高层建筑工程的施工特点及施工技术分析

文/贺子奇、温森 河南大学土木建筑学院 河南 开封 475004

高层建筑工程的施工特点及施工技术分析

文/贺子奇、温森 河南大学土木建筑学院 河南 开封 475004

随着时代的发展与社会的进步，城市化进程不断加快。但是土地面积日趋紧张，为了有效解决这一问题，高层建筑日益增多。高层建筑工程施工与普通建筑工程施工有着明显的不同，因其高度原因使得高层建筑必须更加注重抗震性能与稳定性等安全因素，这就使得其施工特点与施工技术需要受到更多的关注。论文结合笔者研究，分析了高层建筑工程的施工特点以及其施工技术分析。

高层建筑工程；结构；特点；施工技术

城市化的深入发展使得土地资源日趋紧张，为了缓解用地矛盾，充分利用空间，高层建筑不断发展。尤其是我国人口较多，高层建筑工程的开发与兴建有效地缓解了我国日益严峻的人口居住问题。从另一个方面说，高层建筑的发展也使得高层建筑工程结构类型不断丰富，复杂的结构在满足人们不同需求的同时也导致施工难度不断增加。高层建筑因高度原因，必须对其自身的抗震性能、稳定性等加以关注。如果对高层建筑工程结构施工特点没有过多了解，必然影响工程施工的质量。所以，当前时期探讨高层建筑工程结构施工特点及施工技术具有重要意义。

一、高层建筑工程施工的特点分析

（一）技术要求高

因为高层建筑结构施工主要材料为现浇钢筋混凝土，为了保证建筑的性能就必须将重点放在钢筋连接、结构可靠性、模版的制作加工以及混凝土质量等几个方面。与此同时，施工过程中对于建筑防水、建筑消防、建筑装修等环节的技术要求也十分高。这一点建议和第二点合并，缩写。

（二）施工环节多

高层建筑楼层较多，因此在进行施工时要考虑的因素也多，且十分复杂。在施工环节随着楼层的不断升高，其施工难度也逐步增大。尤其是高空作业时更是要关注较多的环节，对于建筑材料、施工机械、安全管理以及人员素质等方面有着较高的要求。这些环节无不影响着高层建筑工程结构施工的质量。

（三）地基埋藏深

鉴于高层建筑楼层多的原因，为了保证高层建筑工程的稳定性与可靠性，就必须通过测量，从而精确地基的埋藏深度。也正是因为如此，高层建筑低级埋藏深度也较普通建筑工程深，其地基深度一般为建筑高度的十二分之一。

（四）工程量大，工期长

高层建筑工程结构施工庞大且复杂，再加上其施工环节所涉及的内容也多，施工时往往需要多个项目同时进行，所以说高层建筑工程结构施工一般工程量非常大。与此同时，正是因为其工程量大的原因，决定了其施工工期比普通建筑工程结构施工更长。据相关统计表明，即便是最简单的高层建筑，其工期也要长达两年之久。

二、高层建筑工程结构施工技术探究

（一）地基基础施工技术

我国地域面积广，因此各地地质条件也不尽相同。地质条件的千差万别导致了在进行高层建筑工程结构施工时必须根据当地的地质条件采取有针对性的地基基础施工技术。在施工时，如果施工地地质复杂，持力层深但是地基埋藏深度较浅的状况，就必须使用桩基础技术。但是为了控制成本，保障施工效果，桩基础也可以采用钢筋混凝土桩。地基基础施工离不开开挖与支护，需要在施工过程中针对具体情况制定出详细的开挖与支护方案，并且需要及时的排水。基本上基坑深度超过5米的高层建筑项目，必须在专家论证的基础上进行施工。施工要经过封层填土的方式进行换土垫层，然后通过夯实碾压确保地基基础土壤的固化，随后浇筑混凝土，实现土壤固结，保证施工的质量。

常见建筑地基施工方法主要有注浆法和强夯法，下面进行简要介绍。

1、注浆法。采用该方法施工时，由于硅化加固的土层是厚度为1米的不加固土层，容易出现浆液上冒的现象。为了避免这一现象的发生，可以使用打灰土层或夯填素土的方法。一般情况下，灌注浆液的压力应控制在0.8-1.0mpa（终）和0.2-0.4mpa（始）范围内。在对土的加固程序中，一般坚持自上而下的原则。另外，还要经常抽查浆液的配比及性能指标、注浆孔位、孔深、孔径等，并对已注浆的孔进行标记，注明时间。此外，在施工过程中，要特别注意避免漏孔现象的出现，一旦出现，必须立即停止注浆，并着手调查产生的原因，调整注浆参数。

