●劉卉穎 蘇義坤

淺談超高層建筑主要施工技術(shù)應(yīng)用

●劉卉穎 蘇義坤

隨著城市化進(jìn)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(xiàn)超高層是必然趨勢，超高層建筑的質(zhì)量是衡量城市現(xiàn)代化的重要標(biāo)準(zhǔn)，在很大程度上反映著一個(gè)城市的經(jīng)濟(jì)水平，反映一個(gè)國家的工業(yè)水平。文章介紹了超高層建筑的定義、發(fā)展概況，并以重慶市環(huán)球金融中心為例介紹了現(xiàn)代施工技術(shù)在超高層建筑中的應(yīng)用。

超高層建筑 施工技術(shù) 現(xiàn)代化 應(yīng)用

概述

超高層建筑是建筑技術(shù)發(fā)展及人民生活需求水平提高的必然產(chǎn)物，是城市商業(yè)發(fā)展情況、工業(yè)技術(shù)情況和城市化標(biāo)準(zhǔn)的重要體現(xiàn)。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(xiàn)代化以及城市建筑技術(shù)提高的重要體現(xiàn)，也是城市發(fā)展的必然趨勢，是時(shí)代的產(chǎn)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(huán)球金融中心皆是我國現(xiàn)代超高層建筑的代表之作。

一、超高層建筑的研究基礎(chǔ)

1.超高層建筑的定義。不同國家對超高層建筑的認(rèn)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(zhì)。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(tǒng)一的確定，但在一般來講，均是從建筑的總高度或總層數(shù)來定義超高層建筑，特殊情況下也從建筑不規(guī)則情況來定義超高層建筑。

2.超高層建筑國內(nèi)外建設(shè)現(xiàn)狀。以高層建筑來看，國外的建筑發(fā)展相對較早。現(xiàn)代高層建筑從1883年建成的芝加哥家庭保險(xiǎn)大樓開始即有了一個(gè)良好的開端，該大樓是世界上第1棟按照現(xiàn)代鋼框架結(jié)構(gòu)原理建造的高層建筑，是建筑業(yè)從單一結(jié)構(gòu)邁向多元化結(jié)構(gòu)的重要一步，標(biāo)志著高層建筑行業(yè)的新開端。20世紀(jì)以后，超高層建筑開始逐漸顯現(xiàn)出來，從1913年建成的當(dāng)時(shí)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(yù)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(mào)易中心大廈，到1973年建成的當(dāng)時(shí)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(biāo)志著超高層建筑飛快的發(fā)展。于2008年建成的，近年來享譽(yù)世界第一高迪拜塔，高度超過800米，更是超高層建筑發(fā)展的進(jìn)一步見證。我國的超高層建筑起步雖晚，但發(fā)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(shù)飛速發(fā)展，從1985年修建的高150米的深圳國貿(mào)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(shù)從單一走向復(fù)雜，從前線走向深遠(yuǎn)。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(fā)展上升到一個(gè)新的臺階，上海環(huán)球金融中心以及廣州新電視塔的建設(shè)更是將我國超高層建筑的建設(shè)推向一個(gè)新的高峰。

3.超高層建筑施工技術(shù)的研究現(xiàn)狀。由于超高層建筑的迅速發(fā)展，超高層建筑施工技術(shù)即變成國內(nèi)外學(xué)者研究的重點(diǎn)。張希黔、王伯成①從建筑的房屋高度以及不規(guī)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(shù)實(shí)際應(yīng)用的角度介紹了型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)在超高層建筑施工中的應(yīng)用。顧國明③高層與超高層的滑模法施工技術(shù)，分析了兩種技術(shù)的異同點(diǎn)，有助于超高層施工技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。萬榮濤④從超高層鋼結(jié)構(gòu)施工的技術(shù)準(zhǔn)備開始敘述，詳細(xì)地闡述了超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)各項(xiàng)技術(shù)的安裝方法、施工方案等，為超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工研究提供依據(jù)。潘志平⑤從超高層建筑發(fā)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(jù)。崔永剛⑥通過對超高層建筑的發(fā)展歷史軌跡進(jìn)行分析，全面地闡述了超高層建筑的施工技術(shù)要點(diǎn)。

二、可用于超高層建筑建設(shè)的施工技術(shù)

