高层建筑结构施工特点和施工技术分析

2022-03-24马旭亮

科技创新导报 2022年10期

马旭亮

（青海威华工程建设监理有限责任公司青海海东 810500）

近几年，随着城市化进程的加快，建筑业的发展机会越来越多，但也越来越严峻。随着我国高层建筑结构日趋复杂，施工难度不断增加，如何充分运用施工技术进行工程建筑已成为人们关注的焦点。因此，加强对高层建筑施工技术分析的研究是十分必要的［1-2］。

1 当前高层建筑结构施工现状

目前，我国高层建筑工程中还存在着一些问题，很多施工单位的安全意识较差，没有充分认识到其重要性。在工程建筑现场，由于监理人员的要求难以达到基本的规范，而且与监管职责的分工不明确，从某种意义上反映出了监管体系的不健全，施工安全不能得到保障。施工工人的资历低，安全意识差，施工管理人员要经常培训施工工人，让他们了解如何保障施工安全。另外，还应加强其操作水平，防止因使用不当造成的安全风险［3］。安全事故的产生与施工现场管理工作的不规范、缺少安全标志、施工人员安全意识薄弱、对设备的了解不足等都是造成安全事故的主要原因。

2 高层建筑结构施工特点

2.1 高层建筑结构施工环节多

高层建筑有很多层，但每个楼层的布局都不一样，这就使建筑施工环节变得更加复杂，同时也增强了楼层之间的密切联系。相对于低层施工，高层建筑施工工程难度会有很大的提高。在高层建筑工程中，建筑材料、半成品、成品、建筑工人的数量都是必不可少的。因此，应选用高品质的器材，以确保施工工程的安全性。

2.2 高层建筑结构的施工工程量大

高层建筑具有工程量大、作业多、协调困难、周期长、工期紧、地基深度大等特点，结构防水要求高，并且工艺难度大。通过对高层建筑的分析，可以发现其承载能力强、结构复杂。在工程建筑中，要想缩短工期，要在同一时间内完成多个工程，就需要做好前期的准备工作，事先计划好组装顺序，加强各个部门的联系与协调，以确保工程安全有序地进行。

2.3 高层建筑施工离不开各个方面的共同协作

高层建筑的突出特征是结构复杂、工程量大、技术含量高。与此同时，我国现有的许多高层建筑都是同步进行准备、设计、施工等环节，因此，涉及实际项目的单位较多，为了保证工作的效率，必须加强相关部门之间的合作与协调。

2.4 高层建筑需要很长的施工时间

通常，无论是低层还是高层建筑的施工，都需要10个月左右的时间来完成。但是，由于高层建筑工程繁重，因其技术难题和季节原因，某些高层建筑要在2年以上才能完成。目前，施工企业采取了改建的方式来减少高层建筑的建造时间。由于采用的是不同的模板，所以要根据实际情况选用相应的模板体系，从而有效地缩短了施工周期。

2.5 构件材料的设计及强度

建筑施工对建筑材料的设计及强度有很大的要求，不仅会影响建筑的受弯承载力，还会影响建筑的受剪、受压和刚度。在建筑楼层，其构件的设计和材质都会对建筑的安全性产生一定的影响，而建筑的平面规律性、合理性和垂直布局也会对建筑的安全性产生影响［4］。

2.6 建筑构件轴线的偏差

在其施工过程中，若不严格放线，必然会导致构件的轴线发生较大的偏移，从而对构件的受力产生影响。而有些轴线的偏差是达到了一定的质量标准，即使通过了检测，也会因为轴的偏移而产生额外的力矩和弯矩。因此，在工程完工后，务必要及时验收，以免工程的安全因轴线的偏移而受到影响。

2.7 钢筋布置要均匀

要让钢筋的受力达到均匀，就需要注意构件的构造，这是最基本的要求，如果在建筑的过程中主筋的位置发生了偏移，那么另外一根钢筋也会发生移动，从而对构件的承载力造成很大的影响。另外，钢筋的承载力也受到了构件主筋的影响，从而在某种程度上限制了钢筋的强度，削弱了主筋的承载力。如果遇到大的地震，主筋会发生弯曲，会发生无可挽回的事故。

