现代高层建筑施工技术探究

现代高层建筑施工技术探究

摘要:随着社会生产力的不断发展,建筑科学和建筑技术的进步推动了现代高层建筑的发展,满足了人们对于建筑空间的需求。在城市化的过程中,由于城市土地空间有限,为了发挥城市空间的最大利用限度,建筑的高度在不断增加,越来越多的城市出现了高层建筑。高层建筑对于施工技术提出了新的要求和挑战,高层建筑对于建筑质量的要求较高,并且施工技术和组织管理复杂,探索现代高层建筑施工技术成为推动高层建筑发展的重要方向。

关键词:现代高层建筑;施工技术;探究

引言

城市化进程不断加快的同时,对城市空间利率越来越高,但城市的空间是有限的,更好地利用城市空间,高层建筑能够提高对城市空间的利用效率,有利于缓解城市用地紧张的难题。但在高层建筑中,高层建筑施工技术一直是制约高层建筑发展的因素。高层建筑的施工技术要点较多,包含的内容也较多,因此,在分析现代高层建筑施工技术的过程中,要结合不同的结构和要点进行分析。

一、高层建筑发展历程

一般来说,建筑高度大于27米的建筑都被称为高层建筑,世界各国对于高层建筑的定义略有不同。例如在美国,24.6米或者7层以上的建筑被划为高层建筑,在日本,31米或8层以上的建筑划为高层建筑,而我国则规定28米的住宅建筑以及房屋高度大于24米的其它高层民用建筑混凝土结构称为高层建筑。高层建筑的历史可以追溯到公元前208年,古埃及人建造了100多米的亚历山大港灯塔,公元523年,河南登封县建造了40米高的嵩岳寺塔。而现代高层建筑起源于美国,1883年芝加哥建起了现代第1幢11层高的保险公司大楼,1931年建成的帝国大厦102层,二战以后,世界范围内进入了高层建筑的繁荣时期,1970年美国芝加哥建成了西尔斯大厦高约443米。我国的高层建筑开始于上世纪20-30年代,1934年上海建成了国际饭店到22层,50年代北京建成的民族饭店高13层,60年代广州建成了高27层的广州宾馆和18层的人民大厦,70年代末期,我国的高层建筑进入了发展的繁荣时期,大量高层建筑在全国各个城市兴建。1994年开始建造的上海金茂大厦加塔尖共有93层,2008年8月份工的上海金茂大厦,楼高492米,地上共101层,是中国第二高楼、世界第三高楼。截止2016年统计的数据来看,全球摩天大楼最集中的地区在亚洲,亚洲摩天大楼数量最多的集中在香港达到了308栋之多。就世界范围来看,全世界最高的5座高层建筑均集中在亚洲,从最东边的日本到西边在沙特,我国的上海中心和广州塔也位列全球最高5座建筑之中,当前全球最高建筑是迪拜的哈利法塔高度达到了828米。

二、高层建筑施工技术的特点

首先高层建筑具有工程量大的特点。高层建筑的体积较大建筑面积广,因此,工程量十分巨大,需要数量众多的施工人员和大型施工设备同时进行施工。由于建筑高度较高,给工程设计也带来了较大难度,在工程设计的过程中需要经过长时间的完善才能确保高层建筑的施工质量,一些高层建筑在施工的过程中还需要边设计边施工,这样的特点给工程组织和管理提出了更高的要求,从整体上加大了高层建筑的工程量。其次,高层建筑具有埋置深度大的特点。高层建筑需要解决的主要问题之一是保证稳定性,在一些较大的地区,为了保证高层建筑上部结构的稳定性,就需要加大埋置深度。一般来说,高层建筑的地基埋置深度要大于建筑高度的1/2,桩基则要大于建筑高度的1/15,并且至少要有一层地下室,这样的施工要求加大了下部建筑的施工工程量,因此,高层建筑的地下室施工一般时间较长,工程量巨大。[1]再次,高层建筑具有施工周期长的特点。高层建筑的施工周期与高层建筑的工程量呈正相关,一些超高层的建筑甚至需要几年的时间才能完成。但在施工过程中,施工单位为了保证经济效益和综合效益,期望尽量缩短工期,这样的要求对建筑施工技术和施工组织管理、建筑安全管理都提出了更高的要求。最后,高层建筑具有高空作业多的特点。这是高层建筑的显著特点,大多数高层建筑施工过程中所用的建筑材料以及相关建筑设备都需要进行垂直运输,在运输的过程中,运输距离与楼层高度也呈正相关,在进行高空作业的过程中,安全问题一直是高层建筑必须重视的主要问题。

