淺談超高層建筑主要施工技術應用

●劉卉穎 蘇義坤

淺談超高層建筑主要施工技術應用

●劉卉穎 蘇義坤

隨著城市化進程的加快，城市人口的不斷增加，城市的土地資源日益緊缺，城市中出現超高層是必然趨勢，超高層建筑的質量是衡量城市現代化的重要標準，在很大程度上反映著一個城市的經濟水平，反映一個國家的工業水平。文章介紹了超高層建筑的定義、發展概況，并以重慶市環球金融中心為例介紹了現代施工技術在超高層建筑中的應用。

超高層建筑 施工技術 現代化 應用

概述

超高層建筑是建筑技術發展及人民生活需求水平提高的必然產物，是城市商業發展情況、工業技術情況和城市化標準的重要體現。我國雖然地域廣闊但是人口眾多、人均占有土地量相對較少，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城市化、現代化以及城市建筑技術提高的重要體現，也是城市發展的必然趨勢，是時代的產物。在超高層建筑的修建中，我國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、青島中銀和上海環球金融中心皆是我國現代超高層建筑的代表之作。

一、超高層建筑的研究基礎

1.超高層建筑的定義。不同國家對超高層建筑的認識各不相同。1972年8月美國賓夕法尼亞州伯利恒市召開的國際高層會議上首次提出超高層的分類與性質。即40層以上，高度100米以上的建筑物為超高層建筑。我國目前對超高層建筑的定義尚無統一的確定，但在一般來講，均是從建筑的總高度或總層數來定義超高層建筑，特殊情況下也從建筑不規則情況來定義超高層建筑。

2.超高層建筑國內外建設現狀。以高層建筑來看，國外的建筑發展相對較早。現代高層建筑從1883年建成的芝加哥家庭保險大樓開始即有了一個良好的開端，該大樓是世界上第1棟按照現代鋼框架結構原理建造的高層建筑，是建筑業從單一結構邁向多元化結構的重要一步，標志著高層建筑行業的新開端。20世紀以后，超高層建筑開始逐漸顯現出來，從1913年建成的當時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米的享譽世界最高建筑的紐約帝國大廈；從1972年建成的高417米的紐約世界貿易中心大廈，到1973年建成的當時近20年的世界最高建筑芝加哥西爾斯大廈。這些建筑無不標志著超高層建筑飛快的發展。于2008年建成的，近年來享譽世界第一高迪拜塔，高度超過800米，更是超高層建筑發展的進一步見證。我國的超高層建筑起步雖晚，但發展速度相對較快。

我國的高層建筑要從1976年的廣州白云賓館說起，該建筑是我國第1座高度超過100米的建筑。自此之后我國的高層建筑技術飛速發展，從1985年修建的高150米的深圳國貿大廈到1990年建成的200米高的北京京廣中心，我國高層建筑技術從單一走向復雜，從前線走向深遠。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。使我國超高層建筑發展上升到一個新的臺階，上海環球金融中心以及廣州新電視塔的建設更是將我國超高層建筑的建設推向一個新的高峰。

3.超高層建筑施工技術的研究現狀。由于超高層建筑的迅速發展，超高層建筑施工技術即變成國內外學者研究的重點。張希黔、王伯成①從建筑的房屋高度以及不規則程度兩方面分析了我國超高層建筑。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實際應用的角度介紹了型鋼混凝土組合結構在超高層建筑施工中的應用。顧國明③高層與超高層的滑模法施工技術，分析了兩種技術的異同點，有助于超高層施工技術的應用和發展。萬榮濤④從超高層鋼結構施工的技術準備開始敘述，詳細地闡述了超高層建筑鋼結構各項技術的安裝方法、施工方案等，為超高層建筑鋼結構施工研究提供依據。潘志平⑤從超高層建筑發展的基本特征開始分析，為提高我國超高層建筑的水平提供依據。崔永剛⑥通過對超高層建筑的發展歷史軌跡進行分析，全面地闡述了超高層建筑的施工技術要點。

