現(xiàn)代高層建筑施工技術(shù)初探

趙蕓芳

（甘肅省定西市臨洮縣職業(yè)技術(shù)教育中心 甘肅定西 730500）

引言：城市化進(jìn)程不斷加快的同時(shí)，對(duì)城市空間利率越來(lái)越高，但城市的空間是有限的，更好地利用城市空間，高層建筑能夠提高對(duì)城市空間的利用效率，有利于緩解城市用地緊張的難題。但在高層建筑中，高層建筑施工技術(shù)一直是制約高層建筑發(fā)展的因素。高層建筑的施工技術(shù)要點(diǎn)較多，包含的內(nèi)容也較多，因此，在分析現(xiàn)代高層建筑施工技術(shù)的過(guò)程中，要結(jié)合不同的結(jié)構(gòu)和要點(diǎn)進(jìn)行分析。

一、高層建筑發(fā)展歷程

一般來(lái)說(shuō)，建筑高度大于27米的建筑都被稱(chēng)為高層建筑，世界各國(guó)對(duì)于高層建筑的定義略有不同。例如在美國(guó)，24.6米或者7層以上的建筑被劃為高層建筑，在日本，31米或8層以上的建筑劃為高層建筑，而我國(guó)則規(guī)定28米的住宅建筑以及房屋高度大于24米的其它高層民用建筑混凝土結(jié)構(gòu)稱(chēng)為高層建筑。高層建筑的歷史可以追溯到公元前208年，古埃及人建造了100多米的亞歷山大港燈塔，公元523年，河南登封縣建造了40米高的嵩岳寺塔。而現(xiàn)代高層建筑起源于美國(guó)，1883年芝加哥建起了現(xiàn)代第1幢11層高的保險(xiǎn)公司大樓，1931年建成的帝國(guó)大廈102層，二戰(zhàn)以后，世界范圍內(nèi)進(jìn)入了高層建筑的繁榮時(shí)期，1970年美國(guó)芝加哥建成了西爾斯大廈高約443米。

我國(guó)的高層建筑開(kāi)始于上世紀(jì)20-30年代，1934年上海建成了國(guó)際飯店到22層，50年代北京建成的民族飯店高13層，60年代廣州建成了高27層的廣州賓館和18層的人民大廈，70年代末期，我國(guó)的高層建筑進(jìn)入了發(fā)展的繁榮時(shí)期，大量高層建筑在全國(guó)各個(gè)城市興建。1994年開(kāi)始建造的上海金茂大廈加塔尖共有93層，2008年8月份工的上海金茂大廈，樓高492米，地上共101層，是中國(guó)第二高樓、世界第三高樓。

截止2016年統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)來(lái)看，全球摩天大樓最集中的地區(qū)在亞洲，亞洲摩天大樓數(shù)量最多的集中在香港達(dá)到了308棟之多。就世界范圍來(lái)看，全世界最高的5座高層建筑均集中在亞洲，從最東邊的日本到西邊在沙特，我國(guó)的上海中心和廣州塔也位列全球最高5座建筑之中，當(dāng)前全球最高建筑是迪拜的哈利法塔高度達(dá)到了828米。

二、高層建筑施工技術(shù)的特點(diǎn)

首先高層建筑具有工程量大的特點(diǎn)。高層建筑的體積較大建筑面積廣，因此，工程量十分巨大，需要數(shù)量眾多的施工人員和大型施工設(shè)備同時(shí)進(jìn)行施工。由于建筑高度較高，給工程設(shè)計(jì)也帶來(lái)了較大難度，在工程設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的完善才能確保高層建筑的施工質(zhì)量，一些高層建筑在施工的過(guò)程中還需要邊設(shè)計(jì)邊施工，這樣的特點(diǎn)給工程組織和管理提出了更高的要求，從整體上加大了高層建筑的工程量。

其次，高層建筑具有埋置深度大的特點(diǎn)。高層建筑需要解決的主要問(wèn)題之一是保證穩(wěn)定性，在一些較大的地區(qū)，為了保證高層建筑上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，就需要加大埋置深度。一般來(lái)說(shuō)，高層建筑的地基埋置深度要大于建筑高度的1/2，樁基則要大于建筑高度的1/15，并且至少要有一層地下室，這樣的施工要求加大了下部建筑的施工工程量，因此，高層建筑的地下室施工一般時(shí)間較長(zhǎng)，工程量巨大。[1]

