超高层建筑施工费用影响因素及控制措施研究硕士论文.pdf

青岛理工大学 硕士学位论文 超高层建筑施工费用影响因素及控制措施研究 姓名 任红伟 申请学位级别 硕士 专业 建筑与土木工程 指导教师 曲成平 2012 06 青岛理工大学工程硕士学位论文 摘要 近2 0 年来 随着我国经济实力的不断增长 超高层建筑取得了前所未有的发 展 建筑规模与高度不断突破 在当前建筑市场竞争日益激烈的形势下 如何降 低超高层建筑施工费用的问题显得尤为突出 然而 超高层建筑施工具有工程量 大 工序多 配合复杂 高度大 高空作业量多 垂直运输量大等特点 其施工 技术和组织管理复杂 而且 施工过程中的人工 机械降效明显 但现有定额降 效条款少 如人工 机械只考虑到1 5 0 米以下的降效系数 不利于超高层建筑施 工费用的控制 因此 研究如何优化超高层建筑施工组织方案 降低施工费用是 施工企业管理人员的新课题 也是施工企业技术水平的标志 本文首先对当前超高层建筑的发展现状与施工费用的构成进行了理论分析 并对影响其人工费用 机械费用和措施费用的因素进行了分析总结 其次 结合 青岛市某超高层建筑施工案例的大量调研数据 对当前超高层建筑施工过程中的 费用影响因素作了定量分析 得出相对于现有定额更详细 全面的人工 机械降 效系数 最后 根据超高层建筑施工费用的各影响因素 提出了相应控制措施 特别是对施工过程中机械的选择和措施项目的设置进行了详细的论述 为施工企 业在今后超高层建筑施工过程中的费用控制提供了理论保障 通过对本课题的研究 不仅有利于施工企业控制成本和提高效益 而且有利 于提高我国建筑企业在超高层建筑施工领域的国际竞争力 使其能够在激烈的国 际竞争中占据一席之地 并不断促进我国建筑科学技术的发展 关键词 施工费用 影响因素 控制措施 垂直运输机械 超高层建筑 青岛理工大学工程硕士学位论文 a b s t r a c t i nt h er e c e n t t w e n t yy e a r s a l o n gw i t h o u rc o u n t r ye c o n o m i cp o t e n t i a l i t y e n h a n c e m e n t e x t r a h i g hb u i l d i n g sd e v e l o p m e n to b t a i n s a n u n p r e c e d e n t e dg r e a t a c h i e v e m e n t b u i l d i n gs c a l ea n dh e i g h ta l s om a k ec o n s t a n t l yb r e a k t h r o u g h s f a c i n gt h e f u r i o u sc o m p e t i t i o ni nc o n s t r u c t i o ne n t e r p r i s em a r k e ta tt h ep r e s e n tt i m e s t h ep r o b l e m a b o u th o wt or e d u c et h ec o n s t r u c t i o nc o s to fe x t r a h i g hb u i l d i n gs e e m sp a r t i c u l a r l y o u t s t a n d i n g h o w e v e r t h e c o n s t r u c t i o no fe x t r a h i g hb u i l d i n gh a sp l e n t yo f c h a r a c t e r i s t i c s s u c ha sb i gq u a n t i t i e s e x c e s s i v ew o r k i n gp r o c e d u r e s c o o p e r a t e 而t h c o m p l e x g r e a th e i g h t t h ea m o u n to fh i g hp l a c ew o r ka n dv e r t i c a lt r a f f i ca n ds oo n s oi t i sc o m p l e xt oc o n s t r u c t i o nt e c h n o l o g ya n do r g a n i z a t i o nm a n a g e m e n t a n d t h ea r t i f i c i a l a n dm e c h a n i c a ld r o pe f f e c to fc o n s t r u c t i o np r o c e s si so b v i o u s b u td u et ol e s sd r o p e f f e c tc l a u s eo fe x i s t i n gq u o t a i tw i l lg oa g a i n s tc o n t r o l l i n gt h ec o n s t r u c t i o nc o s to f e x t r