2、强夯法。采用强夯法时，首先务必要进行精确的测量和定位，绘制精确的夯点布置图，并对每一个夯点位置进行标注，之后采用推土机进行预压2-3遍直到场地平整。如若施工所在地有着较高的地下水水位，则应采取相应的对策降低地下水位，或者在表妹铺设0.5-2.0m厚的砂石垫层，以防止孔隙水压的产生或设备的下压。其次，采用分段施工的方式，按照“以一边向另一边、以边缘夯向中央”的顺序，每次夯完，都需要使用推土机对场地进行平整，之后在进行下一次的夯击，最终完成相应的地基施工。

（二）结构转换层施工技术

高层建筑转换层结构分为四层，即顶层、转换层以上的标准层以及转换层和转换层以下的标准层。为了保证施工的质量，在转换层施工前需要借助高科技测量仪器测量高层建筑主楼的垂直度，然后按照布置网的布置形式将整个施工内容显示出来，便于转换层施工的有序进行。因为高层建筑的特点，导致了高层建筑结构往往下部结构受力加大而上部受力较小。出于高层建筑工程功能性的需求，高层建筑下部一般设置为大空间，而上部多布置为小空间。有鉴于此，要想保证高层建筑的稳定性与安全性，就需要在高层建筑下部使用框架结构，而上部使用剪力墙结构。转换层则是上述结构的关键部分，决定了整个高层建筑的抗震性能。

在转换层施工过程中，需要采用多种技术确保转换层下半部分的刚度，比如增强落地墙的厚度或增大筒体。此环节必须严控混凝土施工的质量，如果有必要还可以在转换层周围设置框架、剪力墙或者在楼梯间设置筒体结构。当然，为了保证转化层性能的良好，还可以降低转换层上部结构的刚度，如减少墙体厚度、不落地剪力墙等。

1、钢筋混凝土转换层钢筋工程施工

在钢筋混凝土转换层结构中，由于转换构件含钢量大，主筋长，布置密，在梁柱节点区钢筋过度集中，因此正确的翻样和下料，采用合适的连接形式和合理安排钢筋就位次序是钢筋施工的关键。

（1）钢筋的翻样和下料。在进行钢筋翻样之前，应严格按照设计文件及相关说明，读懂设计图纸，掌握相关规定，设计好钢筋之间的避让和穿插，对设计的尺寸和绑扎的次序进行确定，并安排有专人进行相应的质量监督。

（2）钢筋连接。由于转换层钢筋量大，较为密集，因此要对钢筋之间的连接方式进行精心的设计，目前主要采用的主筋连接方式为镦粗直螺纹套筒连接、冷挤压套筒连接等连接方式，在设计施工时应合理根据设计成本、工期和施工质量等进行选择。

（3）钢筋的绑扎与固定。钢筋的绑扎和固定是转换层施工质量的重要保证，当转换梁厚度较大或高度较高时，应制作合适的永久性或临时性支架系统，以便钢筋绑扎和固定的质量，确保转换层的施工质量。

2、转换层结构的模板支撑系统

转换层施工中最常用的三种模板支撑方案，分别为落地支撑法、叠合梁原理法和吊模法。其中落地支撑法的综合工程造价相对较高，且要求每层有支撑对应，施工质量与操作工人的技术水平直接相关，安全性难以保证，后期模板支拆量较大，工期较长。叠合梁原理法的综合工程造价相对较低，但质量不易得到控制，安全性也难以得到保证，而且工期相对较长。吊模法操作简便，模板的安装容易操作，具有很好的便捷性，且具有很好的安全性，施工质量可以得到很好的控制。在施工中只需一次性支模，不需要支撑，工期大大减少，目前在施工中得到广泛的应用。

（三）钢结构施工技术

钢结构施工技术细分的话又可分为高层重型钢结构、刚和混凝土结构以及大跨度空间结构施工技术等。高层建筑核心墙内的钢结构柱至少应不少于24根。焊接时应采用科学、先进的焊接工艺，比如二氧化碳气体保护焊。焊接方法也较多，比如立焊、斜立焊等。焊接时要保证焊接缝的整洁，保障焊接的效果与质量。鉴于钢结构的性质，在施工时必须重视钢结构的防火施工。另外，钢结构施工技术离不开大型塔吊，所以塔吊的吊装、连接与测控也是钢结构施工技术的关键，为了提高效率可以使用一机多吊或分区吊装的形式。尤其是要注意的是，在钢结构施工的过程中要注意钢柱的安装方法。在其加工时应该将连接耳板设置在钢柱两端，然后将上节钢柱对准下节钢柱的定中心线对齐。然后通过焊接与螺丝进行固定。只有上述固定工作完成后才能进行下一环节的安装。

