文/賀子奇、溫森 河南大學(xué)土木建筑學(xué)院 河南 開(kāi)封 475004

高層建筑工程的施工特點(diǎn)及施工技術(shù)分析

文/賀子奇、溫森 河南大學(xué)土木建筑學(xué)院 河南 開(kāi)封 475004

隨著時(shí)代的發(fā)展與社會(huì)的進(jìn)步，城市化進(jìn)程不斷加快。但是土地面積日趨緊張，為了有效解決這一問(wèn)題，高層建筑日益增多。高層建筑工程施工與普通建筑工程施工有著明顯的不同，因其高度原因使得高層建筑必須更加注重抗震性能與穩(wěn)定性等安全因素，這就使得其施工特點(diǎn)與施工技術(shù)需要受到更多的關(guān)注。論文結(jié)合筆者研究，分析了高層建筑工程的施工特點(diǎn)以及其施工技術(shù)分析。

高層建筑工程；結(jié)構(gòu)；特點(diǎn)；施工技術(shù)

城市化的深入發(fā)展使得土地資源日趨緊張，為了緩解用地矛盾，充分利用空間，高層建筑不斷發(fā)展。尤其是我國(guó)人口較多，高層建筑工程的開(kāi)發(fā)與興建有效地緩解了我國(guó)日益嚴(yán)峻的人口居住問(wèn)題。從另一個(gè)方面說(shuō)，高層建筑的發(fā)展也使得高層建筑工程結(jié)構(gòu)類(lèi)型不斷豐富，復(fù)雜的結(jié)構(gòu)在滿(mǎn)足人們不同需求的同時(shí)也導(dǎo)致施工難度不斷增加。高層建筑因高度原因，必須對(duì)其自身的抗震性能、穩(wěn)定性等加以關(guān)注。如果對(duì)高層建筑工程結(jié)構(gòu)施工特點(diǎn)沒(méi)有過(guò)多了解，必然影響工程施工的質(zhì)量。所以，當(dāng)前時(shí)期探討高層建筑工程結(jié)構(gòu)施工特點(diǎn)及施工技術(shù)具有重要意義。

一、高層建筑工程施工的特點(diǎn)分析

（一）技術(shù)要求高

因?yàn)楦邔咏ㄖY(jié)構(gòu)施工主要材料為現(xiàn)澆鋼筋混凝土，為了保證建筑的性能就必須將重點(diǎn)放在鋼筋連接、結(jié)構(gòu)可靠性、模版的制作加工以及混凝土質(zhì)量等幾個(gè)方面。與此同時(shí)，施工過(guò)程中對(duì)于建筑防水、建筑消防、建筑裝修等環(huán)節(jié)的技術(shù)要求也十分高。這一點(diǎn)建議和第二點(diǎn)合并，縮寫(xiě)。

（二）施工環(huán)節(jié)多

高層建筑樓層較多，因此在進(jìn)行施工時(shí)要考慮的因素也多，且十分復(fù)雜。在施工環(huán)節(jié)隨著樓層的不斷升高，其施工難度也逐步增大。尤其是高空作業(yè)時(shí)更是要關(guān)注較多的環(huán)節(jié)，對(duì)于建筑材料、施工機(jī)械、安全管理以及人員素質(zhì)等方面有著較高的要求。這些環(huán)節(jié)無(wú)不影響著高層建筑工程結(jié)構(gòu)施工的質(zhì)量。

（三）地基埋藏深

鑒于高層建筑樓層多的原因，為了保證高層建筑工程的穩(wěn)定性與可靠性，就必須通過(guò)測(cè)量，從而精確地基的埋藏深度。也正是因?yàn)槿绱?，高層建筑低?jí)埋藏深度也較普通建筑工程深，其地基深度一般為建筑高度的十二分之一。

（四）工程量大，工期長(zhǎng)

