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高层施工技术调研报告摘要近几年来，我国各大城市的高层建筑发展蓬勃，一座座高层大厦拔地而起，但随之出现的基础工程技术问题也层出不穷。因为我国高层建筑的大量兴建发展较晚，基础工程的技术理论和经验比较欠缺，因此许多工程技术人员只能在探索中前进。这几年由于技术原因造成的高层建筑基础工程重大事故在国内时有发生，对国家和人民的生命财产造成严重损失。从1056年的中国67米山西应县木塔，到2010年阿拉伯联合酋长国828 米的迪拜塔，建筑结构在不断向高层发展。高层建筑是社会生产的需要和人类生活需求的产物，是现代工业化、商业化和城市化的必然结果。而科学技术的发展，高强轻质材料的出现以及机械化、电气化在建筑中的实现等，为高层建筑的发展提供了技术条件和物质基础。本文主要论述了我国高层建筑结构的现状及发展趋势。高层建筑的起点高度或层数，各国规定不一且多无绝对、严格的标准。它与各个国家和地区的地理环境、地震强度、建筑材料、建筑技术、电梯的设置标准以及防火的特殊要求等很多因素有关。如在美国，24.6或7层以上视为高层建筑；英国为等于或大于24.3；在我国一般8层以上的房屋就需要设置电梯，对10层以上的房屋就有提出特殊的防火要求的防火规范，因此我国将10层及10层以上的住宅建筑与高度超过24的公共建筑和综合性建筑称为高层建筑。从结构受力性态的角度来看,8层以上的房屋,风和地震等水平荷载或作用显得越来越重要，甚至起控制作用，因此高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2002）将10层及10层以上或高层超过28m的钢筋混凝土结构称为高层建筑结构。一、 调研目的一直以来高层建筑都在不断发展和创新，人们赋予它们的名称也各自不一，有的地方叫“商场”，有的称为“广场”，还有的称“中心”，大多叫“大厦”、“大楼”等，这种高层建筑几乎出现在我国无论任何地方任何个城市，主要用于“商业”，“居住”，“办公”等。这些高层建筑的出现不仅是对土地资源的有效利用，也直接缓解了人口对土地需求的压力。所以，高层建筑在我国发展磅礴，一经开始，便已遍地，并且因为高层建筑自身的优势，得到越来越多的人的重视，这些年来，更是受到房地产开发领域的格外重视。但高层建筑因为其一落成，往往要负重百年以上，且一旦有缺陷就很难改造的特性，都直接要求高层建筑的技术必须精之又精，细之又细，并且在不断发展中寻求更好的技术更新和创新。高层建筑在我国得到了空前的发展，尤其是北京、上海及经济发达的城市发展更快。据不完全统计，在全国年竣工房层面积中高层建筑的竣工面积已占10%以上，而且其发展的趋势在不断加快。我公司在长期的建筑工程施工中，虽然积累了丰富的施工经验，但对于高层建筑施工技术尚不成熟，特别是对于16层以上的高层建筑施工方法仍处于陌生阶段。然而，目前全国城市高层建筑工程这么大的建筑市场，公司建筑专业未能介入其中，不能不讲这是公司发展中的一个遗忘之角。因此，作为施工企业，只有瞄准这些带有未来发展方向性的工程项目，以超前的眼光去思考和策划，从人才的引进和培养上，从技术能力的储备上早打算早安排，才会在市场竞争中赢得主动权。凡事预则立不预则废。谁领先站在建筑市场的潮头，紧紧把握建设项目的发展脉搏，谁就掌握了建筑市场的制高点和主动权。其次高层建筑除作为居民住宅外，更多地以作为公共建筑的高层写字楼、科技交流、会议展示、商业康乐为一体的综合建筑出现,单体建筑面积巨大, 具备承揽工程资质的施工企业有限，明显存在可立足之市场空间。极利于创造企业建筑资质晋升所需之业绩。