二、可用于超高層建筑建設的施工技術

超高層建筑的建筑技術與普通的建筑技術不同，超高層建筑技術要求更復雜，必須有良好的安全性，保證超高層建筑的堅固。我國現在使用的超高層施工技術有：鋼結構測量控制技術、鋼—混凝土組合施工技術、混凝土泵送技術、整體滑模法、整體爬模法、逆作法等。

1.測量控制技術。由于超高層建筑的特殊要求所以測量控制技術具有一定的難度，第一，超高層建筑的測量控制技術要具有相對較高的精度。第二，由于超高層建筑形勢復雜、高度較高，一次性投遞測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，如何控制溫度對測量精度的影響也是一個難點。現在超高層建筑主要采用現代的一整套的激光鉛直儀來進行測量控制，以保證測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。

2.型鋼混凝土組合施工技術。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，所以運用型鋼混凝土技術在超高層建筑中，用于減小構件截面，減輕自重，提高構建整體強度與剛度。型鋼混凝土組合施工技術是鋼—混凝土組合結構施工的一種，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的發展，這種方法會得到廣泛的使用。

3.整體滑模法與整體爬模法的運用。超高層建筑的特點就是施工難度大、超高層施工對各階段的工程質量都有很高的要求，為了保證安全的同時達到降低成本、縮短工期的目的，整體爬模法與整體化魔法的運用已經在超高層建筑中得到了廣泛的使用及認可。隨著施工技術的不斷發展，超高層建筑施工的整體性得以保存，運用整體滑模法和爬摸法，施工時作業面得以擴寬，在減少外部附著的同時減少了高空交叉作業，在提高效率的同時保障了高空作業的安全性。

4.泵送混凝土技術。泵送混凝土技術已經在我國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。由于超高層建筑施工時難度較高，解決重量大、壓力大的問題就顯得尤為重要。常規的混凝土施工技術需要大量的機器和水泥，很難滿足現代超高層建筑的施工要求。隨著現代施工技術的發展，泵送混凝土技術的出現，使混凝土運送效率大大提升，在提高工作效率的同時節省了人、材、機的費用，使施工更高效節能，保證了超高層建筑施工的順利進行。

5.鋼結構施工技術。超高層建筑的鋼結構施工是超高層建筑施工的重點，鋼結構主體的安全性決定了整個超高層建筑的安全性能。鋼結構的施工速度較快、施工強度較高。鋼結構主要包括重型鋼結構、輕型鋼結構、鋼和混凝土的混合結構等。鋼結構的工程量大、安裝標準較高、對塔吊的功能、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輸機械的使用，要注意保證現場施工的管理，加強混凝土搗鼓，注意安全施工等。以保證超高層鋼結構施工的安全。

以上介紹超高層建筑中廣泛應用的五種施工技術。在超高層建筑的設計施工中，首先應考慮到工程質量，而施工技術是保障工程質量的根本。當今社會，隨著科學技術的發展，人民需求不斷增加，超高層建筑越來越多，人們對其外形及使用功能的要求也越高，這都對超高層施工技術的提高有了新的要求。在我國科學技術發展的前提下，應該多研究開發新的超高層施工技術并應用到實際工程中，以保證超高層建筑的質量、保障人民的財產安全、提高建設項目的經濟效益。

三、超高層施工技術實例

由于當今社會的發展，人口增長迅速，人均占有土地量的減少，我國超高層建筑還有很大的發展空間。超高層建筑作為城市化現代化的標志對經濟發展有著重要的作用。我國超高層建筑的現代施工技術，雖然起步較晚，但是發展迅速，下面以重慶環球金融中心為例具體介紹超高層建筑施工技術。

