湖北超高层建筑施工技术与特点二

超高层建筑施工湖北省工业建筑学校第一部分超高层建筑概述一、超高层建筑定义《高层建筑混凝土结构技术规程》规定10层及10层以上的居住建筑及高度超过24m的公共建筑为高层建筑。国际上把高度超过30层或100m以上的高楼称为超高层建筑。1972年在国际高层建筑会议上，提出高层建筑的分类和定义，其中超高层建筑定义为40层以上（高度100m以上）。我国《民用建筑设计通则》规定，建筑高度超过100m时，不论住宅及公共建筑均为超高层建筑。二、中国超高层建筑发展现状我国超高层建筑虽起步较晚，但自从20世纪90年代初开始，我国已成为世界上超高层建筑最活跃与最繁荣的地区。据资料统计，全球在建的摩天大楼中，87%在中国，中国在建的摩天大楼已超过200座。序号名称城市高度1上海环球金融中心上海492米2南京紫峰大厦南京450米3深圳京基金融中心深圳441.8米4广州国际金融中心广州439米5上海金茂大厦上海421米6广州中信广场广州391.1米7深圳赛格广场深圳355米8天津津塔天津336.9米9上海世贸国际广场上海333米10常州现代传媒中心常州333米11温州世界贸易中心温州333米12武汉民生银行大厦武汉332米13北京国贸三期北京330米国内已建成330米以上的超高层建筑一览表序号名称城市高度1深圳平安国际金融大厦深圳646米2上海中心大厦上海632米3武汉绿地中心武汉606米4天津117大厦天津597米5沈阳国际金融中心沈阳427米6沈阳恒隆市府广场沈阳384米7大连裕景中心大连383米8广州广昇国际大厦广州360米9武汉葛洲坝国际广场武汉350米国内在建350米以上的超高层建筑一览表三、我国在世界高层建筑中的地位2012年世界最高建筑20栋,建筑高度从381米至828米，平均高度461米。中国有10栋，占50%，平均高度442米，低于全球平均高度。但到2020年世界最高建筑20栋,建筑高度从492米至1000米，平均高度600米。中国有10栋，占50%，平均高度563米。但若中国尚有三栋巨高层列入：一栋1000米，一栋838米，一栋729米。中国巨高层建筑的平均高度将达到640米，超过世界平均建筑高度。四、超高层建筑的未来发展在21世纪的第二个十年中，我们不仅仅会目睹世界上第一个千米高层建筑的诞生，我们也会看到很多超过600米高的高楼拔地而起。在哈利法塔竣工前，这种建筑类型并未存在。但是到2020年时，我们却有望看到世界上有八座这类的建筑耸立起来。我们正在步入“巨高层”建筑的时代，“巨高层”一词已被学会作为描述高度超过600米的建筑时的专业用语。垂直城市哈利法塔未来天空城市建筑高度828米838米虚荣高度244米8米占用高度584米，452米观景台电梯直达观景台830米停机坪737米建筑面积527,000m²（344000m²）1,050,000m²楼层地上163层，地下9层58部电梯10米/秒地上202层，地下6层93部电梯18米/秒结构材料钢/混凝土钢结构施工周期2004年1月~2011年12月2013年7月20日奠基至2014年4月完工9个月建筑重量50万吨建材,耗资80亿美元20万吨钢材,用途304套酒店客房900套公寓住宅办公写字楼1.2万人入住2957车位250套酒店客房4450套公寓住房和10万平米学校/医院/写字楼/商店/餐厅/娱乐3万人入住10000车位创新点钢/混结构设计施工和材料首创世界第一独立结构世界最高楼层高度世界最高容纳人数世界第一室外观景世界最高运行电梯世界最长钢结构建筑设计施工材料首创世界第一将囊括独立结构世界最高楼层高度世界最高容纳人数世界第一室外观景世界最高运行电梯世界最长还拥有诸多显赫世界第一。

