超高层建筑施工特点及分析

1高层建筑的定义及施工特点 

1.1 高层建筑的定义 

   目前，对于高层建筑尚无统一的严格定义。不同国家、不同时期，对于高层建筑的定义也不同，但原则上是以层数和建筑高度来标定的。如：德国规定22m以上的建筑物为高层建筑；英国规定24.3m以上的建筑物为高层建筑；美国规定24.6m以上或7层以上的建筑物为高层建筑；法国规定居住建筑高度在50m以上，其他建筑高度28m以上的建筑为高层建筑；日本规定8层以上或者高度超过31m的建筑为高层建筑。在我国，JGJ 3–2010 《高层建筑混凝土结构技术规程》将10层及10层以上或高度超过28m的住宅建筑结构和房屋高度大于24m的其他民用建筑，划为高层民用建筑；GB 50045–1995 《高层民用建筑设计防火规范》和JGJ 99–1998 《高层民用建筑钢结构技术规程》中规定10层及10层以上的居住建筑和24m以上的其他民用建筑为高层建筑。 

   因此可以认为10层及10层以上的住宅和约24m以上高度的其他建筑为高层建筑，也可以把40层或超过100m的建筑单列出来称为超高层建筑，而把9层以下或高度不超过24m的建筑称为中高层建筑（7~9层）、多层建筑（4~6层）或低层建筑（≤3层）。

1.2 高层建筑的施工特点 

1.2.1工程量大、工序多、配合复杂 

    高层建筑的施工，土方、钢筋、模板、混凝土、砌筑、装修、设备管线安装等工程量都要增大，同时工序多，十多个专业工种交叉作业，组织配合十分复杂，同时，由于工程量大引起的对技术提出了更高的要求，比如大体积混凝土裂缝控制技术，粗钢筋连接技术、高强度等级混凝土技术，新型模板应用技术等。

1.2.2施工准备工作量大 

     高层建筑体积、面积大，需用大量的各种材料、构配件和机具设备，品种繁多，采购量和运输量庞大。施工需用大量的专业工种、劳动力，需进行大量的人力、物力以及施工技术准备工作，以保证工程顺利进行，同时，由此引起的施工场地狭小一般都是施工难点，如何有效分配调整施工现场平面布置以保证施工顺利进行也可以考验施工企业现场管理水平。 

1.2.3施工周期长，工期紧 

     高层建筑单栋工期一般要经历2～4年，平均2年左右，结构工期一般为5～10d一层，短则3d一层，常常是两班或三班作业，工期长而紧，且需进行冬、雨期施工，为保证工程质量，应有特殊的施工技术措施，需要合理安排工序，才能缩短工期，减少费用，同时，还需制定一系列安全防范措施和预案以保证安全生产。

1.2.4基础深、基坑支护和地基处理复杂 

     高层建筑基础一般较深，大多1～4层地下室，土方开挖、基坑支护、地基处理以及深层降水，安全和技术上都很困难复杂，直接影响着工期和造价，采用新技术较多，如逆作法、复合地基成套技术。 

1.2.5高处作业多，垂直运输量大 

     高层建筑一般为45～80m，甚至超过100m，高处作业多，垂直运输量大，施工中要解决好高空材料、制品、机具设备、人员的垂直运输，合理地选用各种垂直运输机械，妥善安排好材料、设备和工人的上下班及运输问题，用水、用电、通讯问题，甚至垃圾的处理等问题，以提高工效。 

1.2.6层数多、高度大、安全防护要求严 

     高层建筑层数多，高度大，一般施工场地较窄，常采取立体交叉作业、高处作业多，需要做好各种高空安全防护措施，通讯联络以及防水、防雷、防触电等。为保证施工操作和地面行人安全，不出各类安全事故，相应也要求增加安全措施费用。

1.2.7结构装修、防水质量要求高，技术复杂 

     为保证结构的耐久性，美化城市环境，对高层建筑主体结构和建筑物立面装饰标准要求高；基础和地下室墙面、厨房、卫生间的管道和防水都要求不出现任何渗漏水，对土建、水、电、暖通、燃气、消防的材质和施工质量要求都相应提高，施工必须采用有效的技术措施来保证，特别是常采用大量的新技术、新工艺、新材料和新机具设备和各种工艺体系，施工精度要求高，施工技术十分复杂。 1.2.8平行流水、立体交叉作业多，机械化程度高 

     高层建筑标准层多，为了扩大施工面，加速工程进度，一般均采用多专业工种，多工序平行流水立体交叉作业；为提高工效，大多采用机械化施工，比一般建筑施工配合复杂，需要解决好多工种、多工序的立体交叉配合及纵横向各方面关系问题，以保证施工按计划节奏合理进行。 

