[工程那些事儿]5分钟让你读懂超高层建筑施工工艺

超高层建筑多设计为框架核心筒结构，根据高度的不同，又主要有两种：
类型1：内筒为钢筋混凝土核心筒结构+外筒巨柱，巨柱与核心筒之间钢梁连接，外筒楼板为组合楼板的形式，如：广州西塔、上海环球、深圳京基100大厦、广州东塔，均为该结构形式，高度均在400米以上。
类型2：内筒为钢筋混凝土核心筒+外筒巨柱，巨柱与核心筒之间为钢筋混凝土梁连接，楼板为普通的钢筋混凝土楼板，如：重庆环球、广州高德、目前正在投标的合肥华润置

地万象城的东、西塔楼。建筑高度约在200～400米。
超高层建筑的施工涉及到建筑施工领域较多的施工技术课题，主要有以下几方面：
☆ 选择确定合适的施工工艺流程和合理选择模板、围护架体系。
☆ 高强、高性能混凝土、钢管混凝土等的施工质量控制。
☆ 垂直运输设备的选择。
☆ 各专业工程的合理插入施工时间。
☆ 总承包方涉及的多工序、多工种交叉作业时的管理与协调。
二、工艺顺序确定
类型1：前述类型1，外框结构为钢梁的结构形式，适合核心筒墙体竖向结构先行施工，楼板等水平结构滞后施工，外框钢结构及梁板滞后核心筒结构数层进行施工。
钢梁与核心筒连接采用预埋件焊接耳板的连接形式。
核心筒内梁筋需预留套筒，楼板钢筋可采用预留胡子筋的形式，局部错位、漏埋可采用植筋。
外框楼板为组合楼板。
类型1工程实例照片
核心筒领先外框数层：


压型钢板组合楼板：



核心筒外埋件及耳板：



板筋预留：



如前述类型1，核心筒先行施工的优点是，能很好解决多工序交叉作业提供工作面问题。
核心筒墙体结构为第1个施工作业面
内筒水平结构为第2个施工作业面
钢结构柱和钢梁为第3个施工作业面
外框筒组合楼板施工为第4个施工作业面
外侧幕墙分段施工形成第5个施工作业面
下部楼层砌筑和精装工程适时插入施工为第6个施工作业面
由此，一座超高层内多道工序可以一同施工，有互相独立，互不干扰，并且提供多个施工作业面，有利于加快施工进度。
类型2：前述类型2，由于外框筒结构为钢筋混凝土结构，理论上不适合核心筒先行施工的施工工艺，理由有：
(1)、外筒梁板钢筋需全部同截面断开，对结构受力性能影响较大，很难征得设计同意。
(2)、普通钢筋混凝土楼板需支模施工。 结论：前述类型2的超高层结构比较适合采取内外筒一起同步施工的形式。
类型2工程实例照片
重庆环球金融中心、广州高德均为内外框筒一同施工：









三、模板、围护系统选用
目前，可用于超高层建筑施工的模板及围护系统有：
(1)、爬模系统
(2)、滑模系统
(3)、顶模系统
上述三种模板体系均可用于类型1的核心筒墙体结构先行施工的工艺。
(4)、传统翻模+爬架围护系统的工艺
该工艺适合类型2内、外筒同时施工的工艺。
爬模系统特点介绍：
爬模系统有专业厂家生产，构件设计为标准件，可厂家租赁，使用完毕后厂家可以回收。
爬模由下架、上架、附墙挂座、导轨、液压油缸系统、模板、护栏等组成。
爬模的原理是，根据墙体情况，布置机位，每个机位处设置液压顶升系统，架体通过附墙挂座与预埋在墙上的爬锥连接固定，爬升时先提升导轨，然后架体连同模板沿导轨爬升；