a h i g hb u i l d i n g t h e r e f o r e i th a sb e c o m ea ni n d i s p e n s a b l ei s s u eo fc o n s t r u c t i o n e n t e r p r i s em a n a g e r sa n da l s oi sas i g no fc o n t r a c t u r et e c h n o l o g yl e v e la b o u th o w t o o p t i m i z et h ec o n s t r u c t i o no r g a n i z a t i o ns c h e m eo fe x t r a h i 酏b u i l d i n ga n dr e d u c et h e c o n s t r u c t i o nc o s t a tf i r s t t h ep a p e ra n a l y s e st h ec u r r e n td e v e l o p m e n ts i t u a t i o no fe x t r a h i g hb u i l d i n g a n dc o n s i s to fc o n s t r u c t i o nc o s t a n dc o n c l u d e dt h ek e yf a c t o r si n f l u e n c i n ga r t i f i c i a lc o s t m e c h a n i c a lc o s ta n dm e a s u r e sc o s t t h e n c o m b i n i n gw i t hp l e n t yo fi n v e s t i g a t i o nd a t a o fe x t r a h i g hb u i l d i n gc a s ei nq i n g d a o t h ep a p e rm a k e saq u a n t i t a t i v ea n a l y s i sa b o u t i n c r e a s i n gc o s td u r i n ge x t r a h i g hb u i l d i n gc o n s t r u c t i o n a n do b t a i n sm o r ed e t a i l e da n d c o m p r e h e n s i v ea r t i f i c i a la n dm e c h a n i c a ld r o pe f f e c tc o e f f i c i e n tt h a ne x i s t i n gq u o t a i n t h ee n d a c c o r d i n gt oe a c hk e yf a c t o ro fi n f l u e n c i n ge x t r a h i g hb u i l d i n gc o n s t r u c t i o n c o s t t h ep a p e rp u t sf o r w a r dc o n t r o lm e a s u r e so fc o m p l y i n gw i t hc o n s t r u c t i o nc o s to f e n g i n e e r i n gp r a c t i c e e s p e c i a l l yt h ec h o i c eo fm e c h a n i c a li nt h ec o n s t r u c t i o np r o c e s s a n de s t a b l i s h m e n to fm e a s u r e m e n ti t e m sa r ed i s c u s s e di nd e t a i l w h i c hp r o v i d e s t h e o r e t i c a ls e c u r i t yt oc o n t r o lt h ec o n s t r u c t i o np r o c e s sc o s to ft h ee x t r a h i g hb u i l d i n g f o rt h ec o n s t r u c t i o ne n t e r p r i s e t h r o u g ht h es t u d yo ft h es u b je c t i tc a n b e n e f i tn o to n l yc o n t r o l l i n gc o n s t r u c t i o n c o s ta n di m p r o v i n gb e n e f i t s b u ta l s op r o m o t i n gt h ei n t e r n a t i o n a lc o m p e t i t i v e n e s so f c h i n a sc o n s t r u c t i o