超高層建筑的建筑技術(shù)與普通的建筑技術(shù)不同，超高層建筑技術(shù)要求更復(fù)雜，必須有良好的安全性，保證超高層建筑的堅(jiān)固。我國現(xiàn)在使用的超高層施工技術(shù)有：鋼結(jié)構(gòu)測量控制技術(shù)、鋼—混凝土組合施工技術(shù)、混凝土泵送技術(shù)、整體滑模法、整體爬模法、逆作法等。

1.測量控制技術(shù)。由于超高層建筑的特殊要求所以測量控制技術(shù)具有一定的難度，第一，超高層建筑的測量控制技術(shù)要具有相對較高的精度。第二，由于超高層建筑形勢復(fù)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(gè)難點(diǎn)。現(xiàn)在超高層建筑主要采用現(xiàn)代的一整套的激光鉛直儀來進(jìn)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(tài)。

2.型鋼混凝土組合施工技術(shù)。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(yùn)用型鋼混凝土技術(shù)在超高層建筑中，用于減小構(gòu)件截面，減輕自重，提高構(gòu)建整體強(qiáng)度與剛度。型鋼混凝土組合施工技術(shù)是鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)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(shù)的發(fā)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(yùn)用。超高層建筑的特點(diǎn)就是施工難度大、超高層施工對各階段的工程質(zhì)量都有很高的要求，為了保證安全的同時(shí)達(dá)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(yùn)用已經(jīng)在超高層建筑中得到了廣泛的使用及認(rèn)可。隨著施工技術(shù)的不斷發(fā)展，超高層建筑施工的整體性得以保存，運(yùn)用整體滑模法和爬摸法，施工時(shí)作業(yè)面得以擴(kuò)寬，在減少外部附著的同時(shí)減少了高空交叉作業(yè)，在提高效率的同時(shí)保障了高空作業(yè)的安全性。

4.泵送混凝土技術(shù)。泵送混凝土技術(shù)已經(jīng)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(shù)。由于超高層建筑施工時(shí)難度較高，解決重量大、壓力大的問題就顯得尤為重要。常規(guī)的混凝土施工技術(shù)需要大量的機(jī)器和水泥，很難滿足現(xiàn)代超高層建筑的施工要求。隨著現(xiàn)代施工技術(shù)的發(fā)展，泵送混凝土技術(shù)的出現(xiàn)，使混凝土運(yùn)送效率大大提升，在提高工作效率的同時(shí)節(jié)省了人、材、機(jī)的費(fèi)用，使施工更高效節(jié)能，保證了超高層建筑施工的順利進(jìn)行。

5.鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)。超高層建筑的鋼結(jié)構(gòu)施工是超高層建筑施工的重點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)主體的安全性決定了整個(gè)超高層建筑的安全性能。鋼結(jié)構(gòu)的施工速度較快、施工強(qiáng)度較高。鋼結(jié)構(gòu)主要包括重型鋼結(jié)構(gòu)、輕型鋼結(jié)構(gòu)、鋼和混凝土的混合結(jié)構(gòu)等。鋼結(jié)構(gòu)的工程量大、安裝標(biāo)準(zhǔn)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(yùn)輸機(jī)械的使用，要注意保證現(xiàn)場施工的管理，加強(qiáng)混凝土搗鼓，注意安全施工等。以保證超高層鋼結(jié)構(gòu)施工的安全。

以上介紹超高層建筑中廣泛應(yīng)用的五種施工技術(shù)。在超高層建筑的設(shè)計(jì)施工中，首先應(yīng)考慮到工程質(zhì)量，而施工技術(shù)是保障工程質(zhì)量的根本。當(dāng)今社會，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)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(shù)的提高有了新的要求。在我國科學(xué)技術(shù)發(fā)展的前提下，應(yīng)該多研究開發(fā)新的超高層施工技術(shù)并應(yīng)用到實(shí)際工程中，以保證超高層建筑的質(zhì)量、保障人民的財(cái)產(chǎn)安全、提高建設(shè)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。

