湖北超高层建筑施工技术与特点

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地下下室一般采用顺顺做法、半逆作作法、全逆作法法三种施工方法法，其中半逆作作法最为常见。。顺做法施工：顺做法是遵循先先深后浅的原则则，地下室全部部采用从下至上上的施工步骤，，地下室结构完完成后再开始上上部结构施工。。顺做法优点是施施工工艺成熟简简单，缺点是施施工周期长。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半逆作法施工：：半逆作法是主体体塔楼区域采用用顺做法，周边边裙房采用逆作作法，先期完成成塔楼区域地下下室施工，在主主体塔楼施工时时再采用逆作法法施工周边地下下室。半逆作法优点是是建筑物上部结结构的施工和地地下基础结构施施工平行立体作作业可有效缩短短工期，缺点是是需采用双层围围护结构，施工工成本高。1、主楼基坑结构构支护施工2、主楼地下室结结构施工3、主楼结构施工工4、裙楼支护结构构施工6、主楼结构施工工5、裙楼结构施工工7、主楼结构施工工8、主楼结构施工工二、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全逆作法施工：：全逆作法是主体体塔楼区域及裙裙房区域全部采采用逆做法，基基坑支护及桩基基完成后首先开开始首层施工，，首层施工完成成后同时向上施施工主楼，向下下施工地下结构构。半逆作法优点是是施工周期大大大缩短，缺点是是前期建筑物荷荷载需通过钢结结构立柱传力，，且地下室梁柱柱等节点混凝土土浇筑困难。1、支护结构施工工2、首层结构施工工3、上部结构施工工4、地下室结构施施工5、上部结构施工工6、地下室结构施施工7、上部结构施工工8、地下室结构施施工9、上部结构施工工二、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基坑深度度超深且多处于于繁华地带，基基坑支护一般采采用地下连续墙墙+支撑（内支撑或或环形支撑）；；地下连续墙+拉锚；排桩+支撑；排桩+锚索等支护形式式。部分处于大型整整体地下室中的的超高层基坑采采用坑中坑设计计，即大基坑采采用一种支护形形式，坑中坑采采用一种支护形形式。如十字门门大基坑采用桩桩锚支护形式，，坑中坑采用桩桩撑支护形式。。坑中坑支护二、超高层建筑筑主要关键施工工技术2、高承载力大直直径桩基施工技技术随着建筑物高度度的不断攀升，，桩基承载力要要求越来越高，，桩长也越来越越长，施工难度度也越来越大（（如十字门塔楼楼桩基直径达2.4米，持力层达到到微风化花岗岩岩，单桩承载力力设计值达65900KN）。部分超高层层工程桩基直径径可达4米。大直径嵌岩桩一一般可采用旋挖挖成孔、冲孔成成孔、潜孔锤成成孔技术。冲孔成孔施工冲孔成孔施工二、超高层建筑筑主要关键施工工技术2、高承载力大直直径桩基施工技技术冲孔成孔适应性性强，可以适应应多种复杂地质质情况，但遇孤孤石或嵌岩较深深时，施工速度度慢。可采用水水下（地下）爆爆破技术对孤石石及岩层进行爆爆破后再冲孔施施工，可以大大大提高工作效率率。嵌岩旋挖需采用用特种大功率设设备，潜孔锤需需采用多孔组合合施工，施工难难度大，且施工工成本高。水下爆破施工二、超高层建筑筑主要关键施工工技术2、高承载力大直直径桩基施工技技术大直径灌注桩钢钢筋笼钢筋规格格及数量远远超超过普通灌注桩桩，且桩长长，，采用孔口钢筋筋笼对接，需采采用特殊措施及及钢筋连接工艺艺进行施工。钢筋工程钢筋技术方面，，推广了钢筋对对焊、电渣压力力焊、气压焊以以及机械连接（（套筒挤压、锥锥螺纹和直螺纹纹套筒连接）。。钢筋笼对接装置置钢筋笼对接装置置二、超高层建筑筑主要关键施工工技术3、大体积混凝土土施工技术超高层建筑高度度高，基础厚度度厚，一次性浇浇筑混凝土方量量大（如上海环环球金融中心基基础一次性连续续浇筑28900m3，如上海中心6米厚基础一次性性连续浇筑60000m3）。