陕西建筑技术|突破超高层施工迷障,四大热点读懂未来发展挑战

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来越多的超高层建筑拔地而起,成为地标建筑、时代建筑,成为城市天际线中最高的轮廓。然而,很多人在问:如何建造适合未来的超高层建筑?突破建造技术我国的城镇化发展正处于上升阶段,城市人口较多,且十分集中,在资源有限的城市生活中,超高层建筑可以带来明显的社会经济效益。然而在当前的技术水平情况下,超高层建筑施工会遇到很多难以克服的困难。从突破***m开始,超高层建筑不断刷新建筑高度,这些无不体现着建造技术发展带来的深刻影响。越来越多的新技术应用到超高层建筑设计与施工中,为建筑的结构稳定与使用安全增加砝码。*、高强高性能混凝土技术。以往的混凝土在强度方面越来越难以适应当前超高层建筑的施工需要。高强高性能混凝土(简称HS-HPC)是具有较高的强度(一般强度等级不低于C**)且具有高工作性、高体积稳定性和高耐久性的混凝土(“四高”混凝土),其特点是不仅具有更高的强度且具有良好的耐久性,多用于超高层建筑底层柱、墙和大跨度梁,可以减小构件截面尺寸增大使用面积和空间,并达到更高的耐久性。HS-HPC适用于高层与超高层建筑的竖向构件、预应力结构、桥梁结构等混凝土强度要求较高的结构工程。*、混凝土裂缝控制技术。混凝土裂缝控制与结构设计、材料选择和施工工艺等多个环节相关。混凝土裂缝控制技术要求控制超长混凝土结构如不在结构设计与工程施工阶段采取有效措施,将会引起不可控制的非结构性裂缝,严重影响结构外观、使用功能和结构的耐久性。同时要求在原材料要求、配合比要求、大图湖公园不不不固特异设计龄期方面满足使用要求。该技术适用于各种混凝土结构工程,特别是超长混凝土结构,如工业与民用建筑、隧道、码头、桥梁及高层、超高层混凝土结构等。*、超高泵送混凝土技术。超高泵送混凝土技术,一般是指泵送高度超过***m的现代混凝土泵送技术。近年来,随着经济和社会发展,超高泵送混凝土的建筑工程越来越多,因而超高泵送混凝土技术已成为现代建筑施工中的关键技术之一。超高泵送混凝土技术是一项综合技术,包含混凝土制备技术、泵送参数计算、泵送设备选定与调试、泵管布设和泵送过程控制等内容。超高泵送混凝土技术适用于泵送高度大于***m的各种超高层建筑混凝土泵送作业,长距离混凝土泵送作业参照超高泵送混凝土技术。*、高强钢筋应用技术。经对各类结构应用高强钢筋的比对与测算,通过推广应用高强钢筋,在考虑构造等因素后,平均可减少钢筋用量约**%~**%,具有很好的节材作用。对于***MPa级高强钢筋应积极推广,并主要应用于高层建筑柱、大柱网或重荷载梁的纵向钢筋,也可用于超高层建筑的结构转换层与大型基础筏板等构件,以取得更好的减少钢筋用量效果。*、高强钢筋直螺纹连接技术。高强钢筋直螺纹连接可广泛适用于直径**~**mm HRB***、HRB***钢筋各种方位的同异径连接,如粗直径、不同直径钢筋水平、竖向、环向连接,弯折钢筋、超长水平钢筋的连接,两根或多根固定钢筋之间的对接,钢结构型钢柱与混凝土梁主筋的连接等。钢筋直螺纹连接已应用于超高层建筑、市政工程、核电工程、轨道交通等各种工程中。强化安全舒适超高层建筑经历了一定的发展历程,随着相关专家学者不断地对已经出现的各种问题进行全面研究,采取改进措施,目前,超高层建筑逐步成为安全的代名词。抗风楼越高,风对楼体的横向推力也越大。