超高層商業建筑與超高層住宅建造的比較分析和降維應用

艾列奇

上海建工二建集團有限公司 上海 200080

1 概述

超高層建筑已有100多年的發展歷史，由于其具有顯著的社會效益和經濟效益，更是一個地區甚至一個國家的標志性建筑。它不僅可以展現一個國家的科技發展成就，也可以極大地促進相關領域科技的發展。目前，世界已經建成的最高建筑為迪拜的哈利法塔，高達832 m，沙特已經在建造超過1 000 m的超級摩天大樓——國王塔。

我國近20年來超高層建筑也發展迅猛，特別是超高層商業建筑高度不斷突破，目前，在建和已經完成的超過400 m的高層已經達到二十幾座，推動了我國超高層建筑技術的發展，新技術、新工藝新及新的管理方式不斷創新和取得巨大進步。同期，我國的房地產市場得到了迅猛的發展，100～250 m的超高層住宅也不斷涌現，但相比較而言，超高層住宅建筑的建造技術比較傳統，很多技術和管理的模式都沒有形成很好的突破和發展。而借鑒超高商業建筑建造技術，推動超高層住宅更加高質量、高效率的建造就成為一條很好的路徑[1-6]。

2 超高層商業建筑施工的技術路線和關鍵技術

超高層商業建筑的基本構成形式多是鋼筋混凝土核心筒+組合結構（或鋼結構）外框筒+鋼梁與壓型鋼板（或鋼筋桁架樓承板）組合現澆混凝土樓板。多由主樓、裙樓和超深地下室組成，多位于城市的核心地區，施工場地狹小，場地周邊環境復雜。這些特點都給超高層建筑施工帶來很大的困難。

經過20多年的發展，我國超高層商業建筑已經形成了成套的施工建造技術和管理方法，極大促進了超高層商業建筑的發展。概括而言，主要有如下幾個方面。

1）總體部署：突出主樓施工，主樓順作，裙房逆作或者后作。這樣既突出了關鍵線路，又保障了建設過程中的場地需求。

2）立體綜合搭接施工（穿插施工）：核心筒領先施工，外框筒、水平結構跟隨施工，幕墻、機電、裝飾立體搭接，穿插施工。通過合理的穿插作業，實現了各工種、各工序的合理安排，既縮短了總的建造周期，又使得單工作作業時間有效延長，保障了工程質量。

3）關鍵技術：超深基礎施工技術，深大基坑施工技術，超高鋼筋混凝土核心筒施工鋼平臺或液壓爬模等模架技術，鋼結構綜合施工技術，組合結構施工技術，超高層測量技術，施工控制技術等。這些關鍵技術具有豐富的內容，并極大提升了建造的機械化和智慧化，實現了效率的提升和安全的保障。

4）垂直運輸：外掛內爬式（或者外附式，但較少采用）大噸位動臂塔吊實現土建、鋼結構等垂直運輸，超高壓泵送裝備實現混凝土一泵到頂，中高速施工電梯（外置及井道式）實現人員及物料高效率運輸，吊籃及升降式操作架體實現幕墻等物料運輸。

3 超高層商業建筑和超高層住宅建筑建造的異同

超高層商業建筑和超高層住宅由于使用功能不同，因而其設計和建造方面既有相同點，又有不同點，對比其差別，找尋其共性，可以合理借鑒超高層商業建筑的建造技術和管理方法，實現對超高層住宅建筑更好的建造方式的轉型。

1）結構體系。超高層商業建筑采用的結構體系主要是框筒結構，一般是“鋼筋混凝土核心筒+組合結構外框筒+鋼梁與壓型鋼板樓面”的形式；而超高層住宅建筑則多采用剪力墻結構體系，基本都是鋼筋混凝土結構（目前國內也在大力發展鋼結構住宅建筑，其優點是抗震性能好，施工快速，但缺點是鋼結構與圍護、隔斷等體系組合還存在諸多問題，成本也相對較高，且尚處于探索和示范應用階段）。

2）外圍護和內隔斷體系。超高層商業建筑通常采用玻璃幕墻外圍護和內部輕質隔斷體系；超高層住宅建筑外圍護則多采用砌體或鋼筋混凝土外墻體+外窗體系，內部隔斷多采用砌體或預制條板體系等。

3）機電和裝飾體系。超高層商業建筑機電系統由于功能要求，系統復雜，而超高層住宅體系則是滿足居住需求，空間構成簡單且標準化程度高，因此機電系統相對簡單很多；超高層商業建筑為區分不同的功能需求，裝飾風格多變，用材復雜多變，工藝手段多樣，而超高層住宅建筑同樣由于空間構成簡單且標準化程度高，因此裝修標準化程度高，工藝相對簡單。

兩者雖然都是超高層建筑，超高層住宅建筑的高度相對而言主要集中于100～250 m之間，難度有比較明顯的降低。但其超高的特點對于傳統的建造方式而言，如何實現高質量、高效率建造則又形成了巨大的挑戰。

4 超高層商業建筑建造技術在超高層住宅建筑中的降維應用

超高層住宅建筑以往建造的方式中基本以工藝流水為主，穿插作業不多，造成總的建造周期較長，效率較低；施工建造中通常采用木模板，模板的周轉效率低，施工精度和質量也相對較低，建筑垃圾產生得也較多；外架多采用懸挑腳手架，隨著施工高度的增加，安全作業的風險和難度也在相應增加。通過比較上述超高層商業建筑的成功建造技術和管理經驗，國內外相關企業都在超高層住宅建筑中開展了技術和管理升級的研究和應用，如萬科借鑒日本的“5+2”穿插提效的工業化建造技術、碧桂園的SSGF建造方法等。