ne n t e r p r i s ei ne x t r a h i g hb u i l d i n gc o n s t r u c t i o nf i e l d a sar e s u l t c o n s t r u c t i o ne n t e r p r i s ec a np l a yap a r ti nt h ef i e r c ei n t e r n a t i o n a lc o m p e t i t i o na n d 青岛理工大学工程硕士学位论文 p r o m o t et h ed e v e l o p m e n to f c o n s t r u c t i o nt e c h n o l o g yc o n t i n u a l l y k e y w o r d s c o n s t r u c t i o nc o s t i n f l u e n c i n gf a c t o r s c o n t r o lm e a s u r e s v e r t i c a lt r a n s i t m a c h i n e r y e x t r a h i g hb u i l d i n g 青岛理工大学工程硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 论文研究的背景 目的和意义 1 1 1 论文研究的背景 现代高层建筑是从1 9 世纪8 0 年代开始的 在1 8 8 5 年 美国芝加哥建成的家 庭保险大楼被认为是世界第一幢现代高层建筑 仅为1 0 层楼 高5 5 米 如图1 1 所示 1 8 9 4 年纽约曼哈顿人寿保险大厦建成 高1 0 6 米 1 8 层 如图1 2 所示 自此 建筑高度突破了1 0 0 米大关 标志着建筑的发展正式步入了超高层时代 l j 此后 随着社会经济的发展 科学技术的进步和人类物质文化生活需要的不断发 展 超高层建筑在高度 造型 建筑功能 结构体系 抗震防灾和环境艺术等方 面都有了新的发展和突破 特别是在2 0 世纪5 0 年代以后 各式各样的超高层建 筑如雨后春笋般矗立于世界各大城市 图1 1芝加哥家庭保险大楼 图1 2 纽约曼哈顿人寿保险大厦 超高层建筑的发展除了建筑功能 外观造型和结构体系不断创新和改进外 还有一个重要特点 就是建筑高度不断增长 这是因为建筑的高度在一定程度上 反映了一个国家的整体国力和科学技术 特别是建筑科学技术 的总体水平 同 时 每幢著名超高层建筑也是历史的写照和时代的纪念碑 2 j 自1 8 9 4 年世界第一 幢超高层建筑建成后 超高层建筑的高度在1 9 0 9 年和1 9 3 0 年分别突破了2 0 0 米 和3 0 0 米大关 1 9 3 1 年美国纽约建成了帝国大厦 高3 8 1 米 1 0 2 层 4 1 年后 即 1 9 7 2 年 在美国纽约建成的世界贸易中心高4 1 7 米 1 1 0 层 使建筑高度突破了 青岛理工大学工程硕士学位论文 4 0 0 米大关 第二次世界大战以后 出现了世界范围的超高层建筑繁荣时期 各国 陆续建成了大量高度在4 0 0 米左右的超高层建筑 目前世界高度第一的建筑是2 0 1 0 年1 月4 日竣工启用的位于阿拉伯联合酋长国迪拜的高度为8 2 8 米的迪拜塔 日 本正在积极构思和研究超过8 0 0 米 1 0 0 0 米高的超高层建筑 试图建成世界最高 的摩天大厦 据此有专家预测 超高层建筑在本世纪有可能超过10 0 0 米 在我国 随着改革开放的推进 各行各业突飞猛进 在建筑工业方面同样取 得飞跃的发展 特别是超高层建筑的兴建方兴未艾 从沿海到内地风起云涌 一 座座超高层建筑拔地而起 如雨后春笋 大大改善了城市居住环境 美化了城市 面貌 我国在1 9 9 8 年建成了当时排名世界第三建筑高度的上海金茂大厦 在2 0 0 3 年建成了当时世界排名第一的台北国际金融中心 高5 0 8 米 1 0 1 层 2 0 0 8 年建 成的上海环球金融中心 是世界第三高楼 世界最高的平顶式大楼 楼高4 9 2 米 在2 0 1 0 年开工建设的高度为6 3 2 米的上海中心是目前国内在建的第一高楼 近年来 随着我国经济的强劲增长 城市人口迅速增多 城市用地紧张的矛 盾日益凸显 超高层建筑凭借其用地少 城市基础设施费用低 可提高城市面貌 等众多优点 得到了迅速发展 根据不完全统计 就上海而言 目前就有4 0 0 0 多 幢高层建筑 其中1 0 0 米以上的超高层建筑就有1 0 0 0 多幢 由此可以看出 我国 已逐步成为世界建造超高层建筑的新中心 1 1 2 论文研究的目的和意义 近代超高层建筑是城市化 工业化和科技发展的产物 城市工业和商业的高 速发展 城市人口的猛增 建筑用地的紧张 促使建筑向高空发展 以缓解用地 有限和人口密集的矛盾 同时 随着建筑科学技术的不断进步 新结构 新材料 和新工艺的不断涌现 竖向运输设备和钢铁 有色金属 水泥技术的发展 为现 代超高层建筑的发展提供了技术和物质条件 3 随着超高层建筑的大量兴建 我国建筑材料 结构 施工机械 设备 电气 和施工技术 组织管理等各个方面都得到了不断的创新与发展 我国已能独立设 计和施工各种类型的超高层建筑 在科学研究方面也取得了许多突出的成就 