射鍍膜玻璃作為熱反射鍍膜玻璃應(yīng)用；第四，采用丁基密封膠或硅酮密封膠作為半隱框、隱框幕墻中空玻璃用密封膠，而采用丁基密封膩?zhàn)踊蚓哿蛎芊饽z作為明框幕墻中空玻璃用密封膠；第五，國(guó)家認(rèn)定檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)制作完成的玻璃幕墻進(jìn)行取樣，按照相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其抗空氣滲透性、抗風(fēng)壓變形性以及抗雨水滲漏性等進(jìn)行檢測(cè)；此外，在鋁合金玻璃幕墻功能設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避免受主體結(jié)構(gòu)內(nèi)力作用，以確保其使用安全性。

4 高層綜合樓其他技術(shù)創(chuàng)新分析

針對(duì)高層綜合樓功能復(fù)雜多樣化特征，其在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、水電暖布置、工程施工中應(yīng)相互協(xié)調(diào)、相互統(tǒng)一。在高層綜合樓技術(shù)創(chuàng)新中還包含了高層綜合樓防火防災(zāi)設(shè)計(jì)、高層綜合樓設(shè)備層改造利用、大空間應(yīng)用等問題[5]，具體分析有：

1)高層綜合樓防火防災(zāi)設(shè)計(jì)。

針對(duì)高層綜合樓火災(zāi)所具有的火勢(shì)蔓延途徑復(fù)雜多樣、火災(zāi)危害性強(qiáng)、人員疏散難度大、人身財(cái)產(chǎn)損失嚴(yán)重、消防救火實(shí)施困難、裝飾裝修材料易燃、易導(dǎo)致大型火災(zāi)等特點(diǎn)，高層建筑防火設(shè)計(jì)中應(yīng)著重對(duì)電梯井道等豎井管道設(shè)計(jì)和樓體外圍幕墻的防火設(shè)計(jì)。其中，在高層建筑的電梯井道和其他各類管道豎井設(shè)計(jì)方面，首先要確保材料的防火性能，其次要求各管道單獨(dú)使用，防止煙火互串，再次采用水平分隔方式對(duì)電纜井進(jìn)行設(shè)計(jì)施工，最后特別注意空調(diào)系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、垃圾管道等防火處理；在高層綜合樓外圍幕墻的防火設(shè)計(jì)方面，首先采用不燃材料作為窗體填充材料，其次確保玻璃幕墻防火極限大于1 h，再次規(guī)范樓體內(nèi)裝修裝飾材料應(yīng)滿足相應(yīng)的燃燒性能等級(jí)。

2)高層綜合樓設(shè)備層改造利用。

高層綜合樓設(shè)備層的設(shè)置位置以上下管道以及其他管道集中到設(shè)備層里進(jìn)行水平交叉點(diǎn)最少處為宜，既可以使管道沿著樓體底層向樓外伸出，也可以將半地下室作為設(shè)備層應(yīng)用。由于高層綜合樓體內(nèi)各種管線結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，這就對(duì)其面積和容量提出更高要求，而相應(yīng)的對(duì)建筑空間造成損失。因此，可根據(jù)高層綜合樓體實(shí)際布置情況，對(duì)其設(shè)備層進(jìn)行改造，以提高其空間利用率。

3)高層綜合樓大空間利用。

當(dāng)前，在部分高層綜合樓中，存在著空間面積較大，位置相對(duì)偏僻的區(qū)域未得到充分利用，造成了一定的損失。對(duì)高層綜合樓大空間空閑區(qū)域的有效利用，也是當(dāng)前高層綜合樓建筑技術(shù)創(chuàng)新中一個(gè)研究的重點(diǎn)問題。

5 結(jié)語

伴隨著城市化進(jìn)程的日益加速，高層綜合樓建筑數(shù)量和規(guī)模日趨擴(kuò)大。為促進(jìn)高層綜合樓建筑多功能作用的顯現(xiàn)，應(yīng)不斷的對(duì)高層綜合樓建筑技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新。

[1] 杜宏良.高層綜合樓建筑技術(shù)創(chuàng)新措施的研究[J].科技傳播，2011，12(下):36.

[2] 湖南省統(tǒng)計(jì)局.湖南統(tǒng)計(jì)年鑒(1998，2001)[M].北京：中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社，1998，2001.

[3] 袁軍建.高層綜合辦公樓未來發(fā)展的趨勢(shì)[J].環(huán)境設(shè)計(jì)，2010(9)：56-57.

[4] 趙西安.玻璃幕墻設(shè)計(jì)，施工與監(jiān)理[D].北京：中國(guó)建筑科學(xué)研究院，1996.

[5] 李 翔.高層綜合樓建筑技術(shù)創(chuàng)新途徑的探討[D].長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)碩士畢業(yè)生論文，2003.

The technology innovation way of high-rise complex building

Li Xiaogang

(ShanxiConstructionEngineering(Group)Corporation,Taiyuan030002,China)

The paper illustrates development status and characteristics of comprehensive high-rise building, explores its floor technology, curtain wall design technology, and other technological creation, which will be some help for continuously improve comprehensive high-rise building construction technology.

comprehensive high-rise building, floor structure, curtain wall, technological creation

1009-6825(2015)07- 0014- 02

2014-12-23

李曉剛(1978- )，男，工程師

TU974

A