超高层建筑施工难点分析及施工要点讲解

随着建设科技的发展,超高层建筑的应用越来越广泛,然而由于建设超高层建筑的难度较大,在实际施工中有诸多难点须解决。

工程难点

施工顺序

(1)超高层施工时,应按先塔楼后裙楼的顺序施工,施工方法选择须结合场地平面布置考虑。

(2)合理划分流水段,如采用劲性钢骨柱,普通现浇楼板的框筒或框剪结构可按标准层结构进行统一分段,施工时可同时逐层进行楼板与剪力墙施工;布置核心筒的建筑在划分流水段时须“先核心,后外围”,以确保结构安全。

垂直设计

(1)如考虑建筑整体使用空间广阔,可以采取“单核”模式,将电梯、楼梯、设备间等服务用房在平面中央集中,提高建筑内部的通畅感。

(2)如建筑内部设计普遍采用智能化,建筑内部复杂程度增加,将占用更多的设备空间及其他配套设施,同时为避免后期装修、运维等增加更多的内部配件,可采取“多核”模式,分散配置,在满足建筑设备使用的基础上,增加可调节性。

电梯布置

(1)电梯在超高层建筑中发挥的作用远大于一般建筑,且关乎使用安全与居住体验。由于电梯的增加或改型在建筑竣工后难以实现,故须在设计阶段做好把控,结合核心筒的位置考虑电梯布置。

(2)应加强局部电梯的综合运用,采用微机电梯控制系统,增加多部电梯之间的协调效果,避免不必要的空梯运行,提高运送效率与运输能力。

塔吊选型

根据现场平面布置与构件的截面尺寸合理配置塔吊,确定构件分节,明确分节后构件数量(即吊次)对进度的影响;计算分节后的焊接成本增量;考虑现场运输供应能力与成本。此外,还须分析高空吊装超重构件时的容绳量,做好吊重分配,提升吊装效率。

混凝土泵送

(1)由于超高层建筑所需混凝土量大,强度高,泵送距离长,泵送时间久,故须控制高强度等级混凝土水灰比,逐车检测坍落度、扩展度、入模温度,减少裂缝的产生。

(2)泵送时应选择料斗容量小但输送压力大的泵车,缩短混凝土在泵管经过的时间,且应根据层高合理选择承压泵管。 

(3)适当添加外加剂,通过控制外加剂的含量,在不影响混凝土浇筑与强度等级的前提下,尽量提高其流动性。

管道施工

(1)垂直管道配管前须精密测量,避免因超高层建筑层数多导致逐层累计误差过大。

(2)由于超高层建筑的施工难度大,不同管道承压能力不同,管道系统试压冲洗应分层分系统进行。 

(3)应分两次进行消防喷淋支管的安装,分别为吊顶施工前与装饰吊顶龙骨时穿插安装。

(4)各专业管道安装完成后,须再次复核安装位置、安装标高、构件连接等是否规范,验证无误后方可配管。

注意要点

01施工部署

1.施工顺序

施工顺序上,应该采用先塔楼后裙楼的安排,在场地狭小的前提下,为了便于平面布置,裙楼地下室宜采用逆作法施工。

流水分段上,对于劲性钢骨柱、普通现浇楼板的框筒或框剪结构,楼板与剪力墙同时逐层施工,所以可以按标准层结构统一整体分段,对于核心筒剪力墙-外钢柱组合楼板的框剪结构,应按先核心筒,后外框的顺序组织流水施工,各分项工程的先后顺序为:核心筒劲性钢柱→核心筒剪力墙→筒外钢柱→钢框架梁→楼板施工,每个工序相差3层。

2.电梯布置

施工电梯布置上,超高层项目交叉作业较多,主体、砌筑、装修会同时施工,所以电梯需求量较大,虽核心筒内不是必须布置直达核心筒作业面的电梯,但如果全部布置在建筑物外侧的话,又会影响幕墙施工进度,所以最好是建筑内外同时布置,并以高区、低区或停层区分。电梯宜从地下室生根,可以解决电梯减震器的高度影响,便于上下料,但是应做好未封闭地下室的排水工作。

另外,不管采用何种部署,核心筒内的楼梯必须逐层跟上,作为消防通道保持畅通。

3.塔吊选型

塔吊选型上,钢构件的截面尺寸和结构布置为关键控制因素,欲选塔吊先确定构件分节,构件分节考虑3点。

(1)分节后的构件数量(即吊次)对工期的影响或与其他工艺时间的匹配。

(2)分节后的焊接量对钢结构安装带来的成本增加。

(3)运输车辆的长度限制和场内场地限制。

在这些问题确定后,可初步选择塔吊型号,另外必须考虑在塔吊位于高空吊装超重构件时的容绳量问题,容绳量的不足导致塔吊不能在高倍率的状态下工作,会严重影响吊重。

02混凝土施工

1、核心筒超厚墙体高强度等级混凝土裂缝控制

(1)合适的水灰比控制裂缝。

(2)适当的外加剂保证泵送,逐车检测坍落度、扩展度、入模温度。

(3)养护过程注意保温,建议采用导热系数低的木模。

2、超高层泵送混凝土

泵车选择料斗容量小但输送压力大的型号;泵管选择专用高压泵管,为了节约成本,低层施工时可不投入高压泵管,只采用普通泵管,待输送高度达到一定高度时,再用高压泵管替换;截止阀布置在正负零位置,防回流冲击弯头每30层布置一次。