而 且 通过各地大量的工程实践 我国各施工企业积累了丰富的经验 在施工技术 的许多方面已经达到国际先进水平 但是 我们也应该清楚地认识到 目前国内有关超高层建筑的科研及建设水 平与世界发达国家相比 还有相当大的差距 而且 目前我国己建成的和在建的 2 青岛理工大学工程硕士学位论文 超高层建筑大多为钢结构或钢 混凝土组合结构 结构形式复杂 体积庞大 施工工程量浩大 钢结构安装量大等问题给施工造成很大困难 因此 我国应该 将重点放在超高层建筑施工技术的研究和实践方面 并对超高层建筑施工费用进 行分析研究 来适应当前超高层建筑发展的新浪潮 为施工企业在今后超高层建 设过程中的成本控制提供更好的理论指导 1 2 国内外超高层建筑的发展与现状 1 2 1 国外的发展与现状 远古时期具有高层建筑特性的构筑物始见于金字塔 据历史记载 公元前3 3 8 年巴比伦帝国建造的巴贝尔塔 高度达9 1 5 米 公元前2 8 0 年建于亚历山大港口 的石砌灯塔 高度约为1 5 2 5 米 公元8 0 年的古罗马时期 已有砖墙承重的1 0 层 建筑 现代高层建筑起源于1 9 世纪初期 迄今约2 0 0 多年历史 1 8 0 1 年英国建造的 曼彻斯特棉纺厂 高7 层 堪称世界上最早的以铸铁框架作为建筑承重结构的高 层建筑 1 8 8 5 年芝加哥建造了1 0 层的家庭保险公司大楼 高5 5 米 各国公认为 是第一幢具有现代意义的高层建筑 也是世界上第一幢高层钢结构建筑 1 9 0 3 年 美国在辛辛那提建造的1 6 层的英戈尔大楼 是世界上第一幢钢筋混凝土高层建筑 1 9 0 7 年纽约建造辛尔大厦 高18 7 米 4 7 层 是世界上第一幢超过金字塔高度的 高层建筑 1 9 1 3 年纽约建造渥尔沃斯大厦 采用钢框架 高2 4 1 米 5 7 层 1 9 3 1 年纽约建成高3 8 1 米 1 0 2 层的帝国大厦 并保持世界最高建筑记录达4 0 年 1 9 6 7 年芝加哥湖瑞大厦建成 高1 9 6 米 7 0 层 是世界上迄今最高的钢筋混凝土结构 公寓楼 1 9 6 9 年和1 9 7 3 年高3 4 6 米的标准石油公司大厦和高3 4 4 米的约翰汉考克 中心相继在芝加哥建成 1 9 7 3 年 两座1 1 0 层的世界贸易中心姐妹楼相继在纽约 落成 其高度分别达到4 1 7 米和4 1 4 米 1 9 7 4 年芝加哥希尔斯大厦建成 高4 4 3 米 1 1 0 层 成为世界第一高楼 这一称号保持2 4 年之久 1 9 7 6 年芝加哥水塔广 场大厦建成 高2 6 2 米 7 4 层 是当时世界上最高的钢筋混凝土建筑 现在已让 位给高2 8 8 米的上海恒隆广场 1 9 9 8 年马来西亚的双塔石油大厦建成 高4 5 2 米 8 8 层 成为当时世界第一高楼 4 1 日本由于受到强地震和台风的威胁 建筑法规限制建筑高度不得超过3 1 米 其后通过对抗震 抗风进行了深入的研究 采取了相应措施 于1 9 6 4 年宣布废除 青岛理工大学工程硕士学位论文 不允许建造高层建筑的旧法规 同年 日本第一栋高楼 1 7 层的新大谷旅馆建成 其后 东京新宿4 7 层的京王旅馆 大阪3 2 层的国际大厦 东京外围池袋区6 0 层 商业中心办公大楼 横滨7 0 层的里程碑大厦等相继问世 横滨的里程碑大厦是当 今日本最高的建筑 新加坡是拥有高层建筑较多的国家 在2 0 世纪8 0 年代中期 高6 6 层 2 8 0 米的海外联合银行中心大厦及高5 2 层 2 3 5 米的财政部大厦先后建成 2 0 世纪9 0 年代中期又建成高度均为2 8 0 米的联合海外银行广场大厦和共和广场大厦 前苏联于1 9 5 1 年开始在莫斯科建造第一批高层建筑 1 9 5 3 年 莫斯科国立大 学大厦建成 高2 3 9 米 2 6 层 至今仍是俄罗斯的最高建筑 朝鲜于1 9 9 5 年在平 壤建成高1 0 5 层 3 0 0 米的柳京旅馆 是朝鲜的最高建筑 汉城于1 9 8 5 年建成生 活保险大厦 高2 4 9 米 6 0 层 是韩国的最高建筑 法国最高建筑是建于1 9 7 3 年 的巴黎蒙巴纳斯大厦 高2 2 9 米 5 4 层 德国的商业银行大厦 高3 0 0 米 是欧 洲的最高大楼 非洲大陆的最高建筑是南非约翰内斯堡的卡尔登中心 高5 0 层 2 0 0 米 综上所述 国外高层建筑的发展大体可概括为以下四个阶段 第一阶段 在1 9 世纪中叶以前 欧洲和美国一般只能建造6 层左右的建筑 其主要原因是缺少建造高层建筑的材料和可靠的垂直运输系统 第二阶段 从1 9 世纪中叶开始到2 0 世纪5 0 年代初 在此期间于1 8 5 5 年发 明了电梯系统 1 8 2 4 年发明了硅酸盐水泥 加上钢铁工业的不断进步 大大促进 了高层建筑的发展 第三阶段 从2 0 世纪5 0 年代开始 特别是2 0 世纪6 0 年代到8 0 年代 高层 建筑已发展成许多结构体系 除钢结构外 预应力钢筋混凝土及轻质高强混凝土 相继用于高层建筑 此外 建筑的高度不断增加 突破了4 0 0 米大关 第四阶段 从2 0 世纪9 0 年代开始至今 在这2 0 年间 世界超高层建筑的格 局发生了巨大变化 在目前世界上最高的1 0 座超高层建筑中 有8 座建成于2 0 世纪9 0 年代 而这8 座都建在亚洲 1 9 9 8 