哈利法塔与湖南未来天空城市对比五、超高层建筑面临的问题及挑战

1.高层建筑的优点高层建筑占地面积小，提高土地利用率，扩大市区空地，利于城市绿化，改善卫生环境。缓解城市用地紧张的问题。可以改善城市面貌，丰富城市艺术。还具有减少市政建设投资、用垂直交通代替横向(水平)交通,以减少城市交通拥堵等明显的社会经济效益。2.高层建筑发展存存在的问题(1)高楼引来“风速速杀手”。(2)“热岛效应”。(3)电子屏蔽效应。。(4)高楼造价和施工工成本剧增，维维护和管理费用用也剧增。(5)安全隐患大第二部分超超高层建筑关关键施工技术一、中国超高层层建筑技术发展展现状我国的超高层建建筑若干施工技技术已处于国际际先进水平，超超高层建筑领域域设备已实现国国产化：我国塔塔吊生产技术发发展迅速，已能能生产各种可适适应超高层建筑筑施工需要的自自升式塔吊；在在混凝土超高设设备泵送领域，，我国已达到世世界领先水平；；国产大空间、、大吨位、高速速施工电梯也已已已经实现了500米级超高层建筑筑的成功应用。。一、中国超高层层建筑技术发展展现状随着超高层建筑筑向高度更高、、结构形式更复复杂、施工进度度要求更快的方方向发展，超高高层建筑施工技技术逐步发展为为以超高层钢结结构制作安装、、高强混凝土超超高泵送、模架架施工技术为主主的现代施工技技术。超高层塔吊布置置超高层模架布置置超高层模架布置置超高层超高压泵泵二、超高层建筑筑主要关键施工工技术1、超深基坑及地地下室施工技术术超高层建筑埋置置深度深，部分分超高层建筑埋埋深已超过30米（十字门塔楼楼基坑深度为24米，珠海横琴IFC大厦基坑深度达达到28米），超深基坑坑支护结构施工工技术、地下水水位控制技术、、土方开挖及运运输技术、信息息化施工及变形形控制技术难度度越来越大。二、超超高层层建筑筑主要要关键键施工工技术术1、超深深基坑坑及地地下室室施工工技术术超高层层建筑筑地下下室一一般采采用顺顺做法法、半半逆作作法、、全逆逆作法法三种种施工工方法法，其其中半半逆作作法最最为常常见。。顺做法法施工工：顺做法法是遵遵循先先深后后浅的的原则则，地地下室室全部部采用用从下下至上上的施施工步步骤，，地下下室结结构完完成后后再开开始上上部结结构施施工。。顺做法法优点点是施施工工工艺成成熟简简单，，缺点点是施施工周周期长长。二、超超高层层建筑筑主要要关键键施工工技术术1、超深深基坑坑及地地下室室施工工技术术半逆作作法施施工：：半逆作作法是是主体体塔楼楼区域域采用用顺做做法，，周边边裙房房采用用逆作作法，，先期期完成成塔楼楼区域域地下下室施施工，，在主主体塔塔楼施施工时时再采采用逆逆作法法施工工周边边地下下室。。半逆作作法优优点是是建筑筑物上上部结结构的的施工工和地地下基基础结结构施施工平平行立立体作作业可可有效效缩短短工期期，缺缺点是是需采采用双双层围围护结结构，，施工工成本本高。。1、主楼楼基坑坑结构构支护护施工工2、主楼楼地下下室结结构施施工3、主楼楼结构构施工工4、裙楼楼支护护结构构施工工6、主楼楼结构构施工工5、裙楼楼结构构施工工7、主楼楼结构构施工工8、主楼楼结构构施工工二、超超高层层建筑筑主要要关键键施工工技术术1、超深深基坑坑及地地下室室施工工技术术全逆作作法施施工：：全逆作作法是是主体体塔楼楼区域域及裙裙房区区域全全部采采用逆逆做法法，基基坑支支护及及桩基基完成成后首首先开开始首首层施施工，，首层层施工工完成成后同同时向向上施施工主主楼，，向下下施工工地下下结构构。