二、创建目标为提高公司建筑施工的技术素质和管理水平，促进公司进行技术积累和技术跟踪，调动广大科技人员和职工研究开发及推广应用施工新技术的积极性，逐步形成使科研成果迅速转化为生产力的施工技术管理新机制，研究和掌握高层建筑施工技术, 计划承揽到高层施工任务并做好承接高层建筑施工的各方面准备。 高层建筑施工技术当前国内外都有成功和成熟的施工工艺，借鉴成熟和成功的先进经验为己所用，是一条花钱少、收益多的发展之路。况且公司施工项目遍布国内外，接触和交流的机会多且广泛，利用该优势收集高层建筑施工技术信息和相关资料，集于公司技术开发部筛选其精华，充入公司先进的经验,作为公司高层建筑施工技术资源储备，以备受用。三、调研的内容及过程 (一)、高层建筑施工特点：高层建筑在建筑、结构、设备、消防等方面与低层、多层建筑在施工技术上有一定的相同之处，但是随着建筑物高度的增加带来施工条件的差异，使得高层建筑与低层、多层建筑在施工技术上有其固有的特点，主要表现在“高、深、长、密”四个方面。1、“高”是指建筑物的层数多、高度高，其工程量大，技术复杂，高空作业多，因此垂直运输、高空安全防护、防火、通讯联络、用水及建筑垃圾的处理等问题就成为主要特点之一。2、“深”是指建筑物的基础埋置深度深，由于高层建筑地下埋深嵌固要求，为了保证其整体的稳定性，一般应有一层至数层地下室，作为设备层及车库、人防、辅助用房等。因此，埋深均在地面以下5 m左右。3、“长”是指建筑物施工周期长，高层建筑的施工工期一般为两年左右，施工周期跨越冬、雨期，要想缩短工期，必须进行合理布置和安排，有周密细致的施工组织设计和施工方案。4、“密”是指高层建筑的施工条件复杂，高层建筑一般建在市区，施工用地紧张，周边环境复杂需要合理安排现场临时设施工程，尽可能减少材料储存量，充分利用商品砼和预制构配件等半成品材料。 (二)、现代高层建筑施工技术特点1.高空作业较多高层建筑的特点之一就是高空作业较多。高层建筑由于其自身的高度高，对建筑材料的需求量大，在施工作业的过程中，有大量的制品、材料、机具设备和建设人员的运输问题需要处理。由于高层建筑层数较高，施工有其本身的特殊性与复杂性，因此在对高层建筑进行施工的过程中，就必须注意做好人员高空安全保护，要对通讯、水电等问题进行及时的、有效的处理，防止建筑材料，人员的坠落，坚决防止一些意外事故的发生2。2.高层建筑工程量大高层建筑往往工程量很大，这些工程项目所涉及的建设单位较多，尤其是在一些复杂的大型的高层建筑施工过程中比如像酒店、办公大楼等，往往采取的是边准备、边设计、边施工的办法，因此这就需要多个部门比如像设计单位、监理单位、施工单位进行经常有效的协调沟通才能够取得满意的结果。3.高层建筑施工周期长高层建筑具有其工程量大、施工复杂等的特点，这些都使得高层建筑的施工周期很长，通常都在两年以上3。但是要想有效缩短工程的建设工期，有效的手段就是在装饰和结构的施工上下功夫，同时针对不同的高层结构设计采取不同的施工方法，这样才能促进高层建筑施工水平的提高和有效降低建筑企业的生产成本。2.目前我国高层建筑中的一些现代施工技术1.钢结构施工技术钢结构施工技术具有如下特点：施工速度快、强度较高、生产制作出来的工业化程度高。安装高层建筑的钢结构通常依赖于大型塔吊，塔吊起重能力越大,钢结构安装效率就会越高。对于使用钢结构的那些高层建筑，往往对焊接、测控、吊装和安装拆除吊装机械等均有较高的要求4。比如高400m的大厦，地下3层，地上95层，主楼中间部分采用的是核心墙和劲性混凝土的筒中筒结构，在外框上面采用全钢结构，然后通过钢梁、斜撑、核心墙来连接32根箱形钢柱，在楼面上铺压型钢板(14104m2)，最后浇混凝土，这样的话结构就很复杂，异型构件、斜撑等就会较多，施工难度加大。这种大厦主要是以钢结构为主体构架，施工过程中就会运用钢结构施工技术。