再次，高層建筑具有施工周期長(zhǎng)的特點(diǎn)。高層建筑的施工周期與高層建筑的工程量呈正相關(guān)，一些超高層的建筑甚至需要幾年的時(shí)間才能完成。但在施工過(guò)程中，施工單位為了保證經(jīng)濟(jì)效益和綜合效益，期望盡量縮短工期，這樣的要求對(duì)建筑施工技術(shù)和施工組織管理、建筑安全管理都提出了更高的要求。

最后，高層建筑具有高空作業(yè)多的特點(diǎn)。這是高層建筑的顯著特點(diǎn)，大多數(shù)高層建筑施工過(guò)程中所用的建筑材料以及相關(guān)建筑設(shè)備都需要進(jìn)行垂直運(yùn)輸，在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，運(yùn)輸距離與樓層高度也呈正相關(guān)，在進(jìn)行高空作業(yè)的過(guò)程中，安全問(wèn)題一直是高層建筑必須重視的主要問(wèn)題。

三、高層建筑施工技術(shù)要點(diǎn)分析

（一）基礎(chǔ)施工技術(shù)

對(duì)基礎(chǔ)的事故處理是決定高層建筑施工質(zhì)量的關(guān)鍵，進(jìn)行地基施工的過(guò)程中，施工技術(shù)人員和施工測(cè)量人員首先要對(duì)區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)情況進(jìn)行深入的勘察和分析，結(jié)合實(shí)際情況選擇相應(yīng)的地基施工建筑技術(shù)，這樣才能保證地基的強(qiáng)度與穩(wěn)定性。其次，在施工過(guò)程中要以現(xiàn)場(chǎng)澆灌為主，在樁基基礎(chǔ)建設(shè)的過(guò)程中，要應(yīng)用符合標(biāo)準(zhǔn)的鋼筋混凝土，保證樁基施工的承載力和強(qiáng)度，在高水位地區(qū)通過(guò)鋼筋混凝土澆筑，能夠應(yīng)對(duì)地下水對(duì)地基基礎(chǔ)的侵蝕。隨著建筑生產(chǎn)力和建筑技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)澆混凝土灌注樁基基礎(chǔ)被廣泛應(yīng)用于高層建筑的基礎(chǔ)施工中，這種施工技術(shù)造價(jià)相對(duì)較低，并且能夠適應(yīng)不同區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)環(huán)境，加之施工過(guò)程中產(chǎn)生的污染和噪音較小，逐漸成為高層建筑基礎(chǔ)施工中的主流技術(shù)。

（二）預(yù)制模板技術(shù)

在高層建筑施工建設(shè)的過(guò)程中，利用滑模法和爬模法，能夠有效控制建筑施工的周期，并且能夠極大地提高建筑主體的穩(wěn)定性。在實(shí)際的施工過(guò)程中將兩種技術(shù)結(jié)合起來(lái)，提高了建筑施工的質(zhì)量和效率，這種施工技術(shù)整體性較好、機(jī)械化程度高，有利于對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，進(jìn)一步保證了施工建筑的穩(wěn)定性，有利于建筑工程質(zhì)量控制，確保了建筑物的安全性。

（三）泵送混凝土技術(shù)

高層建筑在澆筑混凝土的過(guò)程中，隨著建筑高度的增加，混凝土輸送的距離越來(lái)越長(zhǎng)，另一方面，對(duì)混凝土的強(qiáng)度要求越來(lái)越高，因此在高層建筑施工的過(guò)程中，要對(duì)混凝土調(diào)配比例進(jìn)行研究，這樣能夠保證建筑的整體質(zhì)量。在混凝土比例調(diào)配中，大多數(shù)高層建筑所采用的混凝土都是用粉煤灰和化學(xué)材料參雜，保證混凝土的強(qiáng)度達(dá)到高層建筑的施工要求。在泵送混凝土設(shè)備輸送的過(guò)程中，要嚴(yán)格控制管道的布設(shè)，綜合考慮水平管壓力損失、垂直管壓力損失、特殊管道壓力損失和工作效率，做好工程施工的過(guò)程控制以及相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)，例如根據(jù)混凝土的輸送排量、輸送壓力，對(duì)管道的布設(shè)進(jìn)行精確計(jì)算，這樣才能保證泵送效率。[2]

（四）鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)要點(diǎn)