年高4 2 0 5 米 8 8 层的中国上海金茂大 厦和高4 5 2 米 8 8 层的马来西亚吉隆坡石油大厦相继落成 标志超高层建筑的发 展重心转移到亚洲 2 0 0 4 年 我国台湾的台北1 0 1 大厦建成 从马来西亚的石油 大厦手中接过了 世界第一高楼 的接力棒 也使其高度突破了5 0 0 米大关 而 高达6 1 0 米的广州新电视塔和日本东京新电视塔以及阿联酋8 2 8 米的迪拜大厦的 4 青岛理工大学工程硕 学位论文 相续建成 使超高层建筑又一次成为世人关注的焦点 1 2 2 国内的发展与现状 我国现代高层建筑的发展始于2 0 世纪2 0 年代 1 9 2 3 年上海建成1 0 层高的字 林亚报大楼 是我国第一幢现代高层建筑 1 9 3 4 年建成的上海国际饭店 地上2 2 层 地下2 层 地面以上8 2 5 米 是当时我国最高的高层建筑 如图1 3 所示 同年建成的还有上海百老汇大厦 也就是今天的上海大厦 高7 6 米 2 1 层 此外 广州于1 9 3 4 年建成了高1 5 层的爱群大厦 抗日战争和解放战争期间 我国城市建设停顿 未出现新的高层建筑 1 9 4 9 年中国成立以来 特别是2 0 世纪6 0 年代中期 高层建筑有所发展 如 1 9 6 6 年广州建成1 8 层的人民大厦 高度为6 3 米 1 9 6 8 年建成广州宾馆 总高度 为8 8 米 是2 0 世纪6 0 年代我国最高的高层建筑 2 0 世纪7 0 年代 我国高层建筑发展较快 1 9 7 4 年北京建成高8 0 4 米 2 0 层 的北京饭店新楼 与此同时 高层住宅大量兴建 如北京1 4 1 6 层的外交公寓 北京前三门大街的4 8 栋8 1 5 层高层住宅 上海漕溪路的2 0 栋1 3 1 6 层高层住宅 1 9 7 7 年建成的广州白云宾馆 高度为1 1 2 4 5 米 如图1 4 所示 是2 0 世纪7 0 年 代我国最高的高层建筑 从此拉开了我国超高层建筑建设的序幕 图1 3 上海国际饭店图1 4 广州白云宾馆 2 0 世纪8 0 年代 我国超高层建筑发展更快 其特点是数量大 层数多 造型 复杂 分布地区广泛 不断应用新的结构体系 在这一时期深圳特区的超高层建 筑发展很快 从1 9 8 1 年4 月到1 9 8 9 年底 短短8 年时间 超高层建筑已有近1 0 0 栋 如3 8 层的亚洲大酒店 高1 1 4 4 米 深圳国际贸易中心大厦 钢筋混凝土结 构 地上5 0 层 地下3 层 高1 5 8 6 5 米 此外还有我国第一项大型高层钢结构工 青岛理工大学工程硕士学位论文 程深圳发展中心大厦 高1 6 5 3 米 4 3 层 加上天线 总高度为1 8 5 3 米 因此 深圳特区成为了我国拥有超高层建筑最多的城市之一 2 0 世纪9 0 年代 是我国超高层建筑大量发展的时代 据不完全统计在这一时 期建成和开工建设的1 0 0 米以上的超高层建筑多达2 1 9 栋 其中1 9 9 8 年建成的高 度为4 2 0 5 米的上海金茂大厦 1 9 9 6 年建成的高度为3 8 4 米的深圳地王大厦等超 高层建筑已步入了世界超高层建筑的前列 5 j 进入2 1 世纪以来 随着我国经济的快速发展 开工建设了一大批超高层建筑 如2 0 0 3 年建成的台北国际金融中心 高达5 0 8 米 2 0 0 8 年建成的上海环球金融中 心 高达4 9 2 米 2 0 1 0 年开工建设的上海中心 高度达到6 3 2 米 这些都说明我 国超高层建筑的发展已经进入了一个崭新的时代 超高层建筑已不是作为城市的 点缀品和标志而建造 而是城市走向现代化的必然产物 我国超高层建筑正以更 加坚挺的步伐向更高 更大 更多的层次迅猛发展 将为我国迈向现代化 竖立 起一座座雄伟的历史丰碑 综合上述我国高层建筑的发展情况 可以从中总结出我国高层建筑发展的趋 势和特点如下 1 高层建筑层数增多 高度增高 发展速度快 从1 9 9 0 年开始高层建筑平均每年增加2 6 5 米 美国1 9 7 4 年建成的1 1 0 层的 西尔斯塔楼 高4 4 3 米 直至1 9 9 8 年马来西亚吉隆坡建成的石油大厦双塔楼 高 8 8 层 4 5 2 米 历时2 4 年 平均每年增加0 4 米 两者相比 充分表明我国高层 建筑发展速度之快 2 高层建筑结构和材料的变化 统计研究世界和我国最高的1 0 0 栋超高层建筑结构材料数据 发现一个共同 的特点和趋势是 超高层建筑所采用的材料 钢结构和混凝土结构在减少 钢混 结构在增多 根据我国国情 水泥和钢材的年产量已分别突破2 0 亿吨和7 亿吨 2 0 1 1 年 因此 一般情况下仍然以钢筋混凝土材料为主发展超高层建筑 上海 高2 8 8 米 6 6 层的恒隆广场创造了我国建筑史上全钢筋混凝土结构工程新的高度 3 高层建筑的施工水平在不断提高 在现浇混凝土施工技术中 采用内筒外架以及组合整体提升式钢平台新型模 板体系 高性能混凝土 大体积混凝土施工技术和粗直径钢筋连接技术等 在预 制安装技术中 采用塔式起重机安装 集群千斤顶同步整体提升 高空平移法安 6 青岛理工大学工程硕士学位论文 装等技术 我国无论现浇技术和预制安装的技术水平均在不断提高 有所创新 特别是现浇钢筋混凝土结构 有的施工技术己达到国际领先水平 4 我国超高层建筑的发展地域较为集中 目前 我国现有超高层建筑主要集中在上海 