3、高性能混凝土对泵送性能及外加剂如何控制

坍落度、扩展度为考量混凝土流动性、和易性的指标,个人认为坍落度应在220mm以上,扩展度应该在600mm以上。外加剂为适量减水剂,宗旨为提高流动性。

4、钢管混凝土浇筑方案选择

钢管混凝土分压力注浆和塔吊吊浇两种方案,压力注浆施工工艺复杂,但是浇筑速度较快,且能保证质量,适合截面较小、根数较多的项目采用;塔吊吊料斗,施工简单,但是危险性较大,质量难以保证,占用塔吊,适合单根截面较大且根数较少的情况。总体来讲,采用压力注浆还是要优越一点。

03模板及支撑体系

1、铝模使用的优缺点、应注意的事项以及劳务承包方式等

优点:施工速度快、成型质量好、周转次数多、损耗低、支撑体系简单。

缺点,一次性投入大、不适合高强度等级混凝土的保温养护裂缝控制。

铝模适合在标准层结构简单、标高变化不大、特殊功能房间少的情况下使用,采用专业队伍单独分包的方式。

2、爬模施工过程中的注意要点及承包方式

防高空落物为重中之重,其他的注意要点包括:操作平台的设计及安全性考虑、爬升装置的维修保养、爬轨防变形及数量上的富余量考虑、变截面爬升或倾斜爬升时的爬锥位置计算、爬锥的预埋及挂座的拆除。

承包方式采用主体劳务施工,爬模厂家技术指导。

04钢结构

1、钢结构复杂构件深化设计、钢筋与钢结构连接节点的优化方案、水平钢结构与混凝土核心筒连接节点优化方案

钢结构复杂构件的深化设计除考虑分节重量、安装标高、吊装措施、焊接措施、栓钉及防腐涂装由厂内施工或现场施工等问题之外,主要应考虑钢筋与构件交叉的问题及箍筋绑扎的简化问题,在设计方同意的前提下可采用以下几种方式进行节点处理:设置穿筋孔使钢筋通过,焊接套筒或连接钢板与受力钢筋形成连接,在构件上焊接带孔的钢板与非受力钢筋形成不需施焊的挂钩连接。

2、混凝土核心筒与外框钢柱之间的变形差控制要点

对于确实有必要进行变形差控制的项目,应预先模拟计算变形量,然后在施工过程中,通过实际测量来验证预测数值的有效性,并对后期的施工做出适量调整。需要注意的问题是,结构竖向变形量在高度上不是均匀分布的。

3、伸臂桁架及环臂桁架施工工艺及控制要点

适当位置的起拱,从下到上、从固定端到非固定端的分片施工顺序,能起到支撑作用的结构跟进,能减少焊接应力并选择合理焊接顺序及工艺,确定临时支撑结构的卸载时间,保证空间定位测量的准确性。

4、钢板墙施工控制要点

钢板墙的吊装、垂直度控制为施工控制要点。由于钢板墙的阻断效果,使墙体模板对拉丝杆的精确定位及墙体箍筋施工都产生了一定困难。

05其他事项

1、超高层如何控制测量误差,测量仪器的配置要求

根据施工经验,超高层的测量施工工作并不难,首先应保证施测平台,随楼层墙体同时施工的楼梯休息平台是很好的选择。配备垂准仪(控制点的竖向传递)、经纬仪(楼层控制线的施测)、全站仪(外框钢结构的施测)、水准仪(标高控制),各仪器精度没有特殊要求,与普通高层施工一致。值得注意的是,由于GPS不能提供高精度及稳定性,所以不建议采用。

2、冷凝水设计

(1)最好采用上、中、下3个独立的循环水体系,因为混凝土内部温度会因深度不同而不同,且峰值区会逐渐上移,所以这样更加便于根据实测的混凝土内部温度,来控制各层的循环水量,控制内部温差。

(2)如果采用S形支管的话,进出水口应该具有互相转换的功能,即由于循环水带来的热量转移效果,应该在下部混凝土温度高时,采用低位入水口,上部混凝土高时,采用高位入水口,才有利于减小混凝土内部温差。

新技术应用

多吊机廻转平台

应用案例:成都绿地中心

该平台由支撑顶升系统、廻转驱动系统、钢桁架平台系统和塔机组成。塔机置于廻转平台系统上,依托平台廻转驱动系统可进行360°圆周移位,实现塔机吊装范围对超高层建筑的360°全覆盖,并可根据吊装需求选择大小级配的塔机进行合理配置,充分利用每台塔机的工作性能,节省30%~40%的费用支出。平台支撑顶升系统为微凸支点形式,依托平台可以实现多塔机整体、连续、快速、安全顶升,简化各塔机附着、爬升工艺,每层可节省约20%的工期。

微凸支点智能控制顶升模架

应用案例:武汉中心(438m)、深圳华润总部大楼(400m)、北京中国尊项目(528m)项目

智能顶升钢平台体系由钢框架、支撑与顶升、挂架、模板和附属设施五大系统组成,总用钢量约2300t,最重构件逾41t,解决了超高层塔楼核心筒施工中常见的墙体内收、吊装需求空间大、安全要求高等施工难题,实现了模板、操作架、材料、机具同步顶升。该模架支点布置灵活、承载力大、适应性强、封闭性好、施工速度快。

 

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