大体积高强强度混凝土水化化热大、混凝土土收缩大、裂缝缝控制难度大。。十字门塔楼基础础厚度4.0m~12.2m，采用分层浇筑筑，单次最大浇浇筑厚度5.6m，浇筑方量约6000m3。基础钢筋施工大体积混凝土浇浇筑二、超高层建筑筑主要关键施工工技术3、大体积混凝土土施工技术超高层超大体积积混凝土一般采采用优化配合比比设计；优选原原材料；选用中中低热水泥；大大掺量粉煤灰和和矿物掺合料；；采用聚羧酸系系高性能减水剂剂；采用蓄热保保温保湿养护方方法；采用实时时温度检测等综综合控制方法。。大体积混凝土养养护二、超高层建筑筑主要关键施工工技术4、高强混凝土超超高泵送施工技技术超高层建筑的混混凝土强度高、、粘度大，随着着泵送高度的增增加，泵送施工工越来越困难。。随着材料性能能及设备性能的的不断提升，我我国在超高层泵泵送领域已创造造多项世界纪录录（如深圳京基基大厦创下C120超高强混凝土一一次性泵送417米高度的纪录））。二、超高层建筑筑主要关键施工工技术4、高强混凝土超超高泵送施工技技术混凝土浇筑机械械选择：超高层层每层混凝土浇浇捣方量较大，，混凝土浇筑一一般采用2泵2管一泵到顶的施施工技术。应用双泵技术在在1组出现故障时，，另1组仍可继续进行行工作，避免输输送中断造成质质量事故。高度较高的巨高高层建筑一般会会增加备用泵及及管路系统。砼泵管固定装置置砼泵管弯管固定定装置应用实例二、超高层建筑筑主要关键施工工技术4、高强混凝土超超高泵送施工技技术超高层高压泵带带有专项管道水水洗技术，利用用该专项技术的的砼活塞、自动动补偿磨损间隙隙的眼镜板、切切割环及管路的的良好密封性。。采用水洗技术术，直接用混凝凝土泵泵送水洗洗，使其能够做做到泵送多高，，水洗多高。水水洗输送管可以以最大限度利用用管道中的混凝凝土，减少混凝凝土浪费和对施施工环境的污染染。超高层砼泵管水水洗示意图高抛自密实混凝凝土配比试验高抛自密实混凝凝土配比试验试验柱安装试验柱自密实混混凝土扩展度检检测试验柱混凝土浇浇筑钢管柱高抛自密密实混凝土试验验试验柱剖口及横横向抽芯检测钢管柱高抛自密密实混凝土试验验试验柱剖口及横横向抽芯检测钢管柱高抛自密密实混凝土试验验试验柱竖向抽芯芯检测钢管柱高抛自密密实混凝土试验验自密实混凝土超超声波检测曲线线钢管柱高抛自密密实混凝土试验验二、超高层建筑筑主要关键施工工技术5、模架施工技术术在超高层建筑领领域，大型塔吊吊、钢结构安装装技术日益成熟熟，混凝土核心心筒结构施工是是影响整体施工工的关键环节，，模架体系的先先进性、科学性性成了制约整个个混凝土结构施施工的关键因素素。模架体系一一般可采用滑模模体系、液压单单片爬升体系、、液压整体爬升升体系、液压整整体提升体系、、智能化整体顶顶升体系等多种种形式，经过多多年的发展，现现常用液压整体体爬升体系及智智能化整体顶升升体系两种模式式。5.1、液压爬升模板板及平台施工技技术液压爬升模板及及平台是通过附附着于已浇筑混混凝土上的轨道道作为受力构件件，进行逐层爬爬升。全自动液压爬升升系统提高了模模板系统的自动动化程度，减轻轻了操作人员的的工作强度。其其封闭的爬架系系统可以用于放放置钢筋、电箱箱、电焊机、工工具箱、常用材材料等，并且底底部设置悬挂安安全平台以防止止高空坠物，提提供了适宜的操操作环境及安全全保障。5.1、液压爬升模板板及平台施工技技术自动液压爬模脚脚手模板体系由由内外构架支撑撑系统、动力系系统、钢平台系系统、脚手架系系统和模板系统统组成。其中钢钢平台系统处于于整个体系的顶顶部，是施工人人员的操作平台台和液压布料机机的放置场地；；脚手系统作为为施工人员的上上下通道和钢筋筋绑扎、模板安安装的操作空间间；悬挂脚手架架采用滑移式设设计方法，满足足核心筒墙体收收分施工需要；；模板系统采用用定型轻型大模模板，施工时跟跟随构架平台体体系一起进行爬爬升；支撑系统统搁置在墙体上上，承受构架平平台施工时的荷荷载；整个体系系利用油缸的顶顶升和回提跟随随核心筒墙体的的施工完成每一一层的爬升。