深圳 北京和广州等地 据统 计 在2 0 世纪9 0 年代建设的2 1 9 栋超高层建筑中 上海6 2 栋 深圳3 1 栋 北 京2 4 栋 广州2 0 栋 天津1 1 栋 武汉8 栋 近几年来 上海超高层建筑的发展 速度更是令世人瞩目 5 o 1 3 论文的研究内容 方法和路线 1 3 1 研究内容 本论文是在青建集团股份公司与青岛理工大学合作的科研项目 超高层建筑 施工费用分析 基础上写作完成的 论文共分为六章 其主要内容如下所述 第1 章绪论 通过对超高层建筑的相关理论进行论述 了解了当前国内外超 高层建筑的发展现状 第2 章超高层建筑及施工机械理论研究 对超高层建筑的优越性 以及其施 工特点 施工机械和措施项目的设置进行了详细论述 第3 章超高层建筑施工费用影响因素分析 对超高层建筑施工费用的影响因 素 特别是人员费用 机械费用 材料费用以及各项措施费用的影响因素进行了 定性分析 第4 章青岛市某超高层建筑施工费用分析 主要结合青岛市某超高层建筑施 工案例对当前日益增多的超高层建筑施工过程中的费用影响因素作了定量分析 得出了比现有定额更为具体的超高人工 机械降效系数 第5 章超高层建筑施工费用控制措施 针对前述超高层施工费用影响因素 提出了具有实践推广意义的 经济效果明显的超高层建筑施工费用控制措施 第6 章结论与展望 对本文进行了总结 并对以后超高层建筑施工费用方面 的研究作出了展望 1 3 2 研究方法 本文的研究方法主要是理论分析和实证分析 定量分析和定性分析相结合 首先 通过翻阅各方面有关书籍以及参考近几年国内外各大期刊发表的有关学术 论文和报告 并对当前青岛市及国内主要超高层建筑进行了大量的工程调研 对 青岛理工大学工程硕士学位论文 当前超高层建筑的发展和施工现状进行了全面阐述 其次 结合青岛市某超高层 建筑的详细调研数据 分别定性和定量分析了其施工过程中人员费用 机械费用 材料费用以及各项措施费用的影响因素 并提出了相应的控制措施 为我国施工 企业在今后超高层建筑施工过程中的费用控制提供了理论保障 1 3 3 研究路线 本文的研究路线是 首先 根据课题研究提纲对相关理论知识进行梳理总结 其次 在此基础上对现有超高层施工方案进行了搜集整理 主要包括对青岛中心 大荣世纪城 青岛财富中心 青岛远雄广场 万邦中心 烟台世茂等超高层建筑 进行了大量的工程调研 对超高层建筑施工费用的构成 施工现场的布置以及相 关数据进行了详细的分析整理 然后 重点对青岛市某超高层建筑施工费用进行 分析研究 并对其影响因素作了定量分析 最后 提出了相应的控制超高层建筑 施工费用的措施 本文研究的主要技术路线如图1 5 所示 l 成果整理与分析 u 论文撰写 图1 5 主要技术路线 青岛理工大学工程硕士学位论文 第2 章超高层建筑及施工机械理论研究 2 1 超高层建筑的优越性 2 1 1 节约建设用地 节约建设用地 是发展超高层建筑的主要动力 城市经济的发展和人口的集 中促进了房屋建筑的需求 建设用地日趋紧张的问题成为限制城市发展的主要矛 盾 解决这种矛盾除了适当扩展城市范围外 还要着重考虑在有限的建筑用地上 更多更好的建造房屋 超高层建筑可以有效利用空间资源 占地面积小 缓解了 大城市的住房困难 交通拥挤和用地紧张等问题 根据国内外一些城市的实践 在住宅区建造一定比例的高层与超高层住宅 比全部建多层住宅可以增加 2 0 8 0 的建筑面积 而在城市繁华地带建造商业性超高层建筑 与建造多层与 高层建筑相比较 可以成倍增加建筑面积 节约用地的效果更为显著 例如位于 上海浦东陆家嘴金融贸易区的金茂大厦在2 3 万m 2 的土地上获得近3 0 万1 n 2 的总 建筑面积 解决了当地建设用地紧张的难题 大大提高了土地利用率 2 1 2 提高投资效益 多层及高层建筑尽管体量不大 但是配套设施仍然要求设置齐全 然而由于 分属不同业主 规模效应不明显 资源利用效率低 超高层建筑由于体量巨大 使人们的工作和生活空问化 将横向联系与竖向联系结合起来 缩短了相互距离 节约了时间 提高了效率 方便了使用 因此配套设施规模效应明显 资源利用 效率高 另外 超高层建筑将各种功能进行集约式布置 实现了资源共享 例如 商业 办公的便利增加了酒店竞争力 旅馆 办公为商业提供了客源保证 旅馆 商业又增加了办公空间的吸引力 因此 资源共享和互惠互利极大地提高了超高 层建筑的投资效益 2 1 3 为发展多功能建筑创造条件 为了解决城市中人们工作 居住和生活的诸多矛盾 提出了在一栋建筑中满 足多种用途的要求 例如 居民除了住房外 还要购买日常生活所需要的各种商 品 要求各种服务设施 这就要求除了住宅外 还要在周围配建商业楼和服务楼 如果将两者结合起来 将住宅的底层设置成大空间 配置相应的商业服务设施 青岛理工大学工程硕士学位论文 这样既节约了用地 又方便了居民生活 在城市中心区 更需要进一步发展多功 能建筑 在楼层上部可安排住宅或旅馆 楼层中部可办公 楼层下部可用作商店 服务 文娱等公共设施 地下部分可作为车库 仓库等 这样既有利于缓解城市 交通拥挤 住房紧张 缺乏建设用地的矛盾 也有利于人们的工作和生活 2 1 4 提升城市和国家形象 高大建筑一直是人们展示发展成就的重要手段 小到个人 企业 大到城市 国家 一旦经济发展取得一定成就 往往就会通过兴建大型建筑工程来向世人展 