爬模系统的特点：
(1)、液压爬模可整体爬升，也可单榀爬升，爬升稳定性好。
(2)、操作方便，安全性高，可节省大量工时和材料。
(3)、爬模架一次组装后，一直到顶不落地,节省了施工场地，而且减少了模板、特别是面板的碰伤损毁。
(4)、液压爬升过程平稳、同步、安全。
爬模的安装：


爬模外防护架：



(5)、提供全方位的操作平台，施工单位不必为重新搭设操作平台而浪费材料和劳动力。
(6)、 结构施工误差小，纠偏简单,施工误差可逐层消除。
(7)、爬升速度快，可以提高工程施工速度。
(8)、模板自爬,原地清理，大大降低塔吊的吊次。
爬模，外围钢板网：




整体效果，外围护也可为安全网



总体说：爬模系统具有操作简便灵活，爬升安全平稳，速度快，模板定位精度高，施工过程中无需其他辅助起重设备的特点。
但一般机位较多，整体性不够好，承载力也不大。以QPM-50型液压自爬模系统为例，其性能参数如下：
爬模液压油缸参数表：




架体平台尺寸参数表：



爬模系统的爬升流程(过小于150mm的变截面)：
1、绑扎钢筋完成



2、退模、安装附墙挂座



3、导轨提升



4、调节附墙撑，下架体倾斜



5、导轨提升到位，提升架体



6、合模浇筑混凝土



爬模能容易适应较薄的墙厚变化，但墙体突变时适应困难。
滑模系统特点介绍：
滑模施工工艺在国内始于20世纪40年代， 已广泛应用于钢筋混凝土的筒壁结构、框架结构、墙板结构。对于高耸筒壁结构和高层建筑的施工，效果尤为显著。
滑模施工技术是混凝土工程中机械化程度高、施工速度快、场地占用少、安全作业有保障、综合效益显著的一种施工方法。
滑模系统原理图：






滑模系统目前常见主要用于烟囱、矿井、仓壁等工程施工，也可用于超高层核心筒竖向墙体施工，但由于其施工过程非常紧凑，在混凝土凝固前必须向上滑动模板，混凝土凝固以后则

无法滑动，且由于在混凝土凝固前滑动模板，使混凝土结构表面的观感和结构的垂直度控制方面有较大困难，个人观点认为不太适合用于超高层建筑核心筒的施工。
滑模系统工程应用实例照片：











顶模系统采用大吨位、长行程的双作用油缸作为顶升动力，可以在保证钢平台系统的承载力的同时，减少支撑点数量，顶模系统的支撑点数量为3～4个，配以液压电控系统，可以实现各支撑

点的精确同步顶升，顶模工艺为整体提升式，低位支撑，电控液压自顶升，其整体性、安全性、施工工期方面均具有较大的优势。
顶模系统组成：
顶模系统主要由：支撑系统、液压动力系统、控制系统、钢平台系统、模板系统、挂架系统六大部分组成。
顶模系统组成图:




(1)、支撑系统包括上支撑箱梁、下支撑箱梁、支撑钢柱，支撑箱梁上设置有可以伸缩的小牛腿。
(2)、液压动力系统包括：主油缸、牛腿伸缩小油缸，每个支撑点有1个主油缸和8个小油缸。
(3)、控制系统由：油泵、控制台、控制电路、油路、各种控制阀门组成。
(4)、钢平台系统：为型钢组合焊接而成的桁架式钢平台，通常由一、二、三级桁架组成。
(5)、模板系统，由定型大钢模板组成，模板配制时应充分考虑到结构墙体的各次变化，制定模板的配制方案，原则是每次变截面时，只需要取掉部分模板，不需要在现场做大的拼装或焊接；
(6)、挂架系统，由多组可水平调节的移动式挂架组成，挂架采用钢制横、竖方通及钢板网组成。
顶模系统竖向功能分区：
顶模系统竖向功能分区图



顶模系统工程实施照片：
大钢模板安装：



钢平台安装：



支撑钢柱安装：



支撑油缸伸出：



顶模整体效果：