5.2、液压顶升模板板及平台施工技技术液压顶升模板及及平台是通过低低于已浇筑混凝凝土上的钢梁作作为受力构件，，进行逐层顶升升。顶模是通过长行行程、大吨位液液压双作用油缸缸顶升体系，一一个行程即可顶顶升一个结构层层，在很短时间间内即可完成全全部顶升工序，，加快施工速度度。顶模布置示意图图顶模布置示意图图顶模布置示意图图顶模布置示意图图二、超高层建筑筑主要关键施工工技术5.3、液压提模板及及平台台技术整体提升模板及及平台系统是通通过高于已浇筑筑混凝土内的格格构柱作为受力力构件，进行逐逐层提升。整体提升操作平平台系统由结构构平台、支承格格构立柱、和提提升动力系统三三大部分组成。。二、超高层建筑筑主要关键施工工技术6、超高层钢结构构施工技术超高层钢结构具具有安装高度高高、构件重量大大、操作面狭小小、倾斜及悬臂臂构件多、安装装顺序复杂等诸诸多难度。超高高层钢结构均采采用塔吊吊装方方式，塔吊的布布置及选型完全全取决于钢结构构安装方案。超超高层钢结构安安装技术、空间间结构施工技术术、大悬臂安装装技术、多角度度全位置异性钢钢结构焊接技术术是其关键技术术。二、超高层建筑筑主要关键施工工技术6、超高层钢结构构施工技术因超高层混凝土土核心筒与外框框钢结构采用错错层施工，且混混凝土与钢结构构的收缩量并不不相同，因此在在每个施工阶段段以及施工结束束后，结构外框框巨型柱与核心心筒之间存在竖竖向差值，且该该差值会导致的的水平构件（内内外筒刚性连接接梁与楼板、伸伸臂桁架等）产产生的附加应力力，需根据仿真真计算结果进行行修正并采取相相应施工措施予予以解决。高度补偿示意图图伸臂桁架变形示示意图伸臂桁架施工措措施二、超高层建筑筑主要关键施工工技术7、钢—混凝土组组合施工技术钢—混凝土组合合结构充分利用用了钢与混凝土土的各自优势，，是常用的超高高层结构形式，，主要有钢管混混凝土及型钢混混凝土两种形式式。大直径多隔隔板钢管混凝土土施工密实性是是钢管混凝土的的最主要难点，，密集钢筋与钢钢骨柱的连接及及狭小空间混凝凝土浇筑是型钢钢混凝土的最主主要难点。钢板剪力墙二、超高层建筑筑主要关键施工工技术8、超高层幕墙施施工技术超高层结构幕墙墙单元面积大、、安装高度高、、与结构错层施施工，幕墙安装装需充分利用塔塔吊、施工电梯梯、悬臂吊及卸卸料平台等设备备，施工组织难难度大。9、超高层设备安安装施工技术超高层结构设备备安装高度高，，设备重量重，，需采用塔吊安安装，塔吊选型型及施工电梯选选型需考虑设备备重量及外形尺尺寸，设备安装装需在结构施工工阶段完成。二、超高层建筑筑主要关键施工工技术10、超高层施工设设备选择超高层施工主要要施工设备主要要包含大吨位自自升式塔吊、大大尺寸高速施工工电梯、液压模模架系统、超高高泵送设备系统统，设备的布置置与选型的科学学性是超高层建建筑施工的关键键。二、超高层建筑筑主要关键施工工技术11、超高层测量技技术超高层建筑多为为混凝土核心筒筒与钢框架的组组合结构，施工工过程中内外筒筒竖向压缩变形形不同，随着建建筑物高度增高高，测量受环境境温度变化及日日照影响大。12、超高层总承包包管理超高层建筑施工工专业多，需多多专业交叉阶梯梯施工，各专业业需共用塔吊及及施工电梯等垂垂直运输设备，，各专业间的施施工布置及协调调难度大。第三部分超超高层施工技技术路线选择一、超高层总体体施工路线超高层施工技术术路线的选择与与建筑物高度、、结构类型直接接相关，在相同同高度情况下不不同的结构类型型将会采用不同同的技术路线，，同样，在结构构类型相同情况况下建筑物高度度不同也将可能能采用不同的技技术路线。超高层建筑一般般采用混凝土核核心筒+混凝土外框架；；混凝土核心筒筒+钢结构外框架两两种主要结构类类型。一、超高层总体体施工路