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高層建筑施工關(guān)鍵技術(shù)總結(jié)
近年來超高層建筑發(fā)展迅速，數(shù)百米的高樓層出不窮，國內(nèi)先后建成了上海環(huán)球、廣州西塔、深圳京基100大廈等，都是城市地標(biāo)性建筑。經(jīng)確定40層以上(高度100米以上)的建筑為超高層建筑。目前所建超高層高度普遍超過該規(guī)定，小編在此主要針對高度200m以上建筑的施工工藝進(jìn)行探討總結(jié)。
一、根據(jù)以往的工程實(shí)例，超高層建筑多設(shè)計(jì)為框架核心筒結(jié)構(gòu)，根據(jù)高度的不同，又主要有兩種：
類型1：內(nèi)筒為鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)+外筒巨柱，巨柱與核心筒之間鋼梁連接，外筒樓板為組合樓板的形式，如：廣州西塔、上海環(huán)球、深圳京基100大廈、廣州東塔，均為該結(jié)構(gòu)形式，高度均在400米以上。
類型2：內(nèi)筒為鋼筋混凝土核心筒+外筒巨柱，巨柱與核心筒之間為鋼筋混凝土梁連接，樓板為普通的鋼筋混凝土樓板，如：重慶環(huán)球、廣州高德、合肥華潤置地萬象城的東、西塔樓。建筑高度約在200～400米。
超高層建筑的施工涉及到建筑施工領(lǐng)域較多的施工技術(shù)課題，個人總結(jié)主要有以下幾方面：
☆選擇確定合適的施工工藝流程和合理選擇模板、圍護(hù)架體系。
☆高強(qiáng)、高性能混凝土、鋼管混凝土等的施工質(zhì)量控制。
☆垂直運(yùn)輸設(shè)備的選擇。
☆各專業(yè)工程的合理插入施工時間。
☆總承包方涉及的多工序、多工種交叉作業(yè)時的管理與協(xié)調(diào)。
二、工藝順序的確定
類型1：前述類型1，外框結(jié)構(gòu)為鋼梁的結(jié)構(gòu)形式，適合核心筒墻體豎向結(jié)構(gòu)先行施工，樓板等水平結(jié)構(gòu)滯后施工，外框鋼結(jié)構(gòu)及梁板滯后核心筒結(jié)構(gòu)數(shù)層進(jìn)行施工。鋼梁與核心筒連接采用預(yù)埋件焊接耳板的連接形式。核心筒內(nèi)梁筋需預(yù)留套筒，樓板鋼筋可采用預(yù)留胡子筋的形式，局部錯位、漏埋可采用植筋。外框樓板為組合樓板。
如前述類型1，核心筒先行施工的優(yōu)點(diǎn)是，能很好解決多工序交叉作業(yè)提供工作面問題。核心筒墻體結(jié)構(gòu)為第1個施工作業(yè)面;內(nèi)筒水平結(jié)構(gòu)為第2個施工作業(yè)面;鋼結(jié)構(gòu)柱和鋼梁為第3個施工作業(yè)面;外框筒組合樓板施工為第4個施工作業(yè)面;外側(cè)幕墻分段施工形成第5個施工作業(yè)面;下部樓層砌筑和精裝工程適時插入施工為第6個施工作業(yè)面;由此，一座超高層內(nèi)多道工序可以一同施工，有互相獨(dú)立，互不干擾，并且提供多個施工作業(yè)面，有利于加快施工進(jìn)度。
類型2：前述類型2，由于外框筒結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，理論上不適合核心筒先行施工的施工工藝，理由有：(1)、外筒梁板鋼筋需全部同截面斷開，對結(jié)構(gòu)受力性能影響較大，很難征得設(shè)計(jì)同意。(2)、普通鋼筋混凝土樓板需支模施工。
結(jié)論：前述類型2的超高層結(jié)構(gòu)比較適合采取內(nèi)外筒一起同步施工的形式。
三、模板、圍護(hù)系統(tǒng)選用
目前，可用于超高層建筑施工的模板及圍護(hù)系統(tǒng)有：
(1)、爬模系統(tǒng)
(2)、滑模系統(tǒng)
(3)、頂模系統(tǒng)
上述三種模板體系均可用于類型1的核心筒墻體結(jié)構(gòu)先行施工的工藝。(4)、傳統(tǒng)翻模+爬架圍護(hù)系統(tǒng)的工藝
該工藝適合類型2內(nèi)、外筒同時施工的工藝。
爬模系統(tǒng)特點(diǎn)介紹：爬模系統(tǒng)有專業(yè)廠家生產(chǎn)，構(gòu)件設(shè)計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)件，可廠家租賃，使用完畢后廠家可以回收。爬模由下架、上架、附墻掛座、導(dǎo)軌、液壓油缸系統(tǒng)、模板、護(hù)欄等組成。爬模的原理是，根據(jù)墻體情況，布置機(jī)位，每個機(jī)位處設(shè)置液壓頂升系統(tǒng)，架體通過附墻掛座與預(yù)埋在墻上的爬錐連接固定，爬升時先提升導(dǎo)軌，然后架體連同模板沿導(dǎo)軌爬升。其特點(diǎn)：
(1)、液壓爬模可整體爬升，也可單榀爬升，爬升穩(wěn)定性好。
(2)、操作方便，安全性高，可節(jié)省大量工時和材料。
(3)、爬模架一次組裝后，一直到頂不落地,節(jié)省了施工場地，而且減少了模板、特別是面板的碰傷損毀。
(4)、液壓爬升過程平穩(wěn)、同步、安全。