半逆作作法优优点是是施工工周期期大大大缩短短，缺缺点是是前期期建筑筑物荷荷载需需通过过钢结结构立立柱传传力，，且地地下室室梁柱柱等节节点混混凝土土浇筑筑困难难。1、支护护结构构施工工2、首层层结构构施工工3、上部部结构构施工工4、地下下室结结构施施工5、上部部结构构施工工6、地下下室结结构施施工7、上部部结构构施工工8、地下下室结结构施施工9、上部部结构构施工工二、超超高层层建筑筑主要要关键键施工工技术术1、超深深基坑坑及地地下室室施工工技术术超高层层基坑坑深度度超深深且多多处于于繁华华地带带，基基坑支支护一一般采采用地地下连连续墙墙+支撑（（内支支撑或或环形形支撑撑）；；地下下连续续墙+拉锚；；排桩桩+支撑；；排桩桩+锚索等等支护护形式式。部分处处于大大型整整体地地下室室中的的超高高层基基坑采采用坑坑中坑坑设计计，即即大基基坑采采用一一种支支护形形式，，坑中中坑采采用一一种支支护形形式。。如十十字门门大基基坑采采用桩桩锚支支护形形式，，坑中中坑采采用桩桩撑支支护形形式。。坑中坑坑支护护二、超超高层层建筑筑主要要关键键施工工技术术2、高承承载力力大直直径桩桩基施施工技技术随着建建筑物物高度度的不不断攀攀升，，桩基基承载载力要要求越越来越越高，，桩长长也越越来越越长，，施工工难度度也越越来越越大（（如十十字门门塔楼楼桩基基直径径达2.4米，持持力层层达到到微风风化花花岗岩岩，单单桩承承载力力设计计值达达65900KN）。部部分超超高层层工程程桩基基直径径可达达4米。大直径径嵌岩岩桩一一般可可采用用旋挖挖成孔孔、冲冲孔成成孔、、潜孔孔锤成成孔技技术。。冲孔成成孔施施工冲孔成成孔施施工二、超超高层层建筑筑主要要关键键施工工技术术2、高承承载力力大直直径桩桩基施施工技技术冲孔成成孔适适应性性强，，可以以适应应多种种复杂杂地质质情况况，但但遇孤孤石或或嵌岩岩较深深时，，施工工速度度慢。。可采采用水水下（（地下下）爆爆破技技术对对孤石石及岩岩层进进行爆爆破后后再冲冲孔施施工，，可以以大大大提高高工作作效率率。嵌岩旋旋挖需需采用用特种种大功功率设设备，，潜孔孔锤需需采用用多孔孔组合合施工工，施施工难难度大大，且且施工工成本本高。。水下爆爆破施施工二、超超高层层建筑筑主要要关键键施工工技术术2、高承承载力力大直直径桩桩基施施工技技术大直径径灌注注桩钢钢筋笼笼钢筋筋规格格及数数量远远远超超过普普通灌灌注桩桩，且且桩长长长，，采用用孔口口钢筋筋笼对对接，，需采采用特特殊措措施及及钢筋筋连接接工艺艺进行行施工工。钢筋工工程钢筋技技术方方面，，推广广了钢钢筋对对焊、、电渣渣压力力焊、、气压压焊以以及机机械连连接（（套筒筒挤压压、锥锥螺纹纹和直直螺纹纹套筒筒连接接）。。钢筋笼笼对接接装置置钢筋笼笼对接接装置置二、超超高层层建筑筑主要要关键键施工工技术术3、大体体积混混凝土土施工工技术术超高层层建筑筑高度度高，，基础础厚度度厚，，一次次性浇浇筑混混凝土土方量量大（（如上上海环环球金金融中中心基基础一一次性性连续续浇筑筑28900m3，如上上海中中心6米厚基基础一一次性性连续续浇筑筑60000m3）。大大体积积高强强度混混凝土土水化化热大大、混混凝土土收缩缩大、、裂缝缝控制制难度度大。。十字门门塔楼楼基础础厚度度4.0m~12.2m，采用用分层层浇筑筑，单单次最最大浇浇筑厚厚度5.6m，浇筑筑方量量约6000m3。基础钢钢筋施施工大体积积混凝凝土浇浇筑二、超超高层层建筑筑主要要关键键施工工技术术3、大体体积混混凝土土施工工技术术超高层层超大大体积积混凝凝土一一般采采用优优化配配合比比设计计；优优选原原材料料；选选用中中低热热水泥泥；大大掺量量粉煤煤灰和和矿物物掺合合料；；采用用聚羧羧酸系系高性性能减减水剂剂；采采用蓄蓄热保保温保保湿养养护方方法；；采用用实时时温度度检测测等综综合控控制方方法。。