三、高层建筑施工技术要点分析

(一)基础施工技术。对基础的事故处理是决定高层建筑施工质量的关键,进行地基施工的过程中,施工技术人员和施工测量人员首先要对区域内的地质情况进行深入的勘察和分析,结合实际情况选择相应的地基施工建筑技术,这样才能保证地基的强度与稳定性。其次,在施工过程中要以现场浇灌为主,在桩基基础建设的过程中,要应用符合标准的钢筋混凝土,保证桩基施工的承载力和强度,在高水位地区通过钢筋混凝土浇筑,能够应对地下水对地基基础的侵蚀。随着建筑生产力和建筑技术的不断发展,现浇混凝土灌注桩基基础被广泛应用于高层建筑的基础施工中,这种施工技术造价相对较低,并且能够适应不同区域内的地质环境,加之施工过程中产生的污染和噪音较小,逐渐成为高层建筑基础施工中的主流技术。

(二)预制模板技术。在高层建筑施工建设的过程中,利用滑模法和爬模法,能够有效控制建筑施工的周期,并且能够极大地提高建筑主体的稳定性。在实际的施工过程中将两种技术结合起来,提高了建筑施工的质量和效率,这种施工技术整体性较好、机械化程度高,有利于对施工过程进行实时控制,进一步保证了施工建筑的稳定性,有利于建筑工程质量控制,确保了建筑物的安全性。

(三)泵送混凝土技术。高层建筑在浇筑混凝土的过程中,随着建筑高度的增加,混凝土输送的距离越来越长,另一方面,对混凝土的强度要求越来越高,因此在高层建筑施工的过程中,要对混凝土调配比例进行研究,这样能够保证建筑的整体质量。在混凝土比例调配中,大多数高层建筑所采用的混凝土都是用粉煤灰和化学材料参杂,保证混凝土的强度达到高层建筑的施工要求。在泵送混凝土设备输送的过程中,要严格控制管道的布设,综合考虑水平管压力损失、垂直管压力损失、特殊管道压力损失和工作效率,做好工程施工的过程控制以及相应的技术指标,例如根据混凝土的输送排量、输送压力,对管道的布设进行精确计算,这样才能保证泵送效率。[2]

(四)钢结构施工技术要点。钢结构在高层建筑施工的应用中非常普遍,逐渐发展出了工业化和强度高的特点,高层建筑施工的过程中主要依靠大型塔吊进行钢结构施工。随着大型塔吊技术和集中能力的不断增强,高层建筑的钢结构逐渐采用单件吊装和高空拼装,价值钢结构的构件分段长度不断增加,重量不断加大,在实际的钢结构施工过程中,将一些小的钢结构构件先拼装,再利用塔吊起重,这样的施工方式极大地提高了施工质量和效率,有利于缩短施工工期且保证施工质量。例如上海金茂大厦在塔尖钢结构施工的过程中,采用了地位拼装和双机抬吊安装方式。

(五)高层建筑的裂缝控制。高层建筑施工的过程中,不可避免地会用到裂缝控制技术。在此过程中,首先要在高层建筑中设置永久性的伸缩缝,外墙面施工的过程中,也要在合适的位置留下分隔缝。其次,在高层建筑两种施工基体的交汇处,要设置安全保护措施,例如用安全网或者钢丝网等承载力较强的材料保护建筑基体,这样能够有效避免建筑结构出现断面情况,通过这种措施能够预防建筑结构出现安全性问题。最后,将前两种方式综合运用,通过浇带施工能够有效控制高层建筑中可能会出现的混凝土裂缝。

四、高层建筑中的安全管理

高层建筑施工具有施工周期长、施工环境较为复杂、高空作业量较大的特点,这些施工特点都对高层建筑的安全管理提出了极高的要求。高层建筑施工过程中也存在着一些具体的问题,例如施工方案存在缺陷导致出现安全问题,缺少施工管理技术也容易出现高层建筑安全问题,没有严格执行安全施工流程,没有强化安全检查力度,都有可能为高层建筑的施工过程为下隐患。因此,在施工的过程中,必须做好安全管理,采用相应技术进行建筑施工的过程中也要充分考虑到安全因素,这样才能保证建筑物的质量安全,由此可见,高层建筑的安全施工也应当作为施工技术进行考虑。在实际的施工过程中,做好建筑技术的安全管理可以从以下几个方面做起。首先要不断完善施工方案,结合高层建筑工程的实际情况,以及相关技术的具体情况,制定有效的保护措施。例如在进行钢结构施工的过程中,首先要固定好挂篮以及登高扶梯,在确保安全性的同时提高施工效率。其次,可以利用BIM技术实现安全管理,BIM技术能够通过模拟各类施工技术,分析可能出现的安全问题,制定有效的措施进行预防,从而提高建筑工程的安全性。最后,加强安全教育,确保施工技术人员按照流程进行规范操作,避免各类施工技术出现安全问题。[3]

