高层建筑最全面的分析加评论.docx

1、高层建筑施工案例分析 上海环球金融中心施工分析【摘要】上海环球金融中心地上101层,建筑高度492m,是世界最高建筑之一,也是目前国内最高标准智能建筑，其施工技术、建筑质量均需达到世界先进水平。其工程造型独特，变截面多，建筑物垂直偏差控制极为重要。在不断地研究与完善中，为了取得良好的经济效益，因而采用了许多新的先进的施工工艺，亦为今后类似的施工提供一些可以借鉴的施工方法。【关键词】上海环球金融中心 结构施工 深基坑 大体积混凝土 核心筒 预制组合立管上海环球金融中心工程地处陆家嘴金融开发中心，北侧为世纪大道，西侧为东泰路，与金茂大厦相邻。大楼地上101 层, 地下3 层，地面以上实体高度为49

2、2 m，总建筑面积为377 300 m2， 基坑面积约7850 m2，大面积开挖深度约17.8518.35 m；电梯井深坑位于主楼区基坑中部，面积约2116 m2，开挖深度约21.1525.89 m。该工程底板混凝土约5.63万m3，厚度为4.5、4.0、2.5、2.0 m，外筒（地下室）墙厚为1.43.4 m，核心筒的墙厚为1.8 m，均为超大体积混凝土。大体积混凝土的施工组织与管理、混凝土的防裂控制措施，对保证工程质量和进度至关重要。492 m的结构实体高度将给高标号砼泵送等带来挑战。巨型柱、巨型斜撑内浇筑大流态混凝土也是保证本工程总体施工质量的一个重点。因工程的分包商、供应商众多，施工交

3、叉作业多、机电设备和装饰的标准高、境外大宗材料设备采购量大，总包管理和协调的难度极大。占本工程总量31，约14亿的机电设备采用EPC模式，所以对承建企业的设计、采购能力是一个严峻的考验。上海环球金融中心是世界最高建筑之一，其施工技术、建筑质量均需达到世界先进水平，其施工过程中采取的一些先进的施工工艺为今后同类似的施工提供了一些可以借鉴的方法，作如下介绍。一、主楼深基础施工工程大楼为桩筏基础, 桩为700 mm钢管桩。主楼区域基础底板呈100 m内径圆形(包括外围部分2.0 m厚裙房底板) , 厚度一般为4.54.0 m，主楼与裙房底板过渡段为坡面(高差2 m)，电梯井深坑部位底板最大厚度为12

4、.04m(板底绝对标高- 21.690 m) , 混凝土方量约37800 m3。地下室竖向结构以剪力墙为主。1基坑围护概况(1) 主楼基坑支护体系采用内径100 m圆形地下连续墙(1000 mm厚)结合四道钢筋混凝土支撑(加圈梁)，坑底周边增设8.0 m0.5 m(厚) 环状加强垫层。(2) 主楼中部电梯井深坑部位采用一排1200900 mm钻孔灌注桩挡土结合一道钢支撑(2H500 mm200 mm)作支护，并采用1 500 mm700 mm钢筋混凝土压顶圈梁作为支撑圈梁, 钢支撑中心标高为- 16.500 m，中间立柱利用主体工程桩。坑内周边一圈采用11放坡处理, 护坡及垫层采用配筋混凝土，

5、以作加强。2.基坑基本情况由于前期工程的主楼圆形围护墙内的大面积基坑挖土(绝对标高-13.850m以上的方)、垫层以及周边8 m宽的加强垫层施工已经由业主前期分包单位完成。根据合同内容，我公司将继续完成电梯井深坑部位挖土及底板结构施工, 即-13.850 m(局部为-14.350 m-21.890 m部分。本工程原土方开挖方案设计时在主楼基坑连续墙外4m左右布置14口降压井，坑外布置一口沉降观测井,坑内深坑部位布置2 口降压井和4个观测井。现采用外围再布置4口减压井维持设计要求的水头高度。根据深坑-13.850 m以上的土方开挖后近一个月的基坑围护及周边环境监测数据分析，围护墙自大面积基坑垫层

6、浇筑后最大侧向位移稳定在30 mm左右，坑内土体最大回弹量稳定在25 mm左右，基坑已趋于稳定。3.工程特点与难点分析(1)本工程深坑开挖深度大，最深处为25.89 m,在施工过程中如何通过选用合理的施工流程来保证深基坑开挖的安全稳定显得尤为重要。(2)施工工期紧。根据合同工期要求，主楼深基坑土方开挖和底板结构，施工工期为80个日历天。4.施工方案确定在降水及围护方案维持原状不变的情况下，有两种方案可供选择: 方案1 是先完成深坑部位土方开挖, 再由下往上按水平分层分3 次施工底板结构；方案2 是先完成周边底板施工, 再进行深坑部位土方开挖, 最后完成剩余部分底板结构。根据以上两种方案优缺点分