大体积积混凝凝土养养护二、超超高层层建筑筑主要要关键键施工工技术术4、高强强混凝凝土超超高泵泵送施施工技技术超高层层建筑筑的混混凝土土强度度高、、粘度度大，，随着着泵送送高度度的增增加，，泵送送施工工越来来越困困难。。随着着材料料性能能及设设备性性能的的不断断提升升，我我国在在超高高层泵泵送领领域已已创造造多项项世界界纪录录（如如深圳圳京基基大厦厦创下下C120超高强强混凝凝土一一次性性泵送送417米高度度的纪纪录））。二、超超高层层建筑筑主要要关键键施工工技术术4、高强强混凝凝土超超高泵泵送施施工技技术混凝土土浇筑筑机械械选择择：超超高层层每层层混凝凝土浇浇捣方方量较较大，，混凝凝土浇浇筑一一般采采用2泵2管一泵泵到顶顶的施施工技技术。。应用双双泵技技术在在1组出现现故障障时，，另1组仍可可继续续进行行工作作，避避免输输送中中断造造成质质量事事故。。高度较较高的的巨高高层建建筑一一般会会增加加备用用泵及及管路路系统统。砼泵管管固定定装置置砼泵管管弯管管固定定装置置应用实实例二、超超高层层建筑筑主要要关键键施工工技术术4、高强强混凝凝土超超高泵泵送施施工技技术超高层层高压压泵带带有专专项管管道水水洗技技术，，利用用该专专项技技术的的砼活活塞、、自动动补偿偿磨损损间隙隙的眼眼镜板板、切切割环环及管管路的的良好好密封封性。。采用用水洗洗技术术，直直接用用混凝凝土泵泵泵送送水洗洗，使使其能能够做做到泵泵送多多高，，水洗洗多高高。水水洗输输送管管可以以最大大限度度利用用管道道中的的混凝凝土，，减少少混凝凝土浪浪费和和对施施工环环境的的污染染。超高层层砼泵泵管水水洗示示意图图高抛自自密实实混凝凝土配配比试试验高抛自自密实实混凝凝土配配比试试验试验柱柱安装装试验柱柱自密密实混混凝土土扩展展度检检测试验柱柱混凝凝土浇浇筑钢管柱柱高抛抛自密密实混混凝土土试验验试验柱柱剖口口及横横向抽抽芯检检测钢管柱柱高抛抛自密密实混混凝土土试验验试验柱柱剖口口及横横向抽抽芯检检测钢管柱柱高抛抛自密密实混混凝土土试验验试验柱柱竖向向抽芯芯检测测钢管柱柱高抛抛自密密实混混凝土土试验验自密实实混凝凝土超超声波波检测测曲线线钢管柱柱高抛抛自密密实混混凝土土试验验二、超超高层层建筑筑主要要关键键施工工技术术5、模架架施工工技术术在超高高层建建筑领领域，，大型型塔吊吊、钢钢结构构安装装技术术日益益成熟熟，混混凝土土核心心筒结结构施施工是是影响响整体体施工工的关关键环环节，，模架架体系系的先先进性性、科科学性性成了了制约约整个个混凝凝土结结构施施工的的关键键因素素。模模架体体系一一般可可采用用滑模模体系系、液液压单单片爬爬升体体系、、液压压整体体爬升升体系系、液液压整整体提提升体体系、、智能能化整整体顶顶升体体系等等多种种形式式，经经过多多年的的发展展，现现常用用液压压整体体爬升升体系系及智智能化化整体体顶升升体系系两种种模式式。5.1、液压爬升模板及及平台施工技术液压爬升模板及平平台是通过附着于于已浇筑混凝土上上的轨道作为受力力构件，进行逐层层爬升。全自动液压爬升系系统提高了模板系系统的自动化程度度，减轻了操作人人员的工作强度。。其封闭的爬架系系统可以用于放置置钢筋、电箱、电电焊机、工具箱、、常用材料等，并并且底部设置悬挂挂安全平台以防止止高空坠物，提供供了适宜的操作环环境及安全保障。。5.1、液压爬升模板及及平台施工技术自动液压爬模脚手手模板体系由内外外构架支撑系统、、动力系统、钢平平台系统、脚手架架系统和模板系统统组成。