高層建筑工程結(jié)構(gòu)施工龐大且復(fù)雜，再加上其施工環(huán)節(jié)所涉及的內(nèi)容也多，施工時(shí)往往需要多個(gè)項(xiàng)目同時(shí)進(jìn)行，所以說(shuō)高層建筑工程結(jié)構(gòu)施工一般工程量非常大。與此同時(shí)，正是因?yàn)槠涔こ塘看蟮脑?，決定了其施工工期比普通建筑工程結(jié)構(gòu)施工更長(zhǎng)。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)表明，即便是最簡(jiǎn)單的高層建筑，其工期也要長(zhǎng)達(dá)兩年之久。

二、高層建筑工程結(jié)構(gòu)施工技術(shù)探究

（一）地基基礎(chǔ)施工技術(shù)

我國(guó)地域面積廣，因此各地地質(zhì)條件也不盡相同。地質(zhì)條件的千差萬(wàn)別導(dǎo)致了在進(jìn)行高層建筑工程結(jié)構(gòu)施工時(shí)必須根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件采取有針對(duì)性的地基基礎(chǔ)施工技術(shù)。在施工時(shí)，如果施工地地質(zhì)復(fù)雜，持力層深但是地基埋藏深度較淺的狀況，就必須使用樁基礎(chǔ)技術(shù)。但是為了控制成本，保障施工效果，樁基礎(chǔ)也可以采用鋼筋混凝土樁。地基基礎(chǔ)施工離不開(kāi)開(kāi)挖與支護(hù)，需要在施工過(guò)程中針對(duì)具體情況制定出詳細(xì)的開(kāi)挖與支護(hù)方案，并且需要及時(shí)的排水?；旧匣由疃瘸^(guò)5米的高層建筑項(xiàng)目，必須在專(zhuān)家論證的基礎(chǔ)上進(jìn)行施工。施工要經(jīng)過(guò)封層填土的方式進(jìn)行換土墊層，然后通過(guò)夯實(shí)碾壓確保地基基礎(chǔ)土壤的固化，隨后澆筑混凝土，實(shí)現(xiàn)土壤固結(jié)，保證施工的質(zhì)量。

常見(jiàn)建筑地基施工方法主要有注漿法和強(qiáng)夯法，下面進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

1、注漿法。采用該方法施工時(shí)，由于硅化加固的土層是厚度為1米的不加固土層，容易出現(xiàn)漿液上冒的現(xiàn)象。為了避免這一現(xiàn)象的發(fā)生，可以使用打灰土層或夯填素土的方法。一般情況下，灌注漿液的壓力應(yīng)控制在0.8-1.0mpa（終）和0.2-0.4mpa（始）范圍內(nèi)。在對(duì)土的加固程序中，一般堅(jiān)持自上而下的原則。另外，還要經(jīng)常抽查漿液的配比及性能指標(biāo)、注漿孔位、孔深、孔徑等，并對(duì)已注漿的孔進(jìn)行標(biāo)記，注明時(shí)間。此外，在施工過(guò)程中，要特別注意避免漏孔現(xiàn)象的出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)，必須立即停止注漿，并著手調(diào)查產(chǎn)生的原因，調(diào)整注漿參數(shù)。

2、強(qiáng)夯法。采用強(qiáng)夯法時(shí)，首先務(wù)必要進(jìn)行精確的測(cè)量和定位，繪制精確的夯點(diǎn)布置圖，并對(duì)每一個(gè)夯點(diǎn)位置進(jìn)行標(biāo)注，之后采用推土機(jī)進(jìn)行預(yù)壓2-3遍直到場(chǎng)地平整。如若施工所在地有著較高的地下水水位，則應(yīng)采取相應(yīng)的對(duì)策降低地下水位，或者在表妹鋪設(shè)0.5-2.0m厚的砂石墊層，以防止孔隙水壓的產(chǎn)生或設(shè)備的下壓。其次，采用分段施工的方式，按照“以一邊向另一邊、以邊緣夯向中央”的順序，每次夯完，都需要使用推土機(jī)對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整，之后在進(jìn)行下一次的夯擊，最終完成相應(yīng)的地基施工。

（二）結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層施工技術(shù)