摩天大楼高层部分受的风力比低层部分要高几倍,风的冲击力是根据建筑物的高度呈几何级数增加的,如***层的高楼顶部受风的冲击力是**层大楼顶部所受风力的*倍。对此,很多超高层建筑都采用了抗风技术。结构抗风设计过程不仅包含表面围护结构的抗风设计,还包括主体结构的抗风设计。表面围护结构应通过风洞试验得到表面风压,并根据结果进行计算和设计;主体结构抗风设计应通过风洞试验得到结构风荷载,随后进行风振响应分析,最后验证主体结构方案的安全性和舒适性。抗震消能减震技术主要应用于多高层建筑,高耸塔架,大跨度桥梁,柔性管道、管线(生命线工程),既有建筑的抗震(或抗风)性能的改善,文物建筑及有纪念意义的建(构)筑物的保护等。建筑隔震技术一般应用于重要的建筑,一般指甲、乙类等特别重要的建筑;也可应用于有特殊性使用要求的建筑,传统抗震技术难以达到抗震要求的或有更高抗震要求的某些建筑,也可用于抗震性能不满足要求的既有建筑的加固改造,文物建筑及有纪念意义的建(构)筑物的保护等。防火超高层建筑有其独特的消防难点。由于其特殊的构造和功能要求,致使其内部火灾荷载大,火势蔓延迅速,人员疏散困难,救援难度大,形成重大火灾的隐患大。因此在消防设计时,应注意防火、控火、耐火三方面共同解决消防难题。建筑工程中使用防火材料、防火构件、防火配件,装修工程中采用不燃、难燃性建筑材料,易燃易爆场所强化通风,设置防爆电气,使用不发火地面等;超高层建筑应合理安装火灾自动报警、自动灭火系统,进行早期探测和初期扑救;在建筑物平面和竖向划分防火分区和防烟分区,在建筑物之间留有适当防火安全距离,切断火灾蔓延途径,减小成灾面积,便于实施救援;超高层建筑在钢结构方面,应注意钢材耐火性能。应加强建筑结构构件的耐火稳定性,使其在火灾中不致失效。提高施工质量超高层建筑工程的容错率很低,非常能体现施工组织水平与施工建造能力。因此,能造超高层建筑的项目部必须要解决下面这些问题。施工顺序控制施工顺序上,应该采用先塔楼后裙楼的安排,在场地狭小的前提下,为了便于平面布置,裙楼地下室宜采用逆作法施工。流水分段上,对于劲性钢骨柱、普通现浇楼板的框筒或框剪结构,楼板与剪力墙同时逐层施工,所以可以按标准层结构统一整体分段,对于核心筒剪力墙-外钢柱组合楼板的框剪结构,应按先核心筒,后外框的顺序组织流水施工,各分项工程的先后顺序为:核心筒劲性钢柱→核心筒剪力墙→筒外钢柱→钢框架梁→楼板施工,每个工序相差*层。施工测量施工测量贯穿于超高层建筑施工的全过程,是衔接各分部分项工程之间空间关系的重要手段。施工测量也是超高层建筑“健康”状况监测的重要手段之一。超高层建筑相对于普通建筑,高度更高,由于高耸结构昼夜和季节性的温差、日照、大地潮、风荷载对结构造成的竖向高度变化、侧向挠曲、扭转、摆动等已不可忽视。因场地狭小、基坑位移、自然条件、建筑物变形,施工条件等影响,增加了测量难度。普通的测量工具和手段都不适用与超高层建筑的施工测量, 最新的测量技术为GPS测量。地基施工(*)施工前,应根据施工技术需要,合理做好施工车辆的运输安排,人员的布置以及与相关部门的协调工作等。(*)应根据设计标准及工程特点,合理选择砂浆的种类、砖的品种,保证砂浆的强度达到设计要求。(*)施工时,应正确设置拉结筋和加强多层住宅的沉降检测,并应禁止不合格的施工材料进入施工现场。(*)若地基为软土地基,应选择适当位置设置沉降缝,且保证其具有一定的宽度。(*)高层建筑的基础之间的净距应留有适当距离,以避免因基底压力的互相叠加而产生附加沉降。