超高层建筑结构施工模拟技术最新进展与实践

董淼南 张钦勃 付志勇 向晖

摘要: 改革开放和建设社会主义市场经济以来，特别是进入新世纪全面建设小康社会以来，我国城市数量不断增多，城市规模不断扩大，城市人口不断增多，有限的地面面积就对建筑提出了更高要求，在这种情况下，我国的超高层建筑在近年来数量突飞猛进，质量也逐渐向国际水平靠拢。虽然我国超高层建筑的建设和研究都起步较晚，但在多年来的发展过程中形成了自己的诸多关键技术，最近也在多方面取得了技术的进展。施工的难度也要大得多.随着我国超高层建筑的不断兴起，在超高层建筑的施工上积累了丰富的经验，其中还取得了一些新的进展。

关键词：超高层 建筑施工 特点新进展

中图分类号： TU7 文献标识码： A

国内高层建筑最深度达-30多米，深基础施工是大型和高层建筑施工中极其重要的分项工程，而深基坑支护结构技术无疑是保证深基础顺利施工的关键高层建筑为满足承载力埋深要求，考虑建筑功能和成本，其基础多设计带有地下室的深基础，且大部分施工场地窄小，不能采用基坑边缘放坡，只能采用桩柱墙等特殊支护结构，做好基坑支护的质量控制对保证施工安全临近建筑物及施工人员生命财产安全极其重要。

近几年，我国的超高层建筑得到了巨大的发展，总体建设水平达到了国际的先进水平，甚至有的已经达到了国际领先水平。特别是在桩与深基础、地震区的超高层建设、无黏结预应力技术等方面，已经跻身国际领先水平了。

1．超高层建筑施工特点

超高层建筑结构超高、规模庞大、功能繁多、系统复杂、建设标准高，致使其的施工的特点鲜明。

1．1基础施工困难

超高层建筑工程的基础一般埋深比较大、工程量多、施工复杂和难度大、作业环境差、技术难度高。如某省电信广场工程地下6层，基坑周长288m,开挖深度约22m，开挖面积约5360m2。基坑施工场地狭窄，建筑群遍布周边。

所以，需要针对周围的特点和施工条件，制定出有效的基础施工方案解决施工中的难题减少基础施工的难度和费用，保证施工工期。

1．2高空作业多

由于超高层建筑高空作业条件差、工作面狭小、施工难度大，人力难于有效运输施工，所以应该最大可能地使用施工机械，使垂直运输体系效率得到有效的提高。

垂直运输体系作为超高层建筑施工的主要运输手段，必须安全高效，才能使工程顺利按时的进行。施工时，要合理地选择进行起重运输体系的组合，还要解决好与其他施工机械比如水平运输机械的协作问题。

塔式起重机既能垂直运输，又能水平运输，工作范围大，是高层建筑的关键施工设备。

1．3施工工期长

超高层建筑工程量大、施工复杂、系统复杂，工期一般都会比较长，有的工期甚至达到几年时间，这就不得不面对不同的气候、日照等环境条件的制约，给施工带来不同程度的影响。如上海金茂大厦于1994年5月10日动工，1997年8月28日结构封顶历时三年多。

2．超高层建筑施工新进展

2.1GPS在超高层建筑的应用

我国建筑工程常用的测量方法大致有：线锤铅直投测法，经纬仪斜投测法，激光测量法及经纬天顶仪、天底仪竖向投测法。

上面的几种方法有高精度、便操作、高效率等优点，是高层建筑中经常采用的测量方法。但这些方法的实施必须保证通气孔顺畅和排除随着建筑物高度增加出现的风荷载、日照等作用产生的测量困难。与高层建筑相比，超高层建筑高度更大，由于风荷载、大地潮、日照、温差等因素对结构的影响对更大，比如竖向高度变化增大、扭转和摆动更强烈等。这些影响显然会对测量方法要求更加严格，常规的建筑测量法较难达到规范的要求。