2 高层建筑的强度控制 

2.1 配比的选定 

工程开工前，一般均要按设计要求配制不同强度等级的混凝土，并都要到法定试验机构做级配试验，待级配报告出来后，根据级配做配合比试验（实验室配比），在实际施工时照此执行。但问题就在于级配与现场施工过程中是否相符。有资料统计显示，若因砂的含水率增多，砂率下降2％～3％，混凝土强度将下降15％～20％，而水泥数量的影响为5％～20％，石子及砂的级配影响为5％～20％；水灰比影响为多增l％，强度降低5％～10％。既然影响如此之大，那就应该采取相应措施进行控制。 

(1)根据地区市场原材料情况进行不同配比的试验，以确保在施工过程中配比的及时调整，如5～40mm石子，M＜2.3细砂做一组；5～40mm石子，M≥2.3中粗砂做一组等等。

(2)对实验室配比结合原材料的含水量、含泥量进行施工配合比调整，以确保实验室配比的实际通用性。在实际施工中要加强原材料把关工作，砂石级配不良时，采取相应措施调整，如适量掺入0.5mm～l0mm砂石等。

2.2 严格养护制度 

高层建筑多采用泵送混凝土。泵送混凝土不仅能缩短施工周期，而且能改善混凝土的施工性能。但在某些工程上的使用表明，在配比、原材料、振捣控制严格的情况下，仍出现混凝土强度不足。分析其原因，多为抢工期、养护时问严重不足。据有关专家测试结果，其强度比全湿养护28天：全湿养护3天：空气中养护28d分别为2：1.5：1，由此可见养护的重要性。 

(1)对大体积浇筑的混凝土应有养护方案，从养护开始至养护结束应有专人负责，从主观意识上要对养护有足够的认识。养护方案中应从人员、水源、昼夜、覆盖等多方面措施进行考虑，不漏主要关键细节。 

(2)加强养护期的督查。对养护所采取的措施及现场养护情况进行跟踪记录，及时发现问题，确保养护的有效性。 

3 高层建筑“三线”控制所谓“三线”控制就是轴线控制、标高控制、垂直度控制。轴线、标高、垂直度类似于建筑物的经络。对高层建筑来说，由于涉及面广，操作难度大，经常会发生位移或不准现象。“三线”的控制是高层建筑的一大难点。

3.1 垂直度的控制 

控制垂直度是保证高层建筑的质量基础，也是关键的环节之一。为了控制在建工程的垂直度，首先应根据大楼柱网布置情况，先将大楼四个边角柱的位置确定。在安装四个边角柱的模板时，沿柱外层上弹出厚度线，立模、加支撑，采用吊线的方法测定立柱的垂直度。在保证垂直度100%后，对准模板外边线加固支撑、浇筑混凝土。待四角柱拆模后，其他各列柱以该四柱为基线，拉条钢线，控制正面的平整度和垂直度。 

过程中的垂直度控制，应用激光仪加重锤进行双重较验，这样更能增添垂直度的准确性，同时加上内、外双控使高层建筑的竖向投测误差能减小到最低限度。

3.2 轴线的控制 

轴线传递。高层建筑施工过程中，脚手架与施工层同步向上，导致从外围一些基准点无法引测。因此在±0.00结构施工复核轴线无误后，以一层楼面为基准在最长纵横向预埋多块200×200×8mm钢板，在钢板上标出控制轴线或主轴线控制点。二层及以上施工时，以一层楼面为基准在每层楼面相应位置留设200×200mm方洞，采用大线锤引测下层楼面的控制点，再用经纬仪及钢卷尺进行轴线校正，放出各层轴线和细部尺寸线。 

过程线的控制。挂起两条线，浇好剪力墙，这是过程线控制的关键。浇筑剪力墙，宜用18mm厚优质胶合夹板，外墙外围组合固定大模板，内墙散装散拆进行组合模编号。这样墙体平整度得到了保证，但更要注意的是墙体的垂直度。为此：①模板支撑时严格控制好剪力墙的四角，确保四个角的垂直度偏差在最小范围内：②浇筑混凝土时，在剪力墙外平面的腰部和顶部挂双线，确保线和模板始终保持一致，发现问题及时调整，从而达到线性控制的目的。 

3.3 标高线的控制 

在每层预控轴线的至少四个洞口(一般高层至少要由3处向上引测)进行标高的定位，同时辅以多层标高总和的复核，然后辅以水准仪抄平，复核此四点是否在同一水平面上，以确保标高的准确性。 

