高层建筑施工技术方面的相关问题

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摘 要：本文通过对高层建筑施工技术方面进行分析,笔者认为,高层建筑的施工技术复杂,在整个施工过程中及其重要,主要阐述了现代高层建筑施工技术方面的相关方法,并对这些方法进行了论述.

关 键 词 ：高层建筑；施工技术；技术分析

引言

高层建筑施工,具有结构复杂多变,施工作业面窄等特点,如何加强质量管理,控制裂缝,直接影响工期和投资控制,处于承上启下,至关全局的地位.下面就从高层建筑的施工技术出发,分析目前国内高层建筑施工方面的相关问题.

1.高层建筑施工技术的解析

1.1 高层建筑混凝土的强度控制高层建筑由于混凝土用量大,施工周期长,气候及工作条件的影响因素多,有时会发生混凝土强度离散性大,甚至不合格,控制好混凝土强度,应做好以下工作.

1.1.1 配合比的选定

工程在开工前,一般均要按设计要求配制不同强度等级的混凝土,并在有资质的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,故尚需进行试验试配调整和现场砂石实际含水率调整方能确定砂的配合比.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％,石子及砂土的级配影响为5％ ～20％；水灰比影n向为多增％1,强度降低5％～10％,故应该采取相应措施进行控制,严格执行初步配合比计算和基准配合比的试配调整与确定.

1.1.2 外加剂的选用及控制

抗掺、抗冻砼必须掺入不同性能的各种外加剂,具体包括引气剂、减水剂、缓凝剂、膨胀剂等,才能满足砼高耐久性能的要求.

（1）掺入引气剂是首选,也可以复合掺入,如引气剂+减水剂等.掺入引气减水剂的作用是可以有较地提高砼的抗渗、抗冻和耐久性,使砼的使用寿命延长20年以上；能提高砼的综合耐久性；当砼受冻时,还能起到缓冲作用；可提高砼的抗冻性3～4倍,能提高砼的拉压比20％ ；尚能提高泵送砼的工作性和可泵性,减少砼的泌水率.

（2）目前国内市场的引气剂主要有松香热聚物与松香皂、皂角和木质磺酸盐3种.引气剂为气体滚珠,当掺入砼中使砼引气量达到5.5％ 时,对砼的强度稍有影响,含气量大于5％时,每增加1％ 含气量,可降低砼强度5％ 左右,因此,其掺量一般控制在4.5％ ～5.5％ 之间.

1.1.3 工程工地试验室的建立规模、设备及人员的要求

①工程工地试验室的特点和规模

工程工地试验室是按工程招标划分而设置的标段试验室,流动性大,周期短,任务明确,受自然条件的影响比较大.其规模一般情况下按照工程中标总价1.5％ ～2％的费用筹建试验室,占地面积大约需要200～300m .

②试验室人员的要求

试验人员要坚持经培训合格后持证上岗.试验室主任应具备工程师任职资格,全面负责试验室业务和管理工作.一般来说试验室按工程项目需要设土工室、材料室、土工力学室、材料力学室、混凝土标准养护室、化学室(亦可将土工室和化学室合为一室),办公室,资料室等.

③仪器设备的购置与管理

试验设备的配备购置数量必须满足所承担工程项目要求,设备的规格、型号、技术性能必须符合规范规定.设备购置要充分考虑设备的功能等级,把好质量关,货比三家,严格执行设备采购程序,经检定合格后付清货款.仪器要定期检定／校准维护、保养,以保证仪器的正常使用.

1.1.4 严格养护制度

高层建筑由于楼层高,工期紧,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.

1.1.5 适当拆模时间

防水砼不宜过早拆模,拆模时砼表面温度和周围环境温度的温差不得超过20℃ ,以防砼表面出现裂缝.一般控制拆模和上人作业时间为气温1～5℃ 时72h拆模；气温5～10℃ 时60h拆模；气温10～ 15℃ 时48h；气温15～ 25℃ 时36h拆模；气温25℃ 以上时20h拆模.

折模后,立即采取浇水或覆盖塑料薄膜养护到要求时间.地下结构部分,拆模后应及时回填土,以利于砼后期强度的增长及获得预期的抗渗、抗冻性能.