1.超高層測量。高程主要采用全站儀測天頂距法進行傳遞，采用激光鉛直儀進行軸線控制網的豎向傳遞。當施工至10層、26層、41層、55層、70層時用GPS全球衛星定位儀檢測控制點的準確度。

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面積2191平方米，澆筑混凝土梁約2000立方米。混凝土澆筑進行90天強度試配的同時要求進行28天強度試驗，通過對比選擇保證能夠同時滿足兩個設計強度性能的配合比，澆筑時現場配備2臺HBT80C輸送泵同時澆筑該區底板，一臺備用汽車泵，經計算，塔樓底板大體積混凝土養護通過在底板面覆蓋兩層塑料薄膜和三層阻燃麻袋來控制混凝土的內外溫差可滿足要求。并采用一線通過對混凝土進行測溫監控。

3.核心筒爬模施工。主塔樓核心筒剪力墻結構采用整體爬模技術施工，由塔樓筏板面開始，以加快工程的施工進度，塔樓外框架樓層結構采用分片爬架施工，由二層結構開始，外框柱及梁板模板選用優質膠合板模板，液壓自爬模是以液壓為動力，通過油缸雙向作用，使導軌與架體實現相互爬升，整個爬升過程均不需要任何其他吊升設備，大大減輕了主塔樓塔吊的垂直運輸負擔。

4.混凝土超高泵送。經計算，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層以上時擬選用三臺中聯重科的HBT90.40.572RS超高壓混凝土泵，其中一臺備用，該機理論出口壓力達40MPa，可以滿足該項目混凝土泵送施工并投入2臺HG80E蘇布料機完成操作層的布料要求。

5.鋼結構施工。塑鋼柱內鋼管-1層至9層采用1層一段進行分節，10層至29層采用2層一段進行分節，30至42層采用3層一段的方式進行分節，最大構建長度10.2米，重量9.9噸，鋼管柱吊裝利用四點吊裝，吊裝過程中應注意鋼管柱的下端與地面的距離，防止擦傷構件。加強層桁架采取地面拼裝，整體吊裝的方式進行安裝。鋼板剪力墻焊接順序為橫向焊縫焊接完成后焊接豎向焊接縫將其連成整體，鋼管柱采用對接焊縫進行焊接連接。

型鋼混凝土柱采用木模施工，施工時在柱內鋼管上焊接四個螺帽，M14對拉螺桿加固，螺栓間距600，豎楞采用10*10木方，外圍用鋼管固定。

通過實例可看出超高層建筑施工是一項系統的、復雜的高要求的工程，對于超高層施工建設必須有周密的施工計劃和施工組織方案。為確保工程施工質量必須考慮到施工現場條件、施工人員安全管理、各施工階段的安排管理、工程特點等。在深入分析工程施工本身要求的同時通過周密的計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量及人民財產的安全。

四、結論

隨著建筑行業的發展和人民生活水平的提高，人們已逐漸不能滿足現有的建筑形式，超高層建筑的出現已成為解決人口與土地問題的重要方法。我國現在的超高層建筑水平已出現了新的突破，達到了較高水平。但是由于我國經濟發展的不均衡，造成超高層建筑發展的不均衡狀況，超高層建筑施工技術在大城市的使用遠大于小城市。所以，我國超高層建筑在以后的發展道路中還應不斷完善中小城市的超高層建筑施工技術，從而提高我國超高層建筑施工水平，推進建筑行業的發展。

注釋：

①張希黔,王伯成.超高層建筑及其現代施工技術的應用[J].施工技術,2007,36(3):5-11

②楊宇,張耿明.高層建筑型鋼混凝土組合結構施工技術[J].科學之友,2011（7）1-2

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

④萬榮濤.淺談超高層建筑鋼結構施工技術[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[J].企業技術開發,2013,32(6): 102-103

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

（作者單位：東北林業大學土木工程學院 黑龍江哈爾濱 150040）

（責編：若佳）

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“十二五”國家科技支撐計劃課題（2012BAJ19B00）]