1、钢结构焊接技术

（1）手工电弧焊。手工电弧焊设备简单，操作灵活方便适用于各种位置的焊接；但生产效率低，质量较差。一般用作钢结构高层建筑的焊缝打底；是在现场焊接中倍广泛采用的一种焊接技术。焊缝的起头部分往往容易出现气孔、未熔透、宽度不够和焊缝堆积过高等缺陷，为了避免和减少这种现象，应该在引弧后稍将电弧拉长，对焊缝端头进行适当预热，并且多次往复运条达到熔深和所需要宽度后再调到合适弧长进行正常焊接。焊缝接头的好坏，直接影响焊缝外观成型和焊缝质量。必须准确掌握接头部位，如过于推后，会出现焊肉重叠高起现象；反之，又会出现脱节凹陷。街头一般是弧坑前约15mm处引弧，然后移动到原弧坑位置进行焊接。用酸性焊条时引燃电弧后可稍拉长电弧，待移到原弧坑位置时再压低电弧；用碱性焊条时电弧不能拉长，否则易出现气泡。焊缝收尾时应保持正常的熔池温度，做无直线移动的横摆点焊动作，逐渐填满熔池后再将电弧拉向一侧熄弧。每条焊缝结束时必须填满弧坑。过深的弧坑不仅会影响美观，还会使焊缝收尾处产生缩孔、应力集中。为了填满弧坑一般采用以下3种操作方法：画圈收尾法、反复断弧收尾法和回焊收尾法。

（2）CO2气体保护焊。CO2气体保护焊是利用CO2气体为保护气体，以焊丝与焊件之间产生的电弧热来融化金属，并与焊丝形成焊缝的一种电弧焊方法。平焊和横焊：一般有左向和右向焊两种操作方法。左向焊法，喷嘴不会挡住视线，可以清楚看到熔池和焊缝，便与看见焊缝的成形，熔池手电弧的冲击作用较小能得到较大的熔宽，焊缝成形比较美观，所以左向焊法应用比较普遍；右向焊法，气体的保护效果较好，但因焊丝指向熔池，电弧对熔池有一定的冲击作用，如果操作不当会影响焊缝成形。平焊多采用左向法，横焊常采用右向法，平角焊和搭接焊采用左焊法和右焊法都可以。

2、钢结构的安装

在水平方向上，从中间的节间开始安装，将一个节间的柱网视为为一个安装单元，分别先安装柱，然后再安装梁，逐步向四面扩展。

在垂直方向进行由下至上的安装，并分层次安装次要构件。

筒体结构一般遵循为先内筒后外筒的安装顺序，对称结构则是采用全方位对称安装。如果有钢筋混凝土内筒体的结构，应先浇筑筒体。

（1）所有在地面经行拼装的构件必须要设置拼装架进行组拼，对于易变形的构件首先需要经行加固，组拼后的尺寸必须经过校核，无误后才可进行安装。

（2）钢柱平运，两点起吊，安装一点立吊。钢梁用特制吊卡两点平吊或串吊。

（3）钢构件的零件及附件应随构件一并起吊，对尺寸、质量较大的节点板，应用铰链固定在构件上；钢柱上的爬梯，大梁上的轻便走道也应固定在构件上。

（4）每个流水段一节柱的全部钢构件安装完毕并验证合格后，方可进行下一步流水段的安装。

（5）在安装前、安装中和竣工后都要检测工程质量。

三、结语

综上所述，高层建筑以及超高层建筑日益成为城市房屋建筑工程的首选，其在解决人口居住矛盾方面发挥着重要的作用。高层建筑工程结构施工与普通建筑结构施工有一定区别，高层建筑工程结构施工特点主要表现在施工环节多、地基掩埋深度大、工程量大以及工期较长，并且对于施工技术有着较高的要求。有鉴于此，为了保证高层建筑的抗震性能，施工单位及施工人员在施工时必须充分分析上述特点，利用先进的施工技术确保高层建筑工程结构施工的顺利进行，从而为我国城市化发展与建筑业繁荣做出应有贡献。

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