事實上，超高層商業建筑在總體籌劃安排和組織，在新技術、新工藝的應用上早就給我們提供了更好的范本，通過降維應用，可以實現超高層住宅建筑更加高效、高質量的建造，主要借鑒有如下幾個方面。

4.1 綜合籌劃和組織安排方面

借鑒第2章超高層商業建筑總體部署和立體綜合搭接施工的經驗，可以對超高層住宅建筑實施更加有效的立體綜合搭接施工和平面綜合流水施工，實現各工種、工序的合理安排和穿插，將工程建造的串聯改變為并聯作業，這樣可更加有效地實現單工種工序作業時間的有效延長，但總體施工周期有效縮短。

由于單工種工序施工時間的有效延長，故可以在減少作業工人總體用工數量的同時，固定使用作業人員對單一工種作業，其較高的熟練程度和對周邊作業影響的降低，將大大提升工程質量；在平面流水上，改變過去基坑開挖后主樓實施，但地下結構大幅度滯后的弊端，統籌考慮主體結構和地下結構施工流水，實現地下結構的早實施，為后續市政和景觀創造條件，通過合理穿插，實現總工期的節約，同時，永久結構的跟隨施工，地塊的快速完成，創造了更好的安全建造條件。

其立體綜合搭接的模型以豎向和室內工種和工序安排簡單合理為前提，構建合理的作業空間；水平地下結構、市政工程、景觀工程依次實施，創造花園式工地工作環境，同時地下結構的及時形成，為物料堆放和加工創造更多的空間和場地，既更加安全，又避免外界惡劣環境對施工造成的影響（圖1）。

4.2 新技術、新工藝應用方面

4.2.1 模架技術

圖1 超高層住宅建筑的立體綜合搭接施工和平面流水

超高層商業建筑的鋼筋核心筒結構通常采用鋼大模板（或其他高精模板，如芬蘭板等），以適應標準化多次的翻轉，一模到頂。而超高層住宅建筑豎向剪力墻及水平結構體系也具有標準化程度高、翻轉次數多的特點，但往往樓層高度較小，需要豎向和水平結構同步施工，因此采用輕量化、高強度、耐磨損的模板體系就是極佳的選擇。而鋁模體系就成為合理的選擇。根據實踐經驗和資源配置水平，鋁模板翻轉（26±2）次即可實現成本平衡，因此在質量、速度、成本等各個維度都成為較好的選擇。

超高層商業建筑鋼筋混凝土核心筒結構通常采用鋼平臺或液壓爬模進行施工，外框存在混凝土施工時則采用整體提升腳手架進行作業，這同樣適應了其超高及安全防護作業的要求。對比超高層住宅建筑，考慮到成本和結構形式的特點，采用整體提升腳手架更加適合了其超高和標準化程度高的要求，同樣避免了在超高狀態下，懸挑外架反復搭設和裝拆的安全風險，實現了高效和安全作業。

4.2.2 垂直運輸

為了滿足物料和人員的運輸，超高層商業建筑建造過程中往往采用井道式電梯結合外置電梯使用。而在以往的超高層住宅建筑建造中通常采用外置電梯。但對比外置電梯，井道式電梯其實更加適合超高層住宅建筑，因為按照運能，井道式電梯速度更快，完全可以滿足運輸要求，同時由于設置于電梯井，故不僅受外界環境影響小，而且減少了對外立面施工的影響，同時可以直接下地庫，極大方便了物料和人員的運輸，必將在超高層住宅建筑中得到廣泛的應用。

當然，由于超高層商業建筑建造的難度和復雜性，信息化和綠色施工技術得到了廣泛的應用，如BIM技術、機器人技術、數字監測技術、永臨結合技術等，這些技術結合超高層住宅建筑的特點同樣會有很多的應用場景和價值，可以進一步的挖掘并降維使用。

4.3 結合結構體系的創新應用

無論是超高層商業建筑還是超高層住宅建筑，都在向更加先進的生產方式發展，其建造方式更加工業化，但這都需要與建筑結構的體系發展相適應。

在超高層商業建筑中，鋼混及其組合結構得到了廣泛的應用和發展，超高層住宅建筑體系在借鑒其特點的基礎上加以吸收和利用，會使得超高層住宅建筑的建造過程更加高效，質量也更加有保證。同時，圍護結構等附屬非承重體系，也可以借鑒超高層商業建筑的構成方式，采用裝配式部品和部件，既不影響安全，還可以減少濕作業，方便工業化施工，綠色環保且高效（比如預制條板結構等，既保證了施工效率和速度，同時減少了抹灰作業，避免了空鼓和開裂，提升了質量水平）。對于超高層住宅的外墻，則更加適合采用全混凝土結構，原因有二：一來配合鋁模結構，可以實現快速高質量作業，基本可以實現內外免抹灰；二來避免了砌筑，與爬架形成了極佳的組合，既提升了外圍護的防滲漏水平，也大量減少砌筑和抹灰作業，減少了人工，提升了質量。

由此可見，隨著結構體系的完善和提升，通過設計施工一體化統籌，更加有利于超高層住宅建筑高建造水平和高質量產品的實現。

5 結語

超高層商業建筑和超高層住宅建筑的建造過程都面臨由于高度超高而產生的挑戰，而超高層商業建筑20多年快速發展所形成的技術和管理方式，給超高層住宅建筑建造帶來了借鑒。通過比較分析，給出了超高層住宅建筑總體建造部署、專項技術和體系完善的建議，如圖2所示。因此選用合理的技術和管理方式，必然會有效提升超高層住宅建筑的建造水平，更好地實現高效率和高質量建造。

圖2 超高層住宅建筑的建造體系