五、提高现代高层建筑施工技术的关键措施

首先要加快新材料和新技术的应用,在施工过程中不断更新原有的工艺,引进新技术,不仅能够有效提高施工的质量,控制施工周期,更能够淘汰传统的施工技术,避免因施工技术落后导致的各类安全性问题。其次,要不断提高施工技术的管理水平,高层建筑的施工项目有多个施工团队合力进行,因此必须保证各个施工环节,和各个施工团队之间的协调沟通,才能有效提高施工质量;还要强化沟通与交流,才能高质量地完成各项施工工作,也能根据建筑工程的实际情况选择相应的施工技术。

(一)加强新材料和新技术的推广。超高层建筑在不断发展的过程中,为了更好地保障建筑质量和施工效率,新材料和新技术被不断应用于建筑施工中。从我国超高层建筑发展的实际情况来看,加强新技术和新材料的应用是提高超高层建筑发展的重要方式。施工人员在新技术推广的过程中,要加强建筑案例的分析,针对新技术应用的可行性进行深入研究并在长期实践的过程中积累经验,进一步加快新技术从研究到实践的过程。结合超高层建筑施工的各个环节,对相应的技术进行优化,也是不断更新技术的重要方式。例如2009年竣工的广州塔,施工单位研发了具有国际领先水平的整体提模系统,通过应用该系统创造了主体施工两天一层的新速度,并且自主研发了超高性能免震自密实混凝土,这种新型材料的应用,成功泵送到了411米的高度。由此可以看出,新技术和新材料的推广,是推动现代超高层建筑发展的主要方式之一。

(二)不断提高施工技术的管理水平。超高层建筑的施工与建设是一项复杂而系统的工程,并且施工建设受到多种因素的影响。因此,在施工建设的过程中,首先要提高管理人员的管理水平,结合工程的实际情况制定有效的施工管理措施,进而形成有效的施工管理体系,在施工的过程中保证施工各方能够协调沟通,提高施工工作的质量,优化施工的各个环节。另一方面,在施工管理的过程中要加强现代信息技术的应用,充分利用现代信息技术在建筑施工中的应用提高施工管理的水平。例如通过信息技术进行施工监测,通过多次分析监测结果,为工程施工提供坚实的数据支持,进一步提高超高层建筑施工技术的水平。

(三)不断强化施工人员的专业水平。超高层建筑的施工离不开施工人员的专业技能,只有专业人才的支持,才能更好地推动现代超高层建筑的发展。因此,在进行超高层建筑施工的过程中,要不断对现有的施工技术人员进行培训,强化其专业能力和综合能力。建立有效的培训体系增强施工人员参与培训的积极性,并且建立有效的考核体系评估培训的效果。同时,相关单位还要不断优化人力资源结构吸纳具有专业能力的高素质人才进入单位,并且将专业能力作为人才考核的主要依据,这样才能组建一支具有高素质的人才队伍,更好地推动施工技术的发展。通过这些方式的综合运用才能够有效提高现代超高层建筑的发展。

六、结束语

综上所述,高层建筑的施工技术对于控制施工过程,保证施工质量具有不可替代的作用,高层建筑的施工技术决定了未来高层建筑的发展。可以预见的是在未来,越来越多的高层建筑将出现在城市中,因此,研究现代高层建筑施工技术,是促进建筑业发展的重要方法和手段。在实际的施工过程中要从多方面进行技术分析,找出技术中存在的不足,才能不断优化高层建筑的施工技术,使之更好地适应现代高层建筑的不断发展。

参考文献:

[1]郏健.现代高层建筑施工技术研究[J].绿色环保建材,2019(08):141-142.

[2]庄亮.超高层建筑液压爬模施工技术[J].建筑机械,2019(2):89-91.

[3]赵尤蕾.高层建筑施工安全管理研究[J].安全管理,2019(08)47-51.

作者:赵芸芳 单位:甘肃省定西市临洮县职业技术教育中心