高层建筑工程设计与施工管理控制实例探析

陈 兵

（湖南中大设计院有限公司，湖南 长沙 410075）

0 引言

建筑工程管理主要是运用健全的管理体系和设备技术为项目的运营和建筑质量提供保障。目前，一些项目的参建单位多，缺乏有效的信息沟通和协同机制，导致工程项目进度缓慢，效率低下，在一定程度上加大了建筑工程的管理难度。面对建筑行业日益激烈的市场竞争，为保障建筑公司工程项目的施工质量并提升企业自身的竞争实力，提升建筑工程管理水平变得越来越重要[1]。

基于此，本文结合山东省日照市某高层建筑项目，从建筑防水、电梯设计、钢筋布置、混凝土裂缝预防、桩基方案优选以及大体积混凝土设计与施工六个方面，详细分析了高层建筑工程设计与施工管理的控制要点，以期为相关工程管理人员提供参考和借鉴。

1 工程概况

该高层建筑项目位于山东省日照市，南侧邻近胶州路，西侧靠近尚德路，北侧为淄博路，东侧为青岛路。项目规划总占地面积为96936.0m2，其中建设用地面积为56801.9m2，共包含9栋建筑。其中，超高层办公楼一栋，地面以上总计86 层，建筑高度达到390m，建筑面积为19.48万m2，修建完成后用作办公酒店，建筑主体为框筒结构。另外，超高层公寓两栋，其中一栋地面以上总计73层，建筑高度为248.9m，建筑面积为11.65万m2，修建完成后用作公寓和办公楼，建筑主体为剪力墙结构；另一栋地面以上总计39层，建筑高度为139.9m，建筑面积4.28万m2，建筑主体为剪力墙结构。其余6栋均为普通住宅，建筑高度为65.1～99.2m 不等，项目建筑面积约173196.44m2，建筑主体均为剪力墙结构。各楼栋均有地下车库，地下车库均为框架结构，总共三层，总建筑面积为65980.48m2，建筑高度为11.7m。

2 工程管理的控制要点

结合该项目的实际情况，从建筑防水、电梯设计、钢筋布置、混凝土裂缝预防、桩基方案优选以及大体积混凝土设计与施工六个方面介绍工程设计与施工管理中的控制要点。

2.1 建筑防水

建筑防水是重要的分项工程，特别对于大型地下室来说，容易发生多点渗漏的问题[2]。因此，需要重点考虑地下防水方式并慎重选择防水材料。刚性外防水层为掺入特种外加剂的防水砂浆，但大面积防水砂浆容易开裂，会导致外防水失效，并且对施工的要求较高。刚性外防水难以满足防水刚柔相济的原则，且施工周期较长（刚性外防水层需满足养护周期）。设置内防水层对地下室的节点处理较多，如室内隔墙位置等，施工难度较大、周期较长。相较于外防水层来说，内防水层施工方面更没有优势，并且混凝土密实剂为专利性材料，增加了工程造价，经济效益更差。

结合当地施工经验，该项目主体部位采用外防水的做法更为有利。外防水层由柔性防水层和混凝土自防水共同组成。柔性外防水卷材大部分采用3+4沥青防水卷材或1.2厚高分子自粘胶膜防水卷材，施工周期和混凝土质量易于控制。由于高分子自粘胶膜防水卷材可以节省一道细石混凝土保护层施工，工期方面还可较少细石混凝土养护时间，在进度上具有较大的优势，而且造价上和3+4的沥青防水卷材施工成本基本持平，综合以上分析结果，该工程底板最终采用高分子自粘胶膜防水卷材。另外，该项目中设计约有7000多根抗浮锚杆，为避免锚杆对外防水层的破坏，设计时采用内防内排的防水模式，增加刚性外防水层，并在混凝土基础筏板中添加混凝土密实剂。

2.2 电梯设计

不同时速电梯安装成本不同。对于普通高层住宅来说，电梯设计时速不宜过高，常规住宅较多采用时速1.75m/s和2m/s的电梯。原设计考虑采用时速为2.5m/s的电梯，对于该住宅建筑来说，电梯时速过高，存在一定的浪费。另外，安装2.5m/s 时速的电梯总体费用更高，对地坑缓冲深度，机房提升高度要求也更高。对比2m/s时速的电梯可知，2.5m/s时速的电梯地坑缓冲深度需加深300mm，机房地面抬高1m，屋面造型抬高1m，施工成本明显增大，施工周期显著加长。

对于多层地下室，则要根据车位的使用情况考虑是否在地下室层层停靠。减少一层停靠相当于减少相应楼层的门机，轿厢锁，控制面板等，可以工程中减少机电设备的投入。现场也可以预留洞口供后期人员改造加设停靠站，可以减少前期的机电设备投入。

对于高速电梯，井道最小尺寸过小则难以满足轿厢尺寸要求，如果采用定制轿厢则会增加电梯安装成本。高速电梯未下到最底层，且相应位置如果轿厢与对重（或平衡重）之下确有空间，还要增加对重安全钳，基坑深度也会相应增大，还需要增加层高避免出现地下室净高不够的情况。

2.3 钢筋布置

钢筋安装关系到结构主体的安全性能和抗震性能，也是质量检验的重点。尤其是当代建筑施工不断加快的进度，导致个别建筑成为“楼歪歪”、“楼垮垮”。工程管理过程中，应重点控制钢筋布置，避免出现施工质量问题。