高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)分為四層，即頂層、轉(zhuǎn)換層以上的標(biāo)準(zhǔn)層以及轉(zhuǎn)換層和轉(zhuǎn)換層以下的標(biāo)準(zhǔn)層。為了保證施工的質(zhì)量，在轉(zhuǎn)換層施工前需要借助高科技測(cè)量?jī)x器測(cè)量高層建筑主樓的垂直度，然后按照布置網(wǎng)的布置形式將整個(gè)施工內(nèi)容顯示出來(lái)，便于轉(zhuǎn)換層施工的有序進(jìn)行。因?yàn)楦邔咏ㄖ奶攸c(diǎn)，導(dǎo)致了高層建筑結(jié)構(gòu)往往下部結(jié)構(gòu)受力加大而上部受力較小。出于高層建筑工程功能性的需求，高層建筑下部一般設(shè)置為大空間，而上部多布置為小空間。有鑒于此，要想保證高層建筑的穩(wěn)定性與安全性，就需要在高層建筑下部使用框架結(jié)構(gòu)，而上部使用剪力墻結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)換層則是上述結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部分，決定了整個(gè)高層建筑的抗震性能。

在轉(zhuǎn)換層施工過(guò)程中，需要采用多種技術(shù)確保轉(zhuǎn)換層下半部分的剛度，比如增強(qiáng)落地墻的厚度或增大筒體。此環(huán)節(jié)必須嚴(yán)控混凝土施工的質(zhì)量，如果有必要還可以在轉(zhuǎn)換層周?chē)O(shè)置框架、剪力墻或者在樓梯間設(shè)置筒體結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，為了保證轉(zhuǎn)化層性能的良好，還可以降低轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)的剛度，如減少墻體厚度、不落地剪力墻等。

1、鋼筋混凝土轉(zhuǎn)換層鋼筋工程施工

在鋼筋混凝土轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)中，由于轉(zhuǎn)換構(gòu)件含鋼量大，主筋長(zhǎng)，布置密，在梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋過(guò)度集中，因此正確的翻樣和下料，采用合適的連接形式和合理安排鋼筋就位次序是鋼筋施工的關(guān)鍵。

（1）鋼筋的翻樣和下料。在進(jìn)行鋼筋翻樣之前，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)文件及相關(guān)說(shuō)明，讀懂設(shè)計(jì)圖紙，掌握相關(guān)規(guī)定，設(shè)計(jì)好鋼筋之間的避讓和穿插，對(duì)設(shè)計(jì)的尺寸和綁扎的次序進(jìn)行確定，并安排有專(zhuān)人進(jìn)行相應(yīng)的質(zhì)量監(jiān)督。

（2）鋼筋連接。由于轉(zhuǎn)換層鋼筋量大，較為密集，因此要對(duì)鋼筋之間的連接方式進(jìn)行精心的設(shè)計(jì)，目前主要采用的主筋連接方式為鐓粗直螺紋套筒連接、冷擠壓套筒連接等連接方式，在設(shè)計(jì)施工時(shí)應(yīng)合理根據(jù)設(shè)計(jì)成本、工期和施工質(zhì)量等進(jìn)行選擇。

（3）鋼筋的綁扎與固定。鋼筋的綁扎和固定是轉(zhuǎn)換層施工質(zhì)量的重要保證，當(dāng)轉(zhuǎn)換梁厚度較大或高度較高時(shí)，應(yīng)制作合適的永久性或臨時(shí)性支架系統(tǒng)，以便鋼筋綁扎和固定的質(zhì)量，確保轉(zhuǎn)換層的施工質(zhì)量。

2、轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的模板支撐系統(tǒng)