示 超高层建筑作为现代建筑技术的结晶 自然而然地成为展示发展成就的有效 手段 超高层建筑在展示发展成就的同时 还以其显著的标志性极大地提升了城 市和国家形象 而且超高层建筑地处显要 造型突出 视觉效果强烈 往往会成 为所在城市和国家的 名片 另外 超高层建筑能提供更多的地面自由空间 可作为绿化和公共休息场所 有利于美化城市环境 在高耸的建筑物顶部可以设置旋转平台或文娱休息场所 供游客观赏娱乐 促进了城市旅游业的发展 2 1 5 促进科技进步 超高层建筑是现代科学技术的结晶 是科学技术发展到一定阶段的产物 其 建造和运营涉及多个学科门类 超高层建筑的发展不但得益于土木建筑工程学科 中的土木建筑测量 建筑材料 土木建筑结构 土木建筑工程设计 土木建筑工 程施工和土木工程机械与设备等二级学科的发展 而且有赖于材料科学 机械工 程 动力与电气工程 能源科学技术 电子 通讯与自动控制技术和计算机科学 技术等相关一级学科的进步 超高层建筑的发展也为这些学科的发展提供了强大 动力和广阔舞台 随着建筑高度的不断提高 对高强度材料的需求越来越迫切 从而促进了高强钢材和高性能混凝土技术的发展 同时建筑高度的提高也对垂直 运输设备提出了更高的要求 促进了塔吊与电梯技术的发展 随着超高层建筑功 能日趋复杂 建筑智能化的作用日益重要 带动了电子 通讯与自动控制技术的 发展 因此 超高层建筑的发展极大地带动了相关学科的发展 促进了科技进步 2 2 超高层建筑的施工特点与要求 超高层建筑楼层多 高度大 施工质量要求高 施工过程具有高度连续性 因此 其施工技术和组织管理复杂 除具有普通建筑施工的特点外 还具有以下 青岛理工大学工程硕士学位论文 施工特点与要求阶 9 1 1 工程量大 工序多 配合复杂 超高层建筑的施工 各分部工程工程量巨大 例如 据统计 一座1 0 0 米高 的住宅楼 工程量约为混凝土1 0 0 0 0 m 3 钢筋8 0 0 t 钢模板4 0 0 t 土方1 2 0 0 0 m 3 墙体2 0 0 0 m 3 同时工序多 有土方 钢筋 模板 混凝土 砌筑 水电 通风 设备等十多个专业工种交叉联合作业 组织配合十分复杂 2 施工准备工作量大 超高层建筑体积 面积大 需要大量的各种材料 构配件和机具设备 品种 繁多 采购量和运输量庞大 另外施工过程中需要投入大量的专业工种 劳动力 因此 需进行大量的人力 物力以及施工技术准备工作 以保证工程的顺利进行 3 施工周期长 工期紧 据统计 超高层建筑单栋工期要经历2 4 年 平均2 年左右 结构工期一般 为5 l o d 一层 短则3 d 一层 常常是两班或三班作业 工期长而紧 需要合理安 排工序 才能缩短工期 减少施工费用投入 另外 季节性施工 冬季施工 雨 季施工 不可避免 为保证施工质量 应采取特殊的施工技术措施 4 基础深 基坑支护和地基处理复杂 超高层建筑基础一般较深 大多有3 4 层地下室 土方开挖 基坑支护 地 基处理和深层降水等施工技术比较复杂 对整个工程的工期和造价具有很大影响 5 高空作业多 垂直运输量大 目前国内大多数超高层建筑高度在3 0 0 米左右 甚至还有部分高度在6 0 0 米 以上 施工过程中高空作业多 垂直运输量大 因此要合理选用各种垂直运输机 械 妥善解决好材料 设备和工人上下班的垂直运输问题 用水 用电 通讯问 题 施工垃圾的运输问题 以提高工效 6 高度高 安全防护要求严 超高层建筑一般建于城市繁华地带 施工场地狭窄 并且 由于其层数多 高度大 常常采用立体交叉式作业方式 高空作业多 因此需要采取各种高空安 全防护 通讯联络以及防水 防雷 防触电等技术措施 7 施工质量要求高 技术复杂 为保证结构耐久性 美化城市环境 超高层建筑主体结构和建筑立面装饰标 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 青岛理工大学工程硕士学位论文 漏水 对土建 水电 暖通 燃气 消防的材质和施工质量均要求达到优良 因 此 施工中必须采取有效技术措施来保证 通常采用大量新技术 新工艺 新材 料 新机具设备 以及各种新工艺体系 其施工精度要求高 技术十分复杂 8 平行流水 立体交叉作业多 超高层建筑标准层多 为了扩大施工面 加快工程进度 一般采用多专业工 种 多工序平行流水立体交叉作业 为提高工效 大量采用机械化施工 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 的关系问题 从而保证施工有条理 有节奏地进行 2 3 超高层建筑施工机械 超高层建筑施工所必需的垂直运输设备分为三类 1 0 1 结构吊装和垂直运输机械 塔式起重机 井架起重机 快速提升机等 2 混凝土泵送机械 混凝土搅拌运输车 混凝土泵和混凝土布料杆等 3 人员运输机械 施工电梯 人货升降机等 目前 我国超高层建筑大多为钢结构和钢 混凝土组合结构 其施工过程 中需要进行运输的物料主要是钢构件 钢筋和混凝土 模板 滑模 爬升模除外 另外还有墙体材料 装饰材料以及施工人员的上下 因此超高层建筑的施工机械 主要包括 塔式起重机 施工电梯 混凝土泵和混凝土布料杆等 2 3 1 塔式起重机 塔式起重机又称塔吊或塔机 由金属结构部分 机械传动部分 电气控制与 安全保护部分以及与外部支承设施组成 金属结构部分包括行走台车架 支腿 