针对现场存在的梁、柱、墙混凝土强度等级相差过大的情况，应增加密目网。密目网隔离位置处钢筋间距较密，如果处于箍筋加密区，会导致隔离不到位，设计时应避开箍筋加密区。墙身钢筋在基础中的锚固，应在锚固段设置横向钢筋，且间距不大于500mm，并不少于两排。

暗柱边缘构件钢筋满足直锚要求时，可仅将角筋伸至底部进行弯锚，且弯锚的钢筋间距不得大于500mm。柱钢筋在基础中锚固，符合小偏压柱的基础高度不小于1200mm 以及大偏压柱的基础高度不小于1400mm 的情况，可仅将柱四角的纵筋弯锚。设计中应在锚固段补充点钢筋，避免施工钢筋缺失的现象。次梁宜选用直径20mm以下的钢筋，否则难以实现梁的锚固要求[3]。建议边梁的宽度采用250mm（住宅不宜采用250mm 宽的梁），钢筋直径选用16mm 以下的，否则应有加强锚固的设计说明。

2.4 混凝土裂缝预防

混凝土是一种容易收缩开裂的材料，对温度、施工方式以及构件尺寸等极为敏感。该项目住宅楼浇注完成后地下室存在长度不一，宽度0.1～1mm的裂缝。现场调查发现长度较短的墙体几乎未出现裂缝，地下室外墙裂缝间距2～3m 左右，墙长超过6m 的墙体普遍出现裂缝。对施工过程资料、开盘鉴定报告、养护试块强度报告以及现场实际检测报告进行分析，建议混凝土施工时注意以下几个方面：

（1）外墙拆模不宜过早，加强混凝土施水养护，养护时间不宜过短；

（2）建议优化设计荷载，降低未做上部结构混凝土的强度等级；

（3）原材料控制方面尽量降低水泥用量并采用低水化热水泥；

（4）适当控制水灰比，对泵送高度不高的位置，可减少对坍落度的要求；

（5）集中力作用处（如主梁搭墙处），设计方可考虑增设框柱或暗柱。

2.5 桩基方案优选

高层建筑地基承载力不满足要求时，可采用地基处理或桩基础两种方案[4]。对于超高层建筑以及楼体自重较大的建筑，由于地基处理的范围大、间距密、施工周期长，通常选择桩基础方案。桩基础的荷载传递更直接，基础筏板的厚度也可不断优化。该工程原设计采用1.2m旋挖灌注桩基础，大部分桩位与承重构件通过筏板连接，桩数量较多且筏板较厚，配筋量较大，施工成本较高。设计方案优化过程中选择了1.5m大直径基桩，单桩承载力提高，桩数量由217根减少为100根，施工周期大大减少。优化桩位布置后，筏板厚度也由原来的2.5m优化为2.2m。为确保超高层建筑桩基的可靠性，建议每根桩采用超前钻，灌注桩入岩深度由1.5m调整为0.8m，并明确超前钻深度。桩基础工程优化后，工程造价极大减少，减少了工程的总体投入。

2.6 大体积混凝土的设计与施工

高层建筑地下室底板厚度一般较厚，该工程最厚部位有2.5m，涉及到大体积混凝土的设计及施工。大体积混凝土施工过程控制不好或者采取的措施不当，会出现裂缝，影响混凝土的力学性能，严重的还会对结构主体安全产生不利影响。表面裂缝一旦产生，还会影响混凝土结构的抗渗性能，可能导致地下室出现渗漏等病害[5]，因此大体积混凝土的设计和施工非常重要。

设计大体积混凝土应考虑采用低水化热水泥，适当增加粉煤灰掺入量，降低水泥用量，优化混凝土配合比，在满足强度要求的前提下减少混凝土的绝热升温。选定配合比后，可以适当增加膨胀剂的量，以减少混凝土的收缩开裂。合理设置主体结构的后浇带，后浇带避免设置在截面变化的位置以及应力集中的部位，保证温度应力在施工过程中及时消除。

施工过程中应提前规划好运输路线，避免高峰期城市拥堵导致混凝土供应不连续。提前做好泵车停靠位置的标识，如在高层地下室顶板设置泵车点；罐车经过地下室顶板时，应确保施工未完成的地下室顶板安全，必要时增加临时支撑点。

浇筑过程中需安排备用机械设备，防止浇筑过程出现设备问题导致浇筑中断的情况。对选定的配合比进行温度及应力场分析，计算结果与绝热升温实验数据进行对比，同商品混凝土搅拌站共同确定降温和养护措施。

在大体积混凝土内部预埋一定数量的冷却水管，冷却水管应保证畅通不被封堵，并间隔一定距离设置温度计，出现温度异常的情况须有预警，随时采取降温措施。浇筑完成后应覆盖混凝土，并进行保温保湿养护，养护周期结合绝热升温实验确定，不得少于7d。大体积混凝土的施工涉及到的细节较多，应在事前有预案，事后能控制的条件稳步进行，才能确保施工主体的质量。

3 结束语

高层建筑工程管理涉及到的内容较多，管理工作应从方案设计开始，管理人员需对整个建设过程有清楚的认识。管理时，对关键工程需有预判能力，避免出现重复变更的情况。对于重要的施工环节应做到事前预控，涉及到技术问题时应从多角度进行考虑。总之，对于高层建筑工程管理应对关键内容进行重点控制，提高整个工程项目的建设质量。