轉(zhuǎn)換層施工中最常用的三種模板支撐方案，分別為落地支撐法、疊合梁原理法和吊模法。其中落地支撐法的綜合工程造價(jià)相對(duì)較高，且要求每層有支撐對(duì)應(yīng)，施工質(zhì)量與操作工人的技術(shù)水平直接相關(guān)，安全性難以保證，后期模板支拆量較大，工期較長(zhǎng)。疊合梁原理法的綜合工程造價(jià)相對(duì)較低，但質(zhì)量不易得到控制，安全性也難以得到保證，而且工期相對(duì)較長(zhǎng)。吊模法操作簡(jiǎn)便，模板的安裝容易操作，具有很好的便捷性，且具有很好的安全性，施工質(zhì)量可以得到很好的控制。在施工中只需一次性支模，不需要支撐，工期大大減少，目前在施工中得到廣泛的應(yīng)用。

（三）鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)細(xì)分的話(huà)又可分為高層重型鋼結(jié)構(gòu)、剛和混凝土結(jié)構(gòu)以及大跨度空間結(jié)構(gòu)施工技術(shù)等。高層建筑核心墻內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)柱至少應(yīng)不少于24根。焊接時(shí)應(yīng)采用科學(xué)、先進(jìn)的焊接工藝，比如二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊。焊接方法也較多，比如立焊、斜立焊等。焊接時(shí)要保證焊接縫的整潔，保障焊接的效果與質(zhì)量。鑒于鋼結(jié)構(gòu)的性質(zhì)，在施工時(shí)必須重視鋼結(jié)構(gòu)的防火施工。另外，鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)離不開(kāi)大型塔吊，所以塔吊的吊裝、連接與測(cè)控也是鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的關(guān)鍵，為了提高效率可以使用一機(jī)多吊或分區(qū)吊裝的形式。尤其是要注意的是，在鋼結(jié)構(gòu)施工的過(guò)程中要注意鋼柱的安裝方法。在其加工時(shí)應(yīng)該將連接耳板設(shè)置在鋼柱兩端，然后將上節(jié)鋼柱對(duì)準(zhǔn)下節(jié)鋼柱的定中心線對(duì)齊。然后通過(guò)焊接與螺絲進(jìn)行固定。只有上述固定工作完成后才能進(jìn)行下一環(huán)節(jié)的安裝。

1、鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)

（1）手工電弧焊。手工電弧焊設(shè)備簡(jiǎn)單，操作靈活方便適用于各種位置的焊接；但生產(chǎn)效率低，質(zhì)量較差。一般用作鋼結(jié)構(gòu)高層建筑的焊縫打底；是在現(xiàn)場(chǎng)焊接中倍廣泛采用的一種焊接技術(shù)。焊縫的起頭部分往往容易出現(xiàn)氣孔、未熔透、寬度不夠和焊縫堆積過(guò)高等缺陷，為了避免和減少這種現(xiàn)象，應(yīng)該在引弧后稍將電弧拉長(zhǎng)，對(duì)焊縫端頭進(jìn)行適當(dāng)預(yù)熱，并且多次往復(fù)運(yùn)條達(dá)到熔深和所需要寬度后再調(diào)到合適弧長(zhǎng)進(jìn)行正常焊接。焊縫接頭的好壞，直接影響焊縫外觀成型和焊縫質(zhì)量。必須準(zhǔn)確掌握接頭部位，如過(guò)于推后，會(huì)出現(xiàn)焊肉重疊高起現(xiàn)象；反之，又會(huì)出現(xiàn)脫節(jié)凹陷。街頭一般是弧坑前約15mm處引弧，然后移動(dòng)到原弧坑位置進(jìn)行焊接。用酸性焊條時(shí)引燃電弧后可稍拉長(zhǎng)電弧，待移到原弧坑位置時(shí)再壓低電弧；用堿性焊條時(shí)電弧不能拉長(zhǎng)，否則易出現(xiàn)氣泡。焊縫收尾時(shí)應(yīng)保持正常的熔池溫度，做無(wú)直線移動(dòng)的橫擺點(diǎn)焊動(dòng)作，逐漸填滿(mǎn)熔池后再將電弧拉向一側(cè)熄弧。每條焊縫結(jié)束時(shí)必須填滿(mǎn)弧坑。過(guò)深的弧坑不僅會(huì)影響美觀，還會(huì)使焊縫收尾處產(chǎn)生縮孔、應(yīng)力集中。為了填滿(mǎn)弧坑一般采用以下3種操作方法：畫(huà)圈收尾法、反復(fù)斷弧收尾法和回焊收尾法。