2.逆作法逆作法的施工原理主要是：首先沿着高层建筑的周围地带修砌地下连续墙或地下室轴线或其他支护结构，同时在建筑内部相关位置浇筑中间支承柱或桩，这样在施工过程中底板封底之前就可以承受施工荷载与上部结构的自重；其次，施工地面层相连接的梁、板、楼面结构等则可作刚度较大的地下连续墙支撑；第三，再逐层向下挖土方、浇筑地下每层的结构，直到底板封底。这是由于地面层的楼面结构已完成，所以这时可以进行地上结构的逐层向上施工。综上所述，地上结构与地下结构就可同时施工至整个工程结束。3.整体滑模、爬模法高层建筑施工过程中还经常采取整体滑模、爬模法的方法来施工。滑模有利于保持主体结构的整体性；减少附着、运转、管网铺设等工作；还能节省加设工具、模板装置等费用；减少高空交叉作业，有利于安全、文明施工；使施工速度加快、施工作业面扩大。整体爬模法施工通常在高层建筑筒体结构使用，其方法为：首先配备具有相当高度的大模板，然后用若干个千斤顶借助横梁和支架整体平稳上升到位后再进行校正，浇筑混凝土；当模板下口达到上层楼面的高度时，就可进行水平结构的施工了。1、工程测量控制及设备：(1)、场区轴线平面控制网的布设首先对提供的原始定位桩点进行基本复测，以确保建筑的外轮尺寸及位置符合总平面图的设计要求，不能与拔地规划文件相抵触，经复测合格后，再依据基础平面图采用直角坐标定位放样的方法，测设出建筑物主轴线，作为首级控制，经检查合格后，投测至开挖边坡外易保护、通视、稳定的地方。(2)、高程控制网的布设方法为了给建筑物竖向提供依据、保证施工精度，在场内建立高程控制网，高程控制的建立是根据甲方提供的水准点 进行的。首先应进行复测校核，校核合格后，测设一条附合水准路线，将高程传至基坑边或建筑物外边。引测三个水准点，以此作为竖向施工测量的依据，最后应联测所有水准点，经校核无误后，用红漆标明。建筑物高度超出0.00标高时，沿建筑物周边弹测出+50cm的水平控制线，以此作为标高传递的依据。(3)、高程控制网的精度，为三等水准点的精度，精确至1mm。 高层建筑施工中必须进行沉降观测。 (4)、一般投入测量仪器如表所示：序号仪器名称型号规格1电脑 2全站仪TOPCON GTS601AF/LP2经纬仪J2-D3激光经纬仪J2-JD4水准仪自动安平5塔尺5m,3m6钢卷尺50m,30m7对讲机8电子温控器2、基础工程施工方案高层建筑中的基础是整个房屋结构的重要组成部分。占土建总造价的1/4至1/3。高层建筑常用的基础形式有：片筏基础、箱形基础、桩基础和复合基础。在高层建筑的基础施工中，基坑的开挖是该分部工程施工方案中首先要解决的主要问题，一般常见的有如下几种情况：(1)、放坡开挖，如果基坑深度不太深，周边有足够的空地时，可采用该方式进行施工，主要考虑开挖顺序、运土、地下水排水等方案。(2)、挡土支护，如周边环境不允许开挖采用放坡大开挖时，则应考虑基坑挡土支护方案。挡土部分有：钢板桩加挡板、间隔式灌注桩加钢丝网水泥挡土、地下连续墙、单双排灌注桩挡土等。支护部分有：自立式挡土结构（如重力式水泥土挡墙和加筋水泥挡墙）、锚杆（如预应力锚杆支护技术）、支撑（一般支撑和最新的桩墙内支撑支护技术）、水平拉锚、土钉墙支护技术和逆作法施工等。(3)、桩基础根据工程特点选择合适的桩孔成型机械和成桩工艺。(4)、筏板、箱形或复合基础，这类基础往往都有属于大体积砼的厚大的底板和深地梁等。在确定施工方案时，对大体积砼施工中温度应力和收缩裂缝的监测和控制应给予足够的重视。 (5)、土方施工一般同时涉及到地下降水，首选方案是D=400mm无砂混凝土管大口井降水。亦可采用其他降水方法。3、主体结构施工方案选择高层建筑主体结构有钢筋砼结构、钢结构和钢-砼组合结构等多种形式，这里主要介绍高层建筑主体结构是钢筋砼结构的施工技术。