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高層建築施工關鍵技術總結

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近年來超高層建築發展迅速,數百米的高樓層出不窮,國內先後建成了上海環球、廣州西塔、深圳京基100大廈等,都是城市地標性建築。經確定40層以上(高度100米以上)的建築為超高層建築。目前所建超高層高度普遍超過該規定,小編在此主要針對高度200m以上建築的施工工藝進行探討總結。

高層建築施工關鍵技術總結

  一、根據以往的工程例項,超高層建築多設計為框架核心筒結構,根據高度的不同,又主要有兩種:

型別1:內筒為鋼筋混凝土核心筒結構+外筒巨柱,巨柱與核心筒之間鋼樑連線,外筒樓板為組合樓板的形式,如:廣州西塔、上海環球、深圳京基100大廈、廣州東塔,均為該結構形式,高度均在400米以上。

型別2:內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樑連線,樓板為普通的鋼筋混凝土樓板,如:重慶環球、廣州高德、合肥華潤置地永珍城的東、西塔樓。建築高度約在200~400米。

超高層建築的施工涉及到建築施工領域較多的施工技術課題,個人總結主要有以下幾方面:

☆選擇確定合適的施工工藝流程和合理選擇模板、圍護架體系。

☆高強、高效能混凝土、鋼管混凝土等的施工質量控制。

☆垂直運輸裝置的選擇。

☆各專業工程的合理插入施工時間。

☆總承包方涉及的多工序、多工種交叉作業時的管理與協調。

  二、工藝順序的確定

型別1:前述型別1,外框結構為鋼樑的結構形式,適合核心筒牆體豎向結構先行施工,樓板等水平結構滯後施工,外框鋼結構及樑板滯後核心筒結構數層進行施工。鋼樑與核心筒連線採用預埋件焊接耳板的連線形式。核心筒內樑筋需預留套筒,樓板鋼筋可採用預留鬍子筋的形式,區域性錯位、漏埋可採用植筋。外框樓板為組合樓板。

如前述型別1,核心筒先行施工的優點是,能很好解決多工序交叉作業提供工作面問題。核心筒牆體結構為第1個施工作業面;內筒水平結構為第2個施工作業面;鋼結構柱和鋼樑為第3個施工作業面;外框筒組合樓板施工為第4個施工作業面;外側幕牆分段施工形成第5個施工作業面;下部樓層砌築和精裝工程適時插入施工為第6個施工作業面;由此,一座超高層內多道工序可以一同施工,有互相獨立,互不干擾,並且提供多個施工作業面,有利於加快施工進度。

型別2:前述型別2,由於外框筒結構為鋼筋混凝土結構,理論上不適合核心筒先行施工的施工工藝,理由有:(1)、外筒樑板鋼筋需全部同截面斷開,對結構受力效能影響較大,很難徵得設計同意。(2)、普通鋼筋混凝土樓板需支模施工。

結論:前述型別2的超高層結構比較適合採取內外筒一起同步施工的形式。

  三、模板、圍護系統選用

目前,可用於超高層建築施工的模板及圍護系統有:

(1)、爬模系統

(2)、滑模系統

(3)、頂模系統

上述三種模板體系均可用於型別1的核心筒牆體結構先行施工的工藝。(4)、傳統翻模+爬架圍護系統的工藝

該工藝適合型別2內、外筒同時施工的工藝。

爬模系統特點介紹:爬模系統有專業廠家生產,構件設計為標準件,可廠家租賃,使用完畢後廠家可以回收。爬模由下架、上架、附牆掛座、導軌、液壓油缸系統、模板、護欄等組成。爬模的原理是,根據牆體情況,佈置機位,每個機位處設定液壓頂升系統,架體通過附牆掛座與預埋在牆上的爬錐連線固定,爬升時先提升導軌,然後架體連同模板沿導軌爬升。其特點:

(1)、液壓爬模可整體爬升,也可單榀爬升,爬升穩定性好。

(2)、操作方便,安全性高,可節省大量工時和材料

(3)、爬模架一次組裝後,一直到頂不落地,節省了施工場地,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、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操作平臺而浪費材料和勞動力。

(6)、結構施工誤差小,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:爬模系統具有操作簡便靈活,爬升安全平穩,速度快,模板定位精度高,施工過程中無需其他輔助起重裝置的特點。但一般機位較多,整體性不夠好,承載力也不大。以QPM-50型液壓自爬模系統為例,其效能引數如下:

爬模系統的爬升流程(過小於150mm的變截面):

  滑模系統特點總結:

滑模施工工藝在國內始於20世紀40年代,已廣泛應用於鋼筋混凝土的筒壁結構、框架結構、牆板結構。對於高聳筒壁結構和高層建築的施工,效果尤為顯著。

滑模施工技術是混凝土工程中機械化程度高、施工速度快、場地佔用少、安全作業有保障、綜合效益顯著的一種施工方法。

滑模系統目前常見主要用於煙囪、礦井、倉壁等工程施工,也可用於超高層核心筒豎向牆體施工,但由於其施工過程非常緊湊,在混凝土凝固前必須向上滑動模板,混凝土凝固以後則無法滑動,且由於在混凝土凝固前滑動模板,使混凝土結構表面的`觀感和結構的垂直度控制方面有較大困難,個人觀點認為不太適合用於超高層建築核心筒的施工。

  頂模系統背景介紹:

針對超高層建築核心筒施工問題,中建在廣州西塔工程研製並實施了一種新的超高層核心筒施工工藝“頂模系統”。頂模系統採用大噸位、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的承載力的同時,減少支撐點數量,頂模系統的支撐點數量為3~4個,配以液壓電控系統,可以實現各支撐點的精確同步頂升,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勢。

頂模系統組成:主要由:支撐系統、液壓動力系統、控制系統、鋼平臺系統、模板系統、掛架系統六大部分組成。

  頂模系統的優點總結:

(1)、頂模系統適合用於超高層建築核心筒的施工,頂模系統可形成一個封閉、安全的作業空間,模板、掛架、鋼平臺整體頂升,具有施工速度快、安全性高、機械化程度高節省勞動力等多項優點。

(2)、與爬模系統等相比較,頂模系統的支撐點低,位於待施工樓層下2~3層,支撐點部位的混凝土經過較長時間的養護,強度高,承載力大,安全性好,為提高核心筒施工速度提供了保障。

(3)、頂模系統採用鋼模可提高模板的週轉次數,模板配製時充分考慮到結構牆體的各次變化,制定模板的配製方案,原則是每次變截面時,只需要取掉部分模板,不需要在現場做大的拼裝或焊接。

(4)、與爬模相對比,頂模系統無爬升導軌,模板和腳手架直接吊掛在鋼平臺上,可方便實現牆體變截面的處理,適應超高層牆體截面多變的施工要求。

(5)、精密的液壓控制系統、電腦控制系統,使頂模系統實現了多油缸的同步頂升,具有較大的安全保障。

(6)、施工速度快,每次頂升作業用時僅為2~3個小時,模板掛架標準化,隨系統整體頂升,機械化程度高等特點,可創造2-3天/層的施工速度(主要視工程量大小而進度有所不同)。

(7)、頂模系統鋼平臺整體鋼度大,承載力大,平臺承載力達10kN/㎡,測量控制點可直接投測到鋼平臺上,施工測量方便。

(8)、大型布料機可直接安放在頂模鋼平臺上,材料可大噸位(由鋼筋吊裝點及塔吊吊運力而確定)直接吊運放置到鋼平臺上,頂模系統可方便施工,提高效率,減少塔吊吊次,是爬模等其他類似系統所無法比擬的。