（2）CO2氣體保護(hù)焊。CO2氣體保護(hù)焊是利用CO2氣體為保護(hù)氣體，以焊絲與焊件之間產(chǎn)生的電弧熱來(lái)融化金屬，并與焊絲形成焊縫的一種電弧焊方法。平焊和橫焊：一般有左向和右向焊兩種操作方法。左向焊法，噴嘴不會(huì)擋住視線，可以清楚看到熔池和焊縫，便與看見(jiàn)焊縫的成形，熔池手電弧的沖擊作用較小能得到較大的熔寬，焊縫成形比較美觀，所以左向焊法應(yīng)用比較普遍；右向焊法，氣體的保護(hù)效果較好，但因焊絲指向熔池，電弧對(duì)熔池有一定的沖擊作用，如果操作不當(dāng)會(huì)影響焊縫成形。平焊多采用左向法，橫焊常采用右向法，平角焊和搭接焊采用左焊法和右焊法都可以。

2、鋼結(jié)構(gòu)的安裝

在水平方向上，從中間的節(jié)間開(kāi)始安裝，將一個(gè)節(jié)間的柱網(wǎng)視為為一個(gè)安裝單元，分別先安裝柱，然后再安裝梁，逐步向四面擴(kuò)展。

在垂直方向進(jìn)行由下至上的安裝，并分層次安裝次要構(gòu)件。

筒體結(jié)構(gòu)一般遵循為先內(nèi)筒后外筒的安裝順序，對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)則是采用全方位對(duì)稱(chēng)安裝。如果有鋼筋混凝土內(nèi)筒體的結(jié)構(gòu)，應(yīng)先澆筑筒體。

（1）所有在地面經(jīng)行拼裝的構(gòu)件必須要設(shè)置拼裝架進(jìn)行組拼，對(duì)于易變形的構(gòu)件首先需要經(jīng)行加固，組拼后的尺寸必須經(jīng)過(guò)校核，無(wú)誤后才可進(jìn)行安裝。

（2）鋼柱平運(yùn)，兩點(diǎn)起吊，安裝一點(diǎn)立吊。鋼梁用特制吊卡兩點(diǎn)平吊或串吊。

（3）鋼構(gòu)件的零件及附件應(yīng)隨構(gòu)件一并起吊，對(duì)尺寸、質(zhì)量較大的節(jié)點(diǎn)板，應(yīng)用鉸鏈固定在構(gòu)件上；鋼柱上的爬梯，大梁上的輕便走道也應(yīng)固定在構(gòu)件上。

（4）每個(gè)流水段一節(jié)柱的全部鋼構(gòu)件安裝完畢并驗(yàn)證合格后，方可進(jìn)行下一步流水段的安裝。

（5）在安裝前、安裝中和竣工后都要檢測(cè)工程質(zhì)量。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高層建筑以及超高層建筑日益成為城市房屋建筑工程的首選，其在解決人口居住矛盾方面發(fā)揮著重要的作用。高層建筑工程結(jié)構(gòu)施工與普通建筑結(jié)構(gòu)施工有一定區(qū)別，高層建筑工程結(jié)構(gòu)施工特點(diǎn)主要表現(xiàn)在施工環(huán)節(jié)多、地基掩埋深度大、工程量大以及工期較長(zhǎng)，并且對(duì)于施工技術(shù)有著較高的要求。有鑒于此，為了保證高層建筑的抗震性能，施工單位及施工人員在施工時(shí)必須充分分析上述特點(diǎn)，利用先進(jìn)的施工技術(shù)確保高層建筑工程結(jié)構(gòu)施工的順利進(jìn)行，從而為我國(guó)城市化發(fā)展與建筑業(yè)繁榮做出應(yīng)有貢獻(xiàn)。

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