这其中对四个洞口标高自身的准确性要求提高，因施工过程中模板、浇筑、加载等原因，洞口标高可能失去基准作用。为此必须确保引测点的可靠性，加强洞口处模板支撑，同时辅以直径为12mm的钢筋控制该部位楼面厚度，确保标高的准确。 

在大楼四角、四周具备条件处设立层高、累计层高复核点，每层向上都附以该位置进行复核，防止累计误差过大。层面标高复核过程中必须实现每层面的四个洞口控制点与外层高复核点在同一水平面上方能确认标高的准确性，达到标高控制的目的。 

4 建筑裂缝的控制 

从我国的《混凝上结构设计规范》（GB50010—2002）看出，裂缝宽度在不同的环境下，不同的混凝土结构其裂缝宽度也有不同的控制标准，允许裂缝最大为0.2mm～0.4mm。但作为裂缝控制来说，应以预控为主，等裂开了、缝增大了再补救那是万不得已。裂缝分为运动、不稳定、稳定、闭合、愈合等几大类型。虽说骨料内部凝固时产生的微观裂缝不可避免，但从质量角度考虑应尽可能减少。由于高层建筑混凝土强度等级普遍较高、混凝土量较大，且带有地下室。所以裂缝产生的可能性更大。下面主要叙述有关对裂缝的“放”、“抗”相关措施。 

（1）“放”的措施，就是结构完全处于自由变形无约束状态下，有足够变形余地时所采取的措施；所谓“抗”，就是处于约束状态下的结构，在没有足够的变形余地时，为防止裂缝所采取的措施。“放”的措施：砌筑填充墙至接近梁底，留一定高度，砌筑完后间 隔至少一周，宜15d后补砌挤紧；合理分缝分块施工；在柱、梁、墙板等变截面处宜分层浇捣等。 

（2）“抗”的措施：①尽量避免使用早强高的水泥，积极采用掺合料和混凝土外加剂，降低水泥用量(宜＜4503mKg)。实践经验表明，每1立方米混凝土的水泥用量增加l0kg，

其水化热将使混凝土的温度升高l℃。高层建筑混凝土用量大，有时还有大体积混凝土的浇筑，从经济、实用角度宜掺入外加剂。当然掺入外加剂后，要预计对早期强度的影响程度。据此可提请设计科研部门予以探讨和评定。②选择合理的最大粒径砂石，这样可减少水和水泥用量，减少泌水、收缩和水化热。有资料显示：用5～40mm碎石，比用5～25mm的碎石，可减少用水量6～83mKg，降低水泥用量15k3m

Kg ；用M=2.8的中粗砂比用M=2.3的中粗砂，可减少用水量20～253mKg， 降低水泥用量20～253mKg。

③在施工工艺上，

应避免过振和漏振，提倡二次振捣、二次抹面，尽量排除混凝土内部的水分和气泡。④现浇板中的线盒置于上、下层筋中间，交叉布线处采用线盒，沿预埋管线方向增设钢筋网带。    

（3）“放”、“抗”相结合的措施：在混凝土裂缝的预防中，对新浇筑混凝土的早期养护尤为重要。为使早期尽可能减少收缩，需主要控制好构件的湿润养护，避免表面水分蒸发过快，产生较大收缩的同时，受到内部约束而易开裂。对于大体积混凝土而言，应采取必要的措施(埋设散热孔、通水排热)，避免水化热高峰的集中出现：同时在养护过程中对表面、中间、底部温度进行跟踪监测(尤其在前3天)。对混凝土浇筑后的内部最高温度与气温宜控制在25℃以内，否则因温差过大产生混凝土裂缝。 

5 结语 

  高层建筑的施工过程是一项复杂的系统性的工程，要做好这项工作，需要建筑施工企业充分认识高层建筑施工的特点，结合企业自身的技术和优势，制定周密的施工计划和组织方案，严格把关，严格控制施工工艺。只有如此，才能保证生产出的建筑产品的质量，对国家和人民的生命和财产负责。

参考文献  

[1] 张厚先主编.建筑施工技术.北京机械工业出版社2004 

 [2] 王铁梦主编.工程结构裂缝控制.北京中国建筑工业出版社1997 

 [3] 赵志缙主编.高层建筑施工手册.上海同济大学出版社1997 

 [4] 杨嗣信主编.高层建筑施工手册.北京中国建筑工业出版社2003 

 [5] 霍达主编.高层建筑结构设计第二版.北京高等教育出版社2011