1.1.6 加强混凝土强度评定

一个验收批的混凝土应由强度等级相同、龄期相同以及生产工艺条件和配比基本相同的混凝土组成.试块的制作应在浇筑地点随机抽取,不能弄虚作假,保证试块的真实性.

1.2 高层建筑裂缝的控制

1.2.1 后浇带支撑以及模板拆除的方法

针对后浇带模板与支撑在施工过程中的重要性,许多技术人员也开展了深入的探讨.通过近年来大量工程的实践,目前施工中比较常用的方法有两种：

①不拆除模板,但是在模板设计与搭设时必须考虑在后浇带处单独搭设以便于将来梁、板混凝土达到一定强度后便于将其它满堂脚手架拆除（理论上要求这部分混凝土的强度一定要达到100%才能拆除）.

这样,后浇带处的支撑设计就要考虑荷载的取值必须满足这部分支撑独立负荷的要求,对模板和支架采取必要的观测和维护措施.此种办法能够使后浇带处混凝土不因拆除模板而被扰动,产生不利的破坏.

②待两侧梁板混凝土达到一定强度后拆除模板,但在后浇带处必须及时回顶,做出相应的加固措施.

在施工过程中有的工程发现模板满堂支撑架体若在后浇带处分开支设,由于后浇带留置时间较长,在拆除满堂脚手架时对后浇带处支撑影响较大,工人的操作难以保证后浇带处支撑系统独立完好.为了保证结构受力要求,将梁板和后浇带模板支撑体系作为同一体系,拆除此部分满堂支撑脚手架时,后浇带处支撑必须随时拆除随时回顶.回顶后的支撑体系在后浇带混凝土浇筑后强度达到100%后方可拆除.在拆除和回顶过程中需要注意不能大面积拆模,一般一跨一跨循环进行,后浇带梁板所在跨的模板拆除顺序是：梁底模板拆除――梁底回顶――顶板模板拆除――顶板模板回顶.严禁梁、板同时拆除后再回顶！也可采用后浇带二次回顶支撑拆除前,后浇带混凝土以同条件的试块强度必须达到100%.

1.2.2 设计措施

（1）“放”的措施.设置永久性伸缩缝；外墙面适当位置留分隔缝等.

（2）“抗”的措施.避免结构断面突变带来的应力集中,重视对构造钢筋的配置；对采用混凝土小型空心砌块等轻质墙体,增设间距不大于3 m的构造柱,每层墙高的中部增设厚度120 mm与墙等宽的混凝土腰梁；砌体无约束端增设构造柱；预留的门窗洞口采用钢筋混凝土框加强；两种不同基体交接处,用钢丝网(每边搭接不小于150mm)进行处理；特别注意梁底的砌筑要求；屋面保温层与隔气层的合理设置等.

（3）“放”、“抗”相结合的措施.合理设置后浇带,采取相应补偿收缩混凝土技术,混凝土中多掺纤维素类等.

1.2.3 施工措施

“放” 、“抗”相结合的措施.在混凝土裂缝预防中,对新浇混凝土的早期养护尤为重要.为使早期尽可能减少收缩,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.大体积混凝土,应着重在控制砂的温升,延缓砂的降温速率,减少砂的收缩,提高砼的极限拉伸值,改善约束和完善构造设计等方面采取措施.如选用中低水化热的水泥,充分利用砼的后期强度,掺加减水剂粉煤灰等,选择良好级配的粗细骨料,控制砼的出机温度和浇筑温度,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.对混凝土浇筑后的内部最高温度与气温温差宜控制在25℃以内,否则因温差过大产生混凝土裂缝.