底架平台 塔身 套架 回转支承 转台 驾驶室 塔帽 起重臂架 平衡臂架 以及绳轮系统 支架等 机械传动部分包括起升机构 行走机构 变幅机构 回 转机构 液压顶升机构 电梯卷扬机构以及电缆卷筒等 塔式起重机起源于西欧 进入2 0 世纪6 0 年代以后 随着起重技术的发展 塔式起重机凭借其优越的性能成为超高层建筑施工中必不可少的垂直运输机械 2 3 1 1 塔式起重机的分类 1 1 1 2 青岛理工大学工程硕士学位论文 1 按结构型式分 1 固定式塔式起重机 通过连接件将塔身基架固定在地基基础或结构物上进 行起重作业的塔式起重机 2 移动式塔式起重机 具有行走装置 可以通过轨道行走的塔式起重机 2 按回转方式分 1 上回转塔式起重机 回转支承设置在塔身上部的塔式起重机 2 下回转塔式起重机 回转支承设置于塔身底部 塔身相对于底架转动的塔 式起重机 3 按架设方法分 1 非自行架设塔式起重机 依靠其他起重设备进行组装架设成整机的塔式起 重机 2 自行架设塔式起重机 依靠自身的动力装置和机构能实现运输状态与工作 状态相互转换的塔式起重机 4 按变幅方式分 1 小车变幅塔式起重机 起重小车沿起重臂运行进行变幅的塔式起重机 2 动臂变幅塔式起重机 臂架作俯仰运动进行变幅的塔式起重机 3 折臂式塔式起重机 根据起重作业的需要 臂架可以弯折的塔式起重机 它可以同时具备动臂变幅和小车变幅的性能 5 按起重能力分 1 轻型塔式起重机 起重量在o 5 3 t 之间 2 中型塔式起重机 起重量在3 1 5 t 之间 3 重型塔式起重机 起重量为2 0 4 0 t 之间 4 特重型塔式起重机 起重量超过4 0 t 2 3 1 2 塔式起重机的特点 1 塔身高度大 臂架长 覆盖范围广 作业面大 2 能吊运各类建筑材料 制品 预制构件及建筑设备 特别适合吊运超长 超宽的大型构件 3 能同时进行起升 回转及行走 完成垂直运输和水平运输作业 4 有多种工作速度 生产效率高 5 设有较齐全的安全装置 运行安全可靠 青岛理工大学工程硕士学位论文 6 安装投产迅速 操作方便 2 3 1 3 塔式起重机的发展趋势 塔式起重机的发展与基础设施建设 城市建设 施工工艺 施工技术的发展 有着密切的关系 发展趋势主要体现在以下几个方面 1 2 13 1 1 向多用途方向发展 不仅可根据施工要求装配成行走式 固定式 附着式 内爬式等形式 而且 可以把臂架部分改变成灵活的布料杆形式 混凝土输送 进行工作 2 由俯仰变幅臂架向小车变幅臂架发展 因为大部分塔吊能自升 高度已不成主要矛盾 故而转向幅度上的发展 特 别是水平小车式在结构上占优势 使用很方便 已成为将来的重点发展方向 3 起重臂长由短臂向长臂发展 主要原因是长臂的使用幅度范围可以扩大 往往一台塔吊处在两座建筑物中 间 能两边兼顾或在形体较复杂的建筑群中使用 以提高经济效益 所以 目前 一般塔吊的臂长在4 0 m 以上 而重型塔吊的臂长已达l o o m 以上 4 发展积木塔身 把建筑工程中使用的不同起重性能的塔吊给予系列化 并把不同截面的塔身 以标准节形式加以 积木式 这样不仅使用方便 而且塔身力学性能好 5 工作速度由低速向高速发展 塔吊的工作速度直接影响到工程安装的质量和工效 各国对此都很重视 目 前最大起升速度已达1 0 0 m m i n 以上 6 顶升机构通用化 自升式塔吊的液压顶升机构价格很贵 如能将其设计成小巧灵活 可拆装搬 动 那么一台顶升机构就可供多台塔吊交叉使用 从而降低塔机成本 7 发展电视监视 电脑控制系统 特别是在操纵 通讯及安全保护方面 先进的电子技术将发挥更大的作用 国外在上世纪六 七十年代就运用遥控电子技术使塔吊司机直接站在施工作业区 进行现场指挥和各种动作的操作 2 3 2 施工电梯 施工电梯又称外用施工电梯 是一种安装于建筑物外部 运送施工人员和建 筑器材用的垂直提升机械 施工电梯的主要部件有基础 立柱导轨井架 带有底 1 4 青岛理工大学工程硕士学位论文 笼的平面主框架 梯笼和附墙支撑 采用施工电梯运送施工人员上下楼层 可节约工时 降低工人体力消耗 提 高劳动生产率 因此 施工电梯是结构施工阶段和装饰施工阶段施工人员上下 材料运输必不可少的垂直运输机械 2 3 2 1 施工电梯的发展概况 近一个世纪的发展 世界上施工电梯技术越来越成熟 产业集中度越来越高 国外施工电梯的著名生产厂家主要有瑞典a l i m a k 芬兰s c a n c l i m b e r 德国 s t e i n w e g 和捷克p e g a 其中瑞典a l i m a k 为老牌龙头 世界十大超高层建筑 有6 栋 台北1 0 1 吉隆坡石油双塔 上海金茂大厦 香港国际金融中心二期 高 雄t c 大厦和香港中环广场 建设时使用了瑞典a l i m a k 施工电梯 其行业地 位可见一斑 捷克p e g a 则是行业新军 成立时间不长即参与了世界第一高楼阿 联酋迪拜大厦的建设 我国自1 9 7 3 年开始生产施工电梯 经过近4 0 年的发展 基本赶上了国际先 进水平 上海的 宝达 和广州的 京龙 都是业内颇具影响的品牌 产品性能 与国外先进水平基本相当 1 4 2 3 2 2 施工电梯的分类 施工电梯根据其结构特点 工作原理 工作性能可分为以下几类 1 5 1 按提升方式分 1 卷扬机钢丝绳驱动 s s 型 施工电梯 2 齿