7、析和比较, 我们不否认实施方案2 会对基坑安全更有利，但是我们认为选用方案1“深坑挖土深坑底板施工剩余底板施工”进行组织施工对基坑同样也是安全的, 但它在工期、工程质量、施工成本、施工难度等方面都有明显的优势。综合考虑施工过程中各个因素之后, 最后业主和设计同意了方案1。图1 深坑挖土平面分区示意图图2 坑中坑的钢支撑按装图3 大底板结构施工与养护本工程深坑底板施工实践说明, 在多种方案的选择时应综合考虑工序流程、材料的投入和消耗、施工操作难易以及质量控制、安全、工期等多方面因素, 合理选择和优化施工方案, 将对工程经济起到关键性作用。二裙房逆作法施工1工程概况及周边环境上海环球金融中心位于上

8、海市浦东新区陆家嘴金融贸易开发区。地下室基坑平面呈不规则长方形，地下室外墙周长约614.1 m。工程主体地上塔楼101层，裙房4层，地下3层，塔楼区域先于裙房区域施工，在塔楼与裙房的地下室之间设置直径达100m的地下连续墙临时围护结构，以期达到分区、分期施工的目的。塔楼地下室采用顺做法施工，裙房地下室采用逆做法施工。裙房在100 m直径临时围护内的塔楼结构做出0.00 以后，开始挖土施工。裙房区开挖范围为外墙至塔楼区围护墙区域，开挖面积14600 m2，开挖深度17.4519.85 m，裙楼地下工程土方开挖难度大，施工周期长，基坑内土方总量为25.3万m3左右。2.逆作法取土洞口设置裙房区地下

9、室首层楼板先施工，其余各层土方暗挖出土，挖机在挖土过程中往往需要分多次转运至出土口，最后由长臂挖机取至地面。为了保证出土工作的顺利进行，减少挖机的转土次数，提高工作效率，需要对取土口进行合理的设置。取土洞口确定原则：根据现场环境，按对主体结构使用功能影响和距地面水平运输通道的距离选定一个或多个出土口，并在地下室各层结构预留垂直运输施工孔洞，同时利用地下室车道作出土口，出土口多少根据整个工程的平面划分和竖向施工来进行设置。（1）平面施工区划分 针对本工程裙楼地下逆作安全要求高、土方开挖深、基坑面积大等特点，要求我们在施工中做到合理划分水平方向施工段，防止开挖过程基坑暴露时间过长。根据工程结构及围

10、护平面裙房地下施工水平方向分为4个区，形成流水施工。具体见图4。（2）竖向施工工况划分 根据设计要求，结合施工经验，综合土方开挖和结构施工的实际情况，制定了本工程施工工况划分，详见图5。通过对上海环球金融中心裙房逆作法取土洞口及栈桥的合理设置,确保了土方开挖的顺利进行,顺利安全完成上海环球金融中心裙房地下工程的土方开挖,同时也大大减少了相关的措施费，为今后类似工程提供了成功的范例。图4 群楼底下工程施工段划分图图5 裙楼逆作施工竖向施工段划分图四、预制组合立管施工工艺预制组合立管施工工艺在日本已广泛应用，但在中国尚属首次应用,具有现场施工简单、质量可靠、制作精度高等特点。采用该工艺对于管道集中

11、布置的管井及现场施工作业面狭窄的高层建筑的机电工程施工,可节省塔吊作业时间并减少现场作业人员数量。对预制组合立管的制作与安装进行技术总结,形成了一套固定的施工工艺。1.特点 组合化施工预制组合立管为将管井内立管按每23层分节,连同管道支架预先在工厂内制作成一个个单元管段,运至施工现场整体安装; 现场施工简便采用该工艺对于管道集中布置的管井及现场施工作业面狭窄的高层建筑的机电工程施工,可节省作业时间并大大减少现场作业人员数量; 质量可靠因为管道及配件的焊接、支架的安装等均在工厂内完成,现场接口少,工程质量能有较大保障; 安全常规管井立管施工采用卷扬机单根安装、焊接,比较危险,该工艺在结构施工的同

12、时进行整体安装,有效地降低了危险性; 制作精度高工厂化的加工要求管道长度误差控制在5mm(6m 上) 以内,切断面误差(018215)mm(DN80DN600)以内,管道支架尺寸图8 预制组合立管试吊 误差3mm 以内；管架选型要求高在安装以及运行中,管架承担了所有管道的重量,因此管架选型必须确保安全,但是过高的安全系数既增加楼层结构荷载,又给安装带来不便,而且必然增加了工程造价。2工艺原理把每个管井视为一个单元,每23 层为一节,绘制详细的加工图。每根立管按图纸位置固定在管架上,从而使管道与管架之间,管架与管架之间,管道与管道之间形成一个相对稳定的整体(节) 。当钢结构施工到相应楼层时,利用