1.2.4 高层建筑的施工测量控制

由于高层建筑的层数多,高度高,对施工测量精度要求较高,故在工程开工前应制定好施测方案,确定好测量仪器,根据施工方案建立好施工控制网；将高层建筑控制轴线及时投影到建筑面层上,然后根据控制轴线作柱列线等细部放样,以备绑扎钢筋,立模板和浇筑砼之用；高层建筑施工测量一般采用外控法和内控法相结合,当采用外控法投测轴线时,应每隔数层用内控法测一次,以提高精度,减少竖向偏差的积累；当用内控法时,一般用激光铅垂仪法,必须在首层面层上作好平面控制,并选择四个较合适的位置作控制点或用中心“十” 字控制,在浇筑上升的各层楼面时,必须在相应的位置预留200mmx200mm与首层层面控制点相对应的小方孔,保证能使激光束垂直向上穿过预留孔.高层建筑施工测量要根据实际情况采用切实可行的方法进行,但必须经过校对和复核,以确保准确无误.

2.我国高层建筑的施工技术

2.1 高层建筑的建筑体系

高层建筑的建筑体系涉及结构材料、结构类型和施工工艺的选择问题,既取决于不同建筑产品的功能要求和建筑层数的高低,也决定于物质技术基础和施工条件.

2.2 高层建筑的施工机具

高层建筑施工机具的选择必须满足工期,机械费用低和综合经济效益好要求,合理进行起重运输体系的组合.高层建筑要着重解决好垂直运输和吊装的施工机械.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.湖南、上海、四川、广东等地已经定点批量生产,目前用的较多的是起重量5t一10t.最大幅度25m～55m,有轨道式、固定式、附着式和内爬式四种用法,解决了大量的高层建筑施工任务.但还不能满足高层建筑发展的要求,因此近年进口了一批性能较好的塔式起重机,最大幅度45m～70m,行走时最大起重高度60m一80m,无级调速.最近国内一些厂家与国外合作,生产一些新的机型,并已开始国产化.为了解决高空安全作业,要重视高层建筑脚手架和吊篮的选型和设计、制造、使用.目前采用的有钢管扣件脚手、门型脚手架、桥式脚手架、悬挑架和各种吊篮等.今后还要发展一机多用的设备,例如能沿屋顶运行.兼有吊篮、屋面吊及擦窗机的功能.

2.3 高层建筑深基础施工

我国地区辽阔,地质差异很大,高层建筑的基础更要因地制宜,采取多种途径.如果地基土质较复杂,持力层较深,而地下室埋置深度并不大.则采用桩基础是必要的.从我国少钢的国情出发,钢桩不宜多搞,宜侧重发展现浇和预制的钢筋混凝土桩.预制桩已有较长的发展历史,质量较有保证,鉴别承载力方法明确,近年使用的预应力空心管桩有较大的承载力,预制桩对高地下水位地区更为适用；但这种桩存在着耗钢量大、造价贵、施工噪声大和截桩困难等问题.现浇桩近年有了较大的发展,机械钻孔、冲毯已经发展到直经1.2―2M左右,人工挖孔直经大,荷载大,但应十分重视安全施工.现浇桩适应性强,噪声小、造价低,可以作为发展重点,并努力实现机械化.当基础埋置特别深时,在施工技术上困难大,并且不易保证施工的安全,宜采用沉井或沉箱法施工.

2.4 高层建筑的装修设备

同一般多层建筑比较,高层建筑的装修标准较高,设备复杂.高层建筑的外墙饰面较多层建筑更要求与基层结合牢固,耐久性好,立面丰富多采,施工操作方便,宜着重发展以下一些做法：混凝土外墙无论预制或现浇都宜发展各种装饰混凝土,使装修与结构合一,不再抹灰,并以各种有机或无机的高分子涂料饰面.

2.5 高层建筑的施工组织管理

高层建筑由于层数多、结构工程量大、地下工程和装修设备较复杂,在施工组织管理上必须遵循保证重点,统筹安排,按期按质交付使用,合理安排施工顺序,尽量采用流水作业法及网络计划技术组织施工,提高机械化施工水平,采用先进科学技术,合理安排施工现场.通过合理的施工组织,解决好各施工阶段的问题,达到保证质量与工期,降低成本和提高效益.

3.结语

综述以上分析了高层建筑施工技术方面的相关问题,并通过国内高层建筑施工技术的阐述,可以看得出,我国在这方面也处于与世界同步的水平,不过随着我国技术的不断发展,相信我们会做得更好,会具有更强的影响力和优势.