钢结构的安装超高层钢结构安装施工技术主要体现在以下七个方面:构件进场,验收与堆放;塔吊的选择、布置及装拆;吊装;测量控制;焊接;工期及质量控制;安全施工。钢构件在安装过程中的稳定问题:因钢立柱相对独立,楼层缺失处钢外筒与混凝土核心筒之间多无永久的可靠连接,在施工荷载、风荷载等作用下如何确保结构稳定是关键问题之一。超高空焊接质量:钢结构外筒构件连接主要采用全位置等强对接焊,焊接要求高,焊接工作量大,焊接操作条件差。高支模施工高支模施工通常应用于以下情况:高大模板搭设高度*m及以上;搭设跨度**m及以上;施工总荷载**kN/m*及以上;集中线荷载**kN/m及以上等。高支模施工在地下*层、首层及转换层等多处层高约为*~*m,层间高,对于模板支架的刚度、稳定性、安全性要求更高,是施工过程安全控制的重点。高支模具有跨度大,悬挑长度大,层高大,荷载大以及洞口多的特点,因此高支模的设计很重要,其检查和验收也是重点。混凝土泵送(*)由于超高层建筑所需混凝土量大,强度高,泵送距离长,泵送时间久,故须控制高强度等级混凝土水灰比,逐车检测坍落度、扩展度、入模温度,减少裂缝的产生。(*)泵送时应选择料斗容量小但输送压力大的泵车,缩短混凝土在泵管经过的时间,且应根据层高合理选择承压泵管。 (*)适当添加外加剂,通过控制外加剂的含量,在不影响混凝土浇筑与强度等级的前提下,尽量提高其流动性。管道施工(*)垂直管道配管前须精密测量,避免因超高层建筑层数多导致逐层累计误差过大。(*)由于超高层建筑的施工难度大,不同管道承压能力不同,管道系统试压冲洗应分层分系统进行。 (*)应分两次进行消防喷淋支管的安装,分别为吊顶施工前与装饰吊顶龙骨时穿插安装。(*)各专业管道安装完成后,须再次复核安装位置、安装标高、构件连接等是否规范,验证无误后方可配管。集中攻破设计难点超高层建筑“高”的不只是建筑高度——超高层建筑开发建设成本高,后期维护运营费用高,投资与施工成本均很高。同时,由于超高层建筑体型巨大,功能复杂,容纳人员众多,因此从使用到运维阶段均会产生较高成本。此外在施工阶段,由于超高层建筑技术更复杂,施工管理难度更大,施工成本也会随之升高。超高层建筑的结构寿命一般在***年以上,为了解决这个“高”的问题,必须从源头开始,统筹建设过程。从勘察到后期运维,由建设方统一参与管理控制,让建筑信息模型应用贯穿始终,避免各环节衔接造成的成本浪费。同时积极引入新技术、新工艺,深挖施工成本空间,确保建设过程的成本能控制在一定范围内。此外,应优选机电设备,避免***年的建筑用**余年寿命的电梯这类情况,规避维修、更换形成的高成本。超高层建筑对周边环境产生不利影响,主要体现在超高层建筑容量大,人口集中给城市交通、消费、饮水、消防等形成巨大压力。同时从室内使用环境来看,超高层建筑的适用性也有无法避免的缺点。超高层建筑日益增多构成了建筑群,往往造成对日照、空气流通等的阻碍,使周围的低矮建筑的采光受到影响。为避免这类问题,应在项目规划时着重考虑建筑对周围环境的影响情况。控制高层建筑的体量及高度。建设应保证城市生态有良好的日照条件;保护历史景观,和周围建筑之间的协调关系;保证城市街道人流聚集和停留场所不被风改变地块气候;高层建筑的建设应符合城市经济发展,不应盲目求新求高。
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