2.8 结构构件截面尺寸的施工质量

在分析构件截面的尺寸时，必须充分考虑构件的承载面积，并仔细考虑各种影响因素，同时，由于结构构件是一种具有较大截面的柱子，它可以加强地震的承载力和作用效果之间的反差。在进行钢筋混凝土结构时，经常会遇到由于支撑操作而产生的节点收缩等问题，节点的承载力由节点混凝土、箍筋和轴向应力共同构成。因此，当结合部面积减小时，结构构件截面尺寸的承载力将受到直接的影响。

3 高层建筑结构施工技术分析

3.1 高层建筑结构设计技术研究

一是对建筑物的总体布局进行了研究，该方案为保证整个高层建筑的安全和质量提供了依据。目前，国内高层建筑总体结构的设计多为框架式。该建筑的特点是在中心设置钢筋混凝土中架，四周采用钢筋混凝土框架。然而，在进行结构设计时，设计者必须考虑建筑的实际使用要求和地质条件，并对其进行合理、科学的设计［5］。

二是根据建筑结构的特殊性，选用相应的技术进行设计，为更好地进行高层建筑的设计，必须针对具体的结构如剪力墙、地下室、钢骨柱等进行设计，并结合工程的具体情况，进行有针对性的设计，从而为工程的设计工作提供依据。

3.2 模板及滑模施工技术

模板施工中，要根据施工安全、施工质量、施工进度等因素，合理地确定施工方案，保证模板施工设计合理、安全可靠、经济实用。在进行模板工程施工技术之前，应先检查模板是否干净，然后对模板进行定位、模板加固、混凝土浇筑、拆模等操作。模板的剪刀撑、支柱的纵横水平等都要满足工程的设计规范，如果没有特别的规范，支柱的间距应该小于2m，纵向水平之间距离不能超过1.5m，纵向水平方向的剪刀撑的距离不能超过6m。另外，在拆模前，要对混凝土的强度进行精确的判断，确定可以拆除后，才能进行科学拆除，切忌盲目地拆除模板。在高层建筑施工结构中，滑模施工技术是常用的，它包括安装模板、操作平台和液压系统。安装模板主要由模板、升降机等构成。操作平台主要包括内外悬挂、辅助平台等。液压系统主要由液压升降机、支架、支撑杆等构成。在具体的设计中，滑模的组装是确保工程质量和进度的关键，所以在滑模施工技术之前，首先，应确保工地平整。其次，在钢筋绑扎时，要考虑到模板和混凝土的浇筑状况，保证与之相匹配，必须符合下列条件：钢筋的长度要按施工目标和部位来决定，在钢筋垂直绑扎时，要安装定位支架，以保证位置的精确，然后，在每一次浇筑完毕后，必须在混凝土表面加一根横梁［6-7］。

3.3 地基基础的施工技术

我国的地貌是多种多样的，有山地、高原、丘陵、平原、戈壁、沙漠等，各区域的地质状况差异较大，应根据不同的地质条件，对不同的区域进行相应的调整。在一些地方，土壤中的水分含量很高，由于内钢的强度比较低，一般都是用钢筋混凝土来替代钢桩，地基基础的施工技术与钢结构比较，其耐火性、使用寿命、更塑性和一般性能均优于钢结构，具有抗震、防爆等特点，可按要求进行结构和部件的设计。

3.4 钢筋工程施工技术

为了确保高层建筑的安全、稳定，应加强对其安装、储存、加工、采购等的质量管理，对钢筋物料进行储存、加工时，要认真地检验其品质，并对原材料进行认真的检验。进入施工现场时，应严格检查强度、型号、合格证等，清除不满足工程要求或质量标准的固定件，将其加固并妥善堆放于工地，并对加固材料进行有效的防腐处理，强化紧固工艺，按图纸及设计格式，在处理后适当地进行加固处理。在钢筋安装时，应准备好各类设备、工具，与设计者、技术人员进行技术对比，并组织有针对性的技术培训，并根据不同的配筋或柱子进行组合、编号，调整钢筋的安装及作业程序，以防止施工混乱。异形柱、斜柱用钢架临时固定柱子，要进行加固，保证保护层厚度、锚固长度、调整距离、长度、数量、规格和紧固材料的质量。