三、超高層施工技術(shù)實(shí)例

由于當(dāng)今社會的發(fā)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(fā)展空間。超高層建筑作為城市化現(xiàn)代化的標(biāo)志對經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要的作用。我國超高層建筑的現(xiàn)代施工技術(shù)，雖然起步較晚，但是發(fā)展迅速，下面以重慶環(huán)球金融中心為例具體介紹超高層建筑施工技術(shù)。

1.超高層測量。高程主要采用全站儀測天頂距法進(jìn)行傳遞，采用激光鉛直儀進(jìn)行軸線控制網(wǎng)的豎向傳遞。當(dāng)施工至10層、26層、41層、55層、70層時(shí)用GPS全球衛(wèi)星定位儀檢測控制點(diǎn)的準(zhǔn)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(qū)面積2191平方米，澆筑混凝土梁約2000立方米?；炷翝仓M(jìn)行90天強(qiáng)度試配的同時(shí)要求進(jìn)行28天強(qiáng)度試驗(yàn)，通過對比選擇保證能夠同時(shí)滿足兩個(gè)設(shè)計(jì)強(qiáng)度性能的配合比，澆筑時(shí)現(xiàn)場配備2臺HBT80C輸送泵同時(shí)澆筑該區(qū)底板，一臺備用汽車泵，經(jīng)計(jì)算，塔樓底板大體積混凝土養(yǎng)護(hù)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(nèi)外溫差可滿足要求。并采用一線通過對混凝土進(jìn)行測溫監(jiān)控。

3.核心筒爬模施工。主塔樓核心筒剪力墻結(jié)構(gòu)采用整體爬模技術(shù)施工，由塔樓筏板面開始，以加快工程的施工進(jìn)度，塔樓外框架樓層結(jié)構(gòu)采用分片爬架施工，由二層結(jié)構(gòu)開始，外框柱及梁板模板選用優(yōu)質(zhì)膠合板模板，液壓自爬模是以液壓為動(dòng)力，通過油缸雙向作用，使導(dǎo)軌與架體實(shí)現(xiàn)相互爬升，整個(gè)爬升過程均不需要任何其他吊升設(shè)備，大大減輕了主塔樓塔吊的垂直運(yùn)輸負(fù)擔(dān)。

4.混凝土超高泵送。經(jīng)計(jì)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(shí)擬選用三臺中聯(lián)重科的HBT90.40.572RS超高壓混凝土泵，其中一臺備用，該機(jī)理論出口壓力達(dá)40MPa，可以滿足該項(xiàng)目混凝土泵送施工并投入2臺HG80E蘇布料機(jī)完成操作層的布料要求。

5.鋼結(jié)構(gòu)施工。塑鋼柱內(nèi)鋼管-1層至9層采用1層一段進(jìn)行分節(jié)，10層至29層采用2層一段進(jìn)行分節(jié)，30至42層采用3層一段的方式進(jìn)行分節(jié)，最大構(gòu)建長度10.2米，重量9.9噸，鋼管柱吊裝利用四點(diǎn)吊裝，吊裝過程中應(yīng)注意鋼管柱的下端與地面的距離，防止擦傷構(gòu)件。加強(qiáng)層桁架采取地面拼裝，整體吊裝的方式進(jìn)行安裝。鋼板剪力墻焊接順序?yàn)闄M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(jìn)行焊接連接。

型鋼混凝土柱采用木模施工，施工時(shí)在柱內(nèi)鋼管上焊接四個(gè)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(shí)例可看出超高層建筑施工是一項(xiàng)系統(tǒng)的、復(fù)雜的高要求的工程，對于超高層施工建設(shè)必須有周密的施工計(jì)劃和施工組織方案。為確保工程施工質(zhì)量必須考慮到施工現(xiàn)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(diǎn)等。在深入分析工程施工本身要求的同時(shí)通過周密的計(jì)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(zhì)量及人民財(cái)產(chǎn)的安全。

四、結(jié)論

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

注釋：

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

②楊宇,張耿明.高層建筑型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)施工技術(shù)[J].科學(xué)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(shù)[J].施工技術(shù),2009 （11）72-76

④萬榮濤.淺談超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)[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(shù)[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā),2013,32(6): 102-103

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

（作者單位：東北林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院 黑龍江哈爾濱 150040）

（責(zé)編：若佳）

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1004-4914（2014）11-282-02

“十二五”國家科技支撐計(jì)劃課題（2012BAJ19B00）]