鋼結(jié)構(gòu)在高層建筑施工的應(yīng)用中非常普遍，逐漸發(fā)展出了工業(yè)化和強(qiáng)度高的特點(diǎn)，高層建筑施工的過(guò)程中主要依靠大型塔吊進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)施工。隨著大型塔吊技術(shù)和集中能力的不斷增強(qiáng)，高層建筑的鋼結(jié)構(gòu)逐漸采用單件吊裝和高空拼裝，價(jià)值鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件分段長(zhǎng)度不斷增加，重量不斷加大，在實(shí)際的鋼結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，將一些小的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件先拼裝，再利用塔吊起重，這樣的施工方式極大地提高了施工質(zhì)量和效率，有利于縮短施工工期且保證施工質(zhì)量。例如上海金茂大廈在塔尖鋼結(jié)構(gòu)施工的過(guò)程中，采用了地位拼裝和雙機(jī)抬吊安裝方式。

（五）高層建筑的裂縫控制

高層建筑施工的過(guò)程中，不可避免地會(huì)用到裂縫控制技術(shù)。在此過(guò)程中，首先要在高層建筑中設(shè)置永久性的伸縮縫，外墻面施工的過(guò)程中，也要在合適的位置留下分隔縫。其次，在高層建筑兩種施工基體的交匯處，要設(shè)置安全保護(hù)措施，例如用安全網(wǎng)或者鋼絲網(wǎng)等承載力較強(qiáng)的材料保護(hù)建筑基體，這樣能夠有效避免建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)斷面情況，通過(guò)這種措施能夠預(yù)防建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)安全性問(wèn)題。最后，將前兩種方式綜合運(yùn)用，通過(guò)澆帶施工能夠有效控制高層建筑中可能會(huì)出現(xiàn)的混凝土裂縫。

四、高層建筑中的安全管理

高層建筑施工具有施工周期長(zhǎng)、施工環(huán)境較為復(fù)雜、高空作業(yè)量較大的特點(diǎn)，這些施工特點(diǎn)都對(duì)高層建筑的安全管理提出了極高的要求。高層建筑施工過(guò)程中也存在著一些具體的問(wèn)題，例如施工方案存在缺陷導(dǎo)致出現(xiàn)安全問(wèn)題，缺少施工管理技術(shù)也容易出現(xiàn)高層建筑安全問(wèn)題，沒(méi)有嚴(yán)格執(zhí)行安全施工流程，沒(méi)有強(qiáng)化安全檢查力度，都有可能為高層建筑的施工過(guò)程為下隱患。因此，在施工的過(guò)程中，必須做好安全管理，采用相應(yīng)技術(shù)進(jìn)行建筑施工的過(guò)程中也要充分考慮到安全因素，這樣才能保證建筑物的質(zhì)量安全，由此可見(jiàn)，高層建筑的安全施工也應(yīng)當(dāng)作為施工技術(shù)進(jìn)行考慮。

在實(shí)際的施工過(guò)程中，做好建筑技術(shù)的安全管理可以從以下幾個(gè)方面做起。首先要不斷完善施工方案，結(jié)合高層建筑工程的實(shí)際情況，以及相關(guān)技術(shù)的具體情況，制定有效的保護(hù)措施。例如在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)施工的過(guò)程中，首先要固定好掛籃以及登高扶梯，在確保安全性的同時(shí)提高施工效率。其次，可以利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)安全管理，BIM技術(shù)能夠通過(guò)模擬各類(lèi)施工技術(shù)，分析可能出現(xiàn)的安全問(wèn)題，制定有效的措施進(jìn)行預(yù)防，從而提高建筑工程的安全性。最后，加強(qiáng)安全教育，確保施工技術(shù)人員按照流程進(jìn)行規(guī)范操作，避免各類(lèi)施工技術(shù)出現(xiàn)安全問(wèn)題。[3]

五、提高現(xiàn)代高層建筑施工技術(shù)的關(guān)鍵措施

首先要加快新材料和新技術(shù)的應(yīng)用，在施工過(guò)程中不斷更新原有的工藝，引進(jìn)新技術(shù)，不僅能夠有效提高施工的質(zhì)量，控制施工周期，更能夠淘汰傳統(tǒng)的施工技術(shù)，避免因施工技術(shù)落后導(dǎo)致的各類(lèi)安全性問(wèn)題。其次，要不斷提高施工技術(shù)的管理水平，高層建筑的施工項(xiàng)目有多個(gè)施工團(tuán)隊(duì)合力進(jìn)行，因此必須保證各個(gè)施工環(huán)節(jié)，和各個(gè)施工團(tuán)隊(duì)之間的協(xié)調(diào)溝通，才能有效提高施工質(zhì)量；還要強(qiáng)化溝通與交流，才能高質(zhì)量地完成各項(xiàng)施工工作，也能根據(jù)建筑工程的實(shí)際情況選擇相應(yīng)的施工技術(shù)。