(5)、提供全方位的操作平臺，施工單位不必為重新搭設(shè)操作平臺而浪費(fèi)材料和勞動力。
(6)、結(jié)構(gòu)施工誤差小，糾偏簡單,施工誤差可逐層消除。
(7)、爬升速度快，可以提高工程施工速度。
(8)、模板自爬,原地清理，大大降低塔吊的吊次。
總體說：爬模系統(tǒng)具有操作簡便靈活，爬升安全平穩(wěn)，速度快，模板定位精度高，施工過程中無需其他輔助起重設(shè)備的特點(diǎn)。但一般機(jī)位較多，整體性不夠好，承載力也不大。以QPM-50型液壓自爬模系統(tǒng)為例，其性能參數(shù)如下：
爬模系統(tǒng)的爬升流程(過小于150mm的變截面)：
滑模系統(tǒng)特點(diǎn)總結(jié)：
滑模施工工藝在國內(nèi)始于20世紀(jì)40年代，已廣泛應(yīng)用于鋼筋混凝土的筒壁結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、墻板結(jié)構(gòu)。對于高聳筒壁結(jié)構(gòu)和高層建筑的施工，效果尤為顯著。
滑模施工技術(shù)是混凝土工程中機(jī)械化程度高、施工速度快、場地占用少、安全作業(yè)有保障、綜合效益顯著的一種施工方法。
滑模系統(tǒng)目前常見主要用于煙囪、礦井、倉壁等工程施工，也可用于超高層核心筒豎向墻體施工，但由于其施工過程非常緊湊，在混凝土凝固前必須向上滑動模板，混凝土凝固以后則無法滑動，且由于在混凝土凝固前滑動模板，使混凝土結(jié)構(gòu)表面的觀感和結(jié)構(gòu)的垂直度控制方面有較大困難，個人觀點(diǎn)認(rèn)為不太適合用于超高層建筑核心筒的施工。
頂模系統(tǒng)背景介紹：
針對超高層建筑核心筒施工問題，中建在廣州西塔工程研制并實(shí)施了一種新的超高層核心筒施工工藝“頂模系統(tǒng)”。頂模系統(tǒng)采用大噸位、長行程的雙作用油缸作為頂升動力，可以在保證鋼平臺系統(tǒng)的承載力的同時，減少支撐點(diǎn)數(shù)量，頂模系統(tǒng)的支撐點(diǎn)數(shù)量為3～4個，配以液壓電控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)各支撐點(diǎn)的精確同步頂升，頂模工藝為整體提升式，低位支撐，電控液壓自頂升，其整體性、安全性、施工工期方面均具有較大的優(yōu)勢。
頂模系統(tǒng)組成：主要由：支撐系統(tǒng)、液壓動力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、鋼平臺系統(tǒng)、模板系統(tǒng)、掛架系統(tǒng)六大部分組成。
頂模系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)總結(jié)：
(1)、頂模系統(tǒng)適合用于超高層建筑核心筒的施工，頂模系統(tǒng)可形成一個封閉、安全的作業(yè)空間，模板、掛架、鋼平臺整體頂升，具有施工速度快、安全性高、機(jī)械化程度高節(jié)省勞動力等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。
(2)、與爬模系統(tǒng)等相比較，頂模系統(tǒng)的支撐點(diǎn)低，位于待施工樓層下2～3層，支撐點(diǎn)部位的混凝土經(jīng)過較長時間的養(yǎng)護(hù)，強(qiáng)度高，承載力大，安全性好，為提高核心筒施工速度提供了保障。
(3)、頂模系統(tǒng)采用鋼模可提高模板的周轉(zhuǎn)次數(shù)，模板配制時充分考慮到結(jié)構(gòu)墻體的各次變化，制定模板的配制方案，原則是每次變截面時，只需要取掉部分模板，不需要在現(xiàn)場做大的拼裝或焊接。
(4)、與爬模相對比，頂模系統(tǒng)無爬升導(dǎo)軌，模板和腳手架直接吊掛在鋼平臺上，可方便實(shí)現(xiàn)墻體變截面的處理，適應(yīng)超高層墻體截面多變的施工要求。
(5)、精密的液壓控制系統(tǒng)、電腦控制系統(tǒng)，使頂模系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了多油缸的同步頂升，具有較大的安全保障。
(6)、施工速度快，每次頂升作業(yè)用時僅為2～3個小時，模板掛架標(biāo)準(zhǔn)化，隨系統(tǒng)整體頂升，機(jī)械化程度高等特點(diǎn)，可創(chuàng)造2-3天/層的施工速度(主要視工程量大小而進(jìn)度有所不同)。
(7)、頂模系統(tǒng)鋼平臺整體鋼度大，承載力大，平臺承載力達(dá)10kN/㎡，測量控制點(diǎn)可直接投測到鋼平臺上，施工測量方便。
(8)、大型布料機(jī)可直接安放在頂模鋼平臺上，材料可大噸位(由鋼筋吊裝點(diǎn)及塔吊吊運(yùn)力而確定)直接吊運(yùn)放置到鋼平臺上，頂模系統(tǒng)可方便施工，提高效率，減少塔吊吊次，是爬模等其他類似系統(tǒng)所無法比擬的。
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