13、塔吊把每节预制组合立管吊装到管井中,最后准确就位,这样相当于施工了一个管井23 层的所有立管。3.工艺流程（1） 施工准备资料获得；设计 内容包括设计及施工范围；固定于梁上的方法、与梁的协调(是否有追加要求)；管道的伸缩处理方法、荷载计算、管架强度计算;固定、防振支架所在层的设定；分支管的形式、尺寸、高度等；资料完成 内容包括施工设计图、管架强度计算书、制作要领、安装要领书；搬入计划书、安全管理书面资料; 制作设计内容包括预制立管制作图(按节的顺序) ；预制立管制作图审查、修改、确认;搬入计划搬入计划表、搬入路径、安全对策;施工顺序的确认。（2）工艺流程(见图9)（3）管道加工流程尺寸确认 材

14、料统计 材料订货 原材料验收切割加工尺寸检查坡口打磨穿孔加工部件临时固定 焊接加工（4） 管架加工流程尺寸确认 材料统计材料订货原材料验收切割加工除去飞边和铁屑,开套管孔,制作堵板；穿孔加工部件制作钢框拼装吊装件安装楼板焊接（5） 组装流程管架临时固定管道组装支管焊接尺寸确认方向确认 加固拧紧目测检查部件临时固定成品移动4操作要点预制组合立管工法由制作和安装两大工序组成。二者相对来说,制作过程强调的重点是对质量的控制,安装过程强调的重点是对安全的保证。图9 工艺流程三、主楼核心筒钢平台模板脚手系统超高空转换施工技术1.工程概况上海环球金融中心主楼核心筒为钢筋混凝土结构，在设置伸臂桁架的楼层，核

15、心筒内暗埋环状桁架，以提供伸臂桁架所需要的后座跨。主楼核心筒平面形状复杂，在高度上分四个区段变化。尤其是施工至57FL- 60FL区段，由于核心筒平面出现突变，核心筒墙体出现空中转换，钢平台系统不能按常规方法进行施工，必须采取特殊的施工方案，进行超高空转换。2.施工难点（1）核心筒57FL-60FL区段，在东南和西北角上新增两片550 mm厚剪力墙，60FL以上新增墙体继续上升而与之对应部位的原墙体不再上升，核心筒平面由八字形转换成为梭子形。原墙体和新增墙体内设有环状劲性钢桁架，但新旧墙体内环状劲性钢桁架的顶标高不在同一位置，而且结构设计要求此三层原墙体和新增墙体间的楼板不可后做，以达到板与墙

16、共同受力目的。这给施工带来很大难度。（2）核心筒新增墙体是从57FL开始的，而核心筒施工时，筒内的楼板是后做的，这就必须解决新增墙体的底部着力点问题，以及原墙体和新增墙体间楼板施工的承力问题。（3）钢平台系统由钢平台、钢大模、内外下挂脚手架、劲性格构柱、蜗轮蜗杆提升机动力部分组成。由钢梁结构组成的钢平台正常施工时处于顶部，它分筒内平台和筒外平台两大部分，通过垂直于核心筒墙体方向布置的钢梁连成整体。当墙体内出现劲性钢桁架时，钢梁无法正常通过。钢平台系统按常规施工方法不能满足要求。（4）在核心筒东南和西北角上，转换区域的原墙体到60FL结束不再上升，新增墙体继续向上，与转换区域以外墙体连成整体。需

17、要研究采用何种方法实现钢平台系统的超高空转换施工，以完成体形变化。（5）如何解决钢平台系统在高空体形转换时所带来的一系列安全隐患，亦是施工研究方案之重点。3.总体施工方案按标准层施工方法，采用钢平台系统将核心筒墙体施工至转换区域，再将转换区域钢平台系统下挂脚手固定在核心筒墙体上。同时利用原钢平台系统下挂脚手作为操作脚手架，在新增墙体底部、新增墙体和原墙体之间安装钢结构支撑桁架，以作为核心筒转换区域墙体及楼板施工的临时操作平台。安装墙体内侧新增钢平台，并与原钢平台系统中的钢平台连接。割除转换区域原墙体处的钢平台、升板机，并割除格构柱。通过配套设施的安装及钢平台系统的局部转换，以及利用临时操作平台配合施工新增墙体和原墙体之间的楼板，完成钢结构与钢筋混凝土结构的交替施工，其余部位钢平台系统则正常提升。待穿越转换层后，再通过钢平台系统的补缺完善，恢复常规施工方法。图6 拆除钢平台系统部分连系钢梁吊出该位置的钢大模 图7 拆除钢梁部位平面布置通过本工程核心筒钢平台系统施工方法的研究与实践，我们获得了很多宝贵的实践经验。工程施工中该体系成功地完成了空中分体组合、空中转换等复杂的功能要求。实践证明，我们研制的电脑自动调平整体提升钢平台模板脚手系统完全能满足复杂结构体形变化的需要，能适应各种结构施工的要求，对今后类似工程的建设提供了很好的借鉴。