其中钢平平台系统处于整个个体系的顶部，是是施工人员的操作作平台和液压布料料机的放置场地；；脚手系统作为施施工人员的上下通通道和钢筋绑扎、、模板安装的操作作空间；悬挂脚手手架采用滑移式设设计方法，满足核核心筒墙体收分施施工需要；模板系系统采用定型轻型型大模板，施工时时跟随构架平台体体系一起进行爬升升；支撑系统搁置置在墙体上，承受受构架平台施工时时的荷载；整个体体系利用油缸的顶顶升和回提跟随核核心筒墙体的施工工完成每一层的爬爬升。5.2、液压顶升模板及及平台施工技术液压顶升模板及平平台是通过低于已已浇筑混凝土上的的钢梁作为受力构构件，进行逐层顶顶升。顶模是通过长行程程、大吨位液压双双作用油缸顶升体体系，一个行程即即可顶升一个结构构层，在很短时间间内即可完成全部部顶升工序，加快快施工速度。顶模布置示意图顶模布置示意图顶模布置示意图顶模布置示意图二、超高层建筑主主要关键施工技术术5.3、液压提模板及平平台台技术整体提升模板及平平台系统是通过高高于已浇筑混凝土土内的格构柱作为为受力构件，进行行逐层提升。整体提升操作平台台系统由结构平台台、支承格构立柱柱、和提升动力系系统三大部分组成成。二、超高层建筑主主要关键施工技术术6、超高层钢结构施施工技术超高层钢结构具有有安装高度高、构构件重量大、操作作面狭小、倾斜及及悬臂构件多、安安装顺序复杂等诸诸多难度。超高层层钢结构均采用塔塔吊吊装方式，塔塔吊的布置及选型型完全取决于钢结结构安装方案。超超高层钢结构安装装技术、空间结构构施工技术、大悬悬臂安装技术、多多角度全位置异性性钢结构焊接技术术是其关键技术。。二、超高层建筑主主要关键施工技术术6、超高层钢结构施施工技术因超高层混凝土核核心筒与外框钢结结构采用错层施工工，且混凝土与钢钢结构的收缩量并并不相同，因此在在每个施工阶段以以及施工结束后，，结构外框巨型柱柱与核心筒之间存存在竖向差值，且且该差值会导致的的水平构件（内外外筒刚性连接梁与与楼板、伸臂桁架架等）产生的附加加应力，需根据仿仿真计算结果进行行修正并采取相应应施工措施予以解解决。高度补偿示意图伸臂桁架变形示意意图伸臂桁架施工措施施二、超高层建筑主主要关键施工技术术7、钢—混凝土组合合施工技术钢—混凝土组合结结构充分利用了钢钢与混凝土的各自自优势，是常用的的超高层结构形式式，主要有钢管混混凝土及型钢混凝凝土两种形式。大大直径多隔板钢管管混凝土施工密实实性是钢管混凝土土的最主要难点，，密集钢筋与钢骨骨柱的连接及狭小小空间混凝土浇筑筑是型钢混凝土的的最主要难点。钢板剪力墙二、超高层建筑主主要关键施工技术术8、超高层幕墙施工工技术超高层结构幕墙单单元面积大、安装装高度高、与结构构错层施工，幕墙墙安装需充分利用用塔吊、施工电梯梯、悬臂吊及卸料料平台等设备，施施工组织难度大。。9、超高层设备安装装施工技术超高层结构设备安安装高度高，设备备重量重，需采用用塔吊安装，塔吊吊选型及施工电梯梯选型需考虑设备备重量及外形尺寸寸，设备安装需在在结构施工阶段完完成。二、超高层建筑主主要关键施工技术术10、超高层施工设备备选择超高层施工主要施施工设备主要包含含大吨位自升式塔塔吊、大尺寸高速速施工电梯、液压压模架系统、超高高泵送设备系统，，设备的布置与选选型的科学性是超超高层建筑施工的的关键。二、超高层建筑主主要关键施工技术术11、超高层测量技术术超高层建筑多为混混凝土核心筒与钢钢框架的组合结构构，施工过程中内内外筒竖向压缩变变形不同，随着建建筑物高度增高，，测量受环境温度度变化及日照影响响大。12、超高层总承包管管理超高层建筑施工专专业多，需多专业业交叉阶梯施工，，各专业需共用塔塔吊及施工电梯等等垂直运输设备，，各专业间的施工工