采用GPS技术具有其它方法无法比拟的优越性。GPS定位技术不受气候条件和通视条件的限制，可在任何恶劣的天气下进行定位。在传统的测量方法中，常因通视而影响施工布置和施工工期，而用GPS定位不要求通视。因此，不需要改变施工布置，从而可保证施工进度。GPS技术长于动态物体的定位，建筑物摆动周期和摆动规律用传统方法是无法解决的，但采用GPS技术却很容易实现。此外，GPS技术测量速度快，劳动强度小，不会产生误差积累。

2．2高性能混凝土技术

对于一般混凝土工程而言，使用年限大约为50-100年，但是很多工程在10-20年后有的甚至在9年后，即需要维修。这对于造价昂贵，维修难度很大，使用年限长的超高层混凝土来说，这些问题是不允许出现的。出现这些问题的根本原因在于普通混凝土所完成的过程的耐久性不能满足要求，是混凝土材料本身的问题。高性能混凝土在保证混凝土耐久性的基础上，还具有其它不同的性能，比如高强度、耐热、防水、可喷射等等。这也为超高层建筑施工的提供了更加有效便利的条件。

控制点分段确定及在各楼层投测为缩短投测距离，防止误差积累，并减少施工环境(风力、温度)的影响，采取分段控测、分段投点的方式，比如我们在施工该高层住宅楼第l~15层作为第一段，第16~26层作为第二段，当施工至16层时，在同一位置控制点传递孔两侧预埋直径12钢筋，蒋首层控制网点位用光学经纬仪准确投至16层楼面，并进行校核(方法同首层网)。确定定位准确无误后，将200mm×200mm×l0mm钢板焊在预埋钢筋上，并凿出新的控制点，作为第16~26层各层垂直控制及放样依据。为适应施工进度，克服光学垂准以操作缓慢的缺点，控制点在各段楼层上的投测采用钢垂球逐层向上投点放样，每3～5层用光学垂准仪校核。

高性能混凝土技术的发展，是传统混凝土的重大突破，同时对节材、工程经济、节能、环境以及劳动保护等方面都起到了重要的影响。

2.3钢结构安装技术

我国的超高层建筑一般400m以上多采用钢筋混凝土或钢+混凝土结构体系，400以上建议采用的是钢结构体系。现阶段，我国正在积极推广应用钢结构体系，200m以上的钢结构体系可以使抗震的强度增大建筑使用面积有效的扩大等等。

超高层钢结构工程构件体积大、形状差异大等特点，对施工技术和施工精度有非常高的要求；在施工时结构的施工计算分析和施工误差调整的精确与否，对施工进度快慢和质量的高低有很大的影响。在各施工方案实施前，对结构施工进行软件的虚拟计算分析，可以防止安装施工时发生较大的误差，由此可制定相应的行之有效的方法措施。如，大连世界贸易大厦(原云山大厦)作为综合性超高层建筑，地下4层，地上主楼50层、裙楼10层，标准层层高3.18m，建筑物总高度242.1lm，总建筑面积10万m2。塔吊的布置、型号、数量选择，结构构件的选取和安装的顺序步骤都进行了严格分析审核。

钢结构安装作业面广，构件的现场运输和起吊区设置受场地限制。在结构构件吊装时，一般需要多台塔吊同时进行协作。塔吊的设置，不但要计算好各塔吊的使用面还需保证其有效利用率。在多塔近距离的协作施工时，为保证安全顺利，必须预先分析计算所有构件的安装角度位置、连接方式等。

钢结构施工技术方面还有许多值得注意的问题，比如，倾斜钢柱安装稳定性控制，钢板剪力墙的吊装与安装，伸臂桁架高空拼装精度的保证等。

结语 ；

在超高层结构工程的施工技术中，与其他一般的高层建筑相比有更高的更多的要求，因此随着超高层建筑的不断增加，工程施工技术也会不断的取得相应的新的进展，如超高层建筑的建筑体积质量大。对基础工程具有很高的要求。对此，工程深基坑支护技术的发展作出了巨大的贡献。

参考文献

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