（一）加強(qiáng)新材料和新技術(shù)的推廣

超高層建筑在不斷發(fā)展的過(guò)程中，為了更好地保障建筑質(zhì)量和施工效率，新材料和新技術(shù)被不斷應(yīng)用于建筑施工中。從我國(guó)超高層建筑發(fā)展的實(shí)際情況來(lái)看，加強(qiáng)新技術(shù)和新材料的應(yīng)用是提高超高層建筑發(fā)展的重要方式。施工人員在新技術(shù)推廣的過(guò)程中，要加強(qiáng)建筑案例的分析，針對(duì)新技術(shù)應(yīng)用的可行性進(jìn)行深入研究并在長(zhǎng)期實(shí)踐的過(guò)程中積累經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步加快新技術(shù)從研究到實(shí)踐的過(guò)程。結(jié)合超高層建筑施工的各個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)相應(yīng)的技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，也是不斷更新技術(shù)的重要方式。例如2009年竣工的廣州塔，施工單位研發(fā)了具有國(guó)際領(lǐng)先水平的整體提模系統(tǒng)，通過(guò)應(yīng)用該系統(tǒng)創(chuàng)造了主體施工兩天一層的新速度，并且自主研發(fā)了超高性能免震自密實(shí)混凝土，這種新型材料的應(yīng)用，成功泵送到了411米的高度。由此可以看出，新技術(shù)和新材料的推廣，是推動(dòng)現(xiàn)代超高層建筑發(fā)展的主要方式之一。

（二）不斷提高施工技術(shù)的管理水平

超高層建筑的施工與建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜而系統(tǒng)的工程，并且施工建設(shè)受到多種因素的影響。因此，在施工建設(shè)的過(guò)程中，首先要提高管理人員的管理水平，結(jié)合工程的實(shí)際情況制定有效的施工管理措施，進(jìn)而形成有效的施工管理體系，在施工的過(guò)程中保證施工各方能夠協(xié)調(diào)溝通，提高施工工作的質(zhì)量，優(yōu)化施工的各個(gè)環(huán)節(jié)。另一方面，在施工管理的過(guò)程中要加強(qiáng)現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用提高施工管理的水平。例如通過(guò)信息技術(shù)進(jìn)行施工監(jiān)測(cè)，通過(guò)多次分析監(jiān)測(cè)結(jié)果，為工程施工提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支持，進(jìn)一步提高超高層建筑施工技術(shù)的水平。

（三）不斷強(qiáng)化施工人員的專(zhuān)業(yè)水平

超高層建筑的施工離不開(kāi)施工人員的專(zhuān)業(yè)技能，只有專(zhuān)業(yè)人才的支持，才能更好地推動(dòng)現(xiàn)代超高層建筑的發(fā)展。因此，在進(jìn)行超高層建筑施工的過(guò)程中，要不斷對(duì)現(xiàn)有的施工技術(shù)人員進(jìn)行培訓(xùn)，強(qiáng)化其專(zhuān)業(yè)能力和綜合能力。建立有效的培訓(xùn)體系增強(qiáng)施工人員參與培訓(xùn)的積極性，并且建立有效的考核體系評(píng)估培訓(xùn)的效果。同時(shí)，相關(guān)單位還要不斷優(yōu)化人力資源結(jié)構(gòu)吸納具有專(zhuān)業(yè)能力的高素質(zhì)人才進(jìn)入單位，并且將專(zhuān)業(yè)能力作為人才考核的主要依據(jù)，這樣才能組建一支具有高素質(zhì)的人才隊(duì)伍，更好地推動(dòng)施工技術(shù)的發(fā)展。通過(guò)這些方式的綜合運(yùn)用才能夠有效提高現(xiàn)代超高層建筑的發(fā)展。

六、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，高層建筑的施工技術(shù)對(duì)于控制施工過(guò)程，保證施工質(zhì)量具有不可替代的作用，高層建筑的施工技術(shù)決定了未來(lái)高層建筑的發(fā)展?？梢灶A(yù)見(jiàn)的是在未來(lái)，越來(lái)越多的高層建筑將出現(xiàn)在城市中，因此，研究現(xiàn)代高層建筑施工技術(shù)，是促進(jìn)建筑業(yè)發(fā)展的重要方法和手段。在實(shí)際的施工過(guò)程中要從多方面進(jìn)行技術(shù)分析，找出技術(shù)中存在的不足，才能不斷優(yōu)化高層建筑的施工技術(shù)，使之更好地適應(yīng)現(xiàn)代高層建筑的不斷發(fā)展。