其砼结构的成型最为关键。3.1 模板工程：模板是整个工程施工中的一个关键，模板的设计、加工质量将直接影响施工中的使用和结构质量；模板常用的类型如下几种：a、定型钢大模板由模板公司设计并负责加工，使用完毕可以折价由模板公司回收。一般使用钢板、槽钢及角钢在加工厂加工而成。模板的现场维护由施工使用单位自行完成。定型钢大模板一般应用于地下室墙壁、地面以上的剪力墙和电梯井。圆形或异形柱子也使用专门制作的定型钢模板。 b、散拼竹胶板、多层板或其他合成板模板：多用于楼梯、楼板、挑檐。 c、组合钢模板：调查中发现，仅仅在地下施工阶段使用，如墙体与柱子联体、地下室墙壁，而且使用组合钢模板的工程影响申报有关创优。3.2 钢筋工程施工方法：涉及弯曲、制作。钢筋的接头有钢筋焊接、闪光对焊、电渣压力焊、套筒挤压连接、辊压直螺纹套筒连接、锥螺纹连接接头等，另外还涉及到预应力钢筋混凝土工程等。新型钢筋机械连接接头使用的施工机械，均由对应厂家提供，并同时免费提供施工前技术工人的上岗培训； 除锥螺纹连接接头施工工艺外，其他接头工艺和预应力施工工艺我们均已经掌握并能很好的运用。 3.3 混凝土结构工程施工：混凝土通常采用商品混凝土，使用泵车或地泵泵送，或使用大型自动控制混凝土搅拌站现场搅拌，亦使用地泵泵送混凝土；泵送混凝土除直接使用泵车外均配置布料机；混凝土强度等级常见的为C15C55之间。若是高强混凝土基本采用商品混凝土。 3.4 砌体工程、屋面工程以及装饰工程（抹灰涂饰、门窗、楼地面、幕墙等），一般属于常规施工，此不累述。4、脚手架工程：最常用的高层建筑施工脚手架由如下几种：4.1 外挂架：结构施工采用，与模板配套使用。 4.2 导轨式爬升脚手架：爬升方式为整体升降。外铺以密目阻燃安全网实行外封闭施工，确保支模、绑扎、浇筑、拆模等施工作业安全。爬架的组装： 要求在搭设的操作平台上进行。平台面应低于楼层面300400mm，在空中 搭设平台时，平台应有安全防护。 爬架的安装质量关键在第一步架，必须认真对待。首先选择安装起始点，一般以爬升机构位置不易调整的地方作为架子安装起点。按照设计位置放好提升滑轮组件，使提升滑轮组正对建筑物，确定与提升滑轮组相邻的立杆位置并与提升滑轮组联结，以此为起点向一侧或两侧顺序搭设底部架，底部架有23层横杆。底部架搭设完成以后，对架子进行调整，要求横杆的水平偏差小于1/400L，立杆的垂直度偏差小于1/500H，架子纵向的直线度（直线搭设的脚手架）偏差小于1/200L。当调整好后，将碗扣接头接紧。4.3 另外，高层建筑施工还要结合工程特点进行脚手架、安全防护方案的选择和计算。提高新型脚手架的应用比重。积极慎重的推广整体爬架和悬挑式脚手架，开发低合金钢管脚手架，以逐步取代普通钢管脚手架。5、电气、智能建筑、给排水、通风空调：属常规施工方法，其难度明显小于复杂的工业厂房相关施工内容，此不累述。6、高层施工中的通讯联络：一般使用对讲机，这是最为经济的区域性联系方法。7、主要施工机械：目前国内高层建筑施工采用的垂直运输设备和机械主要有：施工电梯、塔吊、砼泵和快速提升机等。施工机械的数量和型号应根据服务面积、建筑高度、进度要求、机械供应条件和施工单位的技术力量等确定。 一般常用施工机械汇总加下表：序号机械或 设备名称型号规格功率用于施工部位1塔吊QTZ501545KW主体施工H3/36B90KW主体施工2人货电梯SCD200/200J30KW装修施工3消防泵XBG10/15-BOG/511KW主体、装修施工4砼输送泵HBT80110KW主体施工5装载机ZL50回填土6钢筋调直切断机GJ6-4/85.5KW主体施工7钢筋切断机GJ5-4010KW主体施工8钢筋弯曲机GW-404KW主体施工19直螺套丝机GSJ-404KW主体施工10电焊机GB/T7834-9538KVA主体、装修施工11真空吸水机HZX-60A4KW主体施工12木工圆锯MJ1052KW主体施工13木工电刨MB503A3KW主体施工14平板振动器1.5KW主体施工15插入式振捣棒30、50m1.1KW主体施工8、季节性施工：根据具体情况编制冬、雨季高层建筑施工措施或方案。