3.5 混凝土工程施工

（1）高层建筑混凝土的用量较大，应尽可能地采用混凝土进行施工。

（2）高强混凝土可用于高层建筑的下层立柱等，但在施工过程中，要注意不能用高强混凝土，否则会造成收缩。在3m 以上的立柱浇筑时，应在两侧设置门板，然后通过斜槽将混凝土灌注到模具中，分层浇筑，厚度为300～500mm，然后用高频振动棒从顶端插入振动。在泵入混凝土时，必须保证料斗内的混凝土厚度超过20cm，防止因气流进入而导致混凝土倒灌而堵塞。

（3）高层建筑规范中，其强度等级与梁值基本相同，但梁的强度较低，且从下往上递减。所以，节点的强度差异较大，对施工不利。采用行之有效的施工方法，确保工程质量。

（4）施工的时间、地点，应与施工单位协商，浇筑前，应先清除浇筑条的表面，然后再进行覆盖和加固。

（5）随着技术的迅速发展，混凝土技术被广泛采用。而泵送混凝土技术在高层建筑中的应用也很好，相比于钢结构，混凝土的用量要大得多，所以高层建筑的混凝土比例才能得到保障。而要保证混凝土的质量，就必须采用泵送混凝土技术，目前采用的是混合料和粉煤灰，利用这种技术，既能保证混凝土的运输效率，又能保证泵送高度。

3.6 结构转换层施工技术

就高层建筑的功能而言，高层建筑的上下两部分要求不同，前者要求较小的空间轴，后者要求较大的空间轴。然而，由于高层建筑的下部结构所受的应力较大，因此，施工的构造要有所变化。针对过渡层内的墙体或缸体，可以通过增加缸体、增加楼板厚度等措施来改善结构的底板，必要时可在建筑物四周设置楼梯管，以改善其抗震性能，并通过传递墙减少地面压力等措施，以改善其整体性能，减小气压。

3.7 施工后浇带施工技术

现代高层建筑的功能和形式都要求将高层主楼与下层裙楼相连，而传统的高层建筑不需要将两者分开，但由于施工后的变形缝会产生两根横梁，从而影响整体布局，因此，采用后浇带施工技术来解决这种问题。首先，对于上部结构，必须严格按设计方案进行浇筑，并且在浇筑后，要在主楼和裙楼之间留出足够的空间，以便为后浇带施工技术打下基础，并在浇筑完毕后，将底部梁等部位进行衔接，这样可以有效地解决高层建筑和下层建筑所产生的问题。此外，应特别指出，在进行浇带施工技术时，必须保证钢筋不会断裂，并根据梁板间的跨距进行浇带，并且应保证后浇带的宽度在合理的范围内，便于施工，并根据结构的要求，设计适当的宽度，一般为700～1000mm。总之，在高层建筑工程中，施工技术是非常重要的，必须要对其进行充分的理解，以保证工程的顺利进行［8］。

3.8 逆向施工技术

目前，逆向施工技术已被广泛地运用于高层建筑的施工中，并取得了较好的效果。逆向施工技术是一门复杂的技术，它涉及很多专业领域，例如地上结构、地下连续墙等。在高层建筑工程中，逆向施工技术是其最大的特色，利用逆向施工技术，使地下结构层次化，既能确保地下结构的强度，又能避免地基的变形和不均匀沉降，导致屋顶开裂等问题，将逆向施工技术运用于高层建筑，可以确保高层建筑与地下结构的分层结构同时进行，大大缩短了工程工期，为施工单位提供了技术上的有利条件。在修建地下结构后，可以通过连续的下墙来架设永久性的建筑物外墙，从而有效地提高建筑物的面积，节约了投资成本。

3.9 建筑通风与给排水施工技术

高层建筑因其高度高给排水工程常常遇到一些困难，因此，在工程建筑中，必须注重对其进行合理的应用和优化，需要对其上、下水道的结构进行优化，并针对具体的给水需求，制订相应的设计方案。为保证正常排水，必须使用更大的上水泵，并建立合理的布置计划，尽量减少使用中的维护。另外，对系统使用中出现的渗漏等问题，也要进行详细的分析，并制订出相应的解决方案。而在高层建筑中，由于人口密度大，因此，进行通风系统的设计就显得尤为重要。而目前高层建筑普遍采用的是中央空调，所以在实际的通风系统设计中，应该将两者相结合，从整体上考虑到居民的生活需要，以确保建筑的品质。