9、高层建筑施工安全技术：高层建筑在施工中除了遵守一般建筑安装工程的安全操作规程外，还应根据高层施工的特点编制安全技术措施。（三）高层建筑施工中存在问题和完善措施1.高层建筑施工过程中的存在问题(1)对操作人员缺乏专业的理论培训通常情况下，目前的建筑工人往往是农民工，他们大多缺乏专业的理论知识，他们所采用的作业方式大多也是传统作业法。在很多方面传统的作业方式根本不符合监理和业主的要求，为此常常造成工程的返工率高的问题，最后导致工期的延长，原料的严重浪费。由于缺少专业的理论知识，还会对原料合格情况管理不科学，把关不严，这样也会造成很大浪费，严重影响到工程质量和施工进度，最后给公司造成较重的经济损失，影响信誉。(2)重建不重管的问题工程项目施工过程中，管理人员和操作人员都未切实按照操作规程和规章制度来进行施工。他们仅仅是把技术规范或规章制度，标语式地挂在墙上，大搞形式主义，走过场。管理人员也没有认真履行职责，所以操作人员常常违章操作，最后导致事故的发生，这是由于他们没有严格按照施工程序，为所欲为，最后影响了工程的质量。2.高层建筑施工技术的完善措施(1)优化施工管理，重视人才作用质量管理作为施工管理的根本，它能保证工程质量，实现工程目标，所以要重视施工管理的水平，对此我们应建立合理的施工管理体系，不断提高管理人员的自身素质7。组织者要对管理人员的基础理论、专业知识进行经常培训，同时要注意人才的引进，做好人才储备和开发，这样才能持续发展，才能保证工程质量，促进业务发展。目前高层建筑正在大规模地发展，新工艺、新材料、新技术的不断涌现，结构复杂程度也在增加，装修要求也不断提高，因此对技术管理要求也不断提高。因此做好高层建筑的施工工作就显得更加重要，所以我们要不断完善、总结施工管理经验，让这些经验继续在高层建筑施工中起到作用(2)认真落实规章制度、技术规范组织管理人员要完整、全面地提高工程的合格率，要重视施工过程中的每一个细节、每一道工序，避免任何可能造成隐患的因素存在，同时对工程的各个部分要责任到位，分工明确，比如钢筋工程、土方工程、混凝土工程、砌体工程，都需要专人负责，这样可防止因分工不明导致的管理不到位、责任混乱的情况发生。四、实现途径 1、通过跟踪设计单位、新兴城市、老城改造和高新技术开发区以及其他各方面的工程信息，展开经营攻势；2、与其他同等资质的单位组成联合体承揽工程；3、从工程总承包设计院处承揽工程；4、继续跟踪国内外高层施工方面的技术信息。 5、实施计划：a、2014年主要进行高层建筑施工技术的调研、总结经验、信息跟踪和施工准备工作。b、2014215年争取承建12个中高、高高层建筑工程项目施工。c、总结、改进、提高到一个新的阶段，扩大市场份额，争取在同行业中属领先地位。参考文献：1. 国家标准. 混凝土结构设计规范 (GB 50010-2002).北京：中国建筑工业出版社，20022. 行业标准. 高层民用建筑钢结构技术规程（JGJ 99-98）.北京：中国建筑工业出版社，19983. 梁兴文、史庆轩、童岳生编著钢筋混凝土结构设计北京：科学技术文献出版社，19994. 中国建筑科学研究院建筑结构研究所 主编. 高层建筑结构设计. 北京: 科学出版社，1985年5. 包世华，方鄂华. 高层建筑结构设计（第二版）.北京：清华大学出版社，1990