本刊記者 吳學(xué)松
近年來,我國城市發(fā)展速度與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不斷加快。全國各大中城市在現(xiàn)代化、國際化進(jìn)程中相繼涌現(xiàn)大量超高層建筑。據(jù)統(tǒng)計(jì),世界超高層建筑60%集中在亞洲,亞洲超高層80%矗立在中國。中國,正以多樣化、現(xiàn)代化的超高層建筑,展現(xiàn)大國實(shí)力,締造令世界仰望的中國高度。
不但摩天大樓的數(shù)量在急劇攀升,近年來我國在超高層建筑的現(xiàn)代施工技術(shù)水平也明顯提升。面對復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)和超高層的挑戰(zhàn),我們需要在長期實(shí)踐與經(jīng)驗(yàn)總結(jié)中尋找更為有效合理的方法,完善施工工藝,提高工程質(zhì)量,降低施工成本。為了促進(jìn)全國超高層建筑施工技術(shù)的交流、推廣,提高超高層建筑施工技術(shù)及管理水平,中國建筑學(xué)會(huì)建筑施工分會(huì)組織開展了首屆全國超高層建筑施工案例征集評審活動(dòng)。自2012年11月正式啟動(dòng)以來,案例征集活動(dòng)得到了中建各工程局、上海建工等施工企業(yè)的大力支持,匯集了近年完成的一批整體水平較高、具有典型性的超高層建筑施工案例。
中國建筑學(xué)會(huì)建筑施工分會(huì)2013年5月17日組織來自全國超高層建筑施工領(lǐng)域資深專家召開評審會(huì)議,對這些案例從施工新技術(shù)應(yīng)用與創(chuàng)新、項(xiàng)目管理、項(xiàng)目成果與效益等方面進(jìn)行了客觀、公正的評審,共評出中國超高層建筑工程金獎(jiǎng)6項(xiàng)、中國超高層建筑工程銀獎(jiǎng)12項(xiàng)、中國超高層建筑工程優(yōu)秀獎(jiǎng)10項(xiàng)(名單見文后表1)。獲獎(jiǎng)的超高層建筑高度在300m以上的8項(xiàng),200~300m的11項(xiàng),100~200m的9項(xiàng)。本文簡要介紹獲獎(jiǎng)的幾個(gè)工程案例。
超高層建筑施工意味著一場艱巨的挑戰(zhàn),有著普通高層無法比擬的刺激,對施工企業(yè)是難得的機(jī)會(huì),更是施工企業(yè)實(shí)力的象征。
獲得“中國超高層建筑工程金獎(jiǎng)”的南京紫峰大廈工程,主樓總高度450m,混凝土結(jié)構(gòu)高度380.95m,為江蘇省第一高樓。上海建工四建集團(tuán)有限公司技術(shù)人員在施工過程中,對技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行了攻關(guān),不僅借鑒以往超高層施工所取得經(jīng)驗(yàn),更在桁架層應(yīng)用整體鋼平臺(tái)體系、復(fù)雜多變的結(jié)構(gòu)外立面腳手架及圍護(hù)體系、C70高強(qiáng)混凝土一次泵送至182m的高度、大噸位塔機(jī)高空轉(zhuǎn)換移位以適應(yīng)復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系施工需求、超長超重鋼結(jié)構(gòu)高空安裝等關(guān)鍵環(huán)節(jié)提出新的思路并取得突破,有力地保證了工程得以順利實(shí)施,產(chǎn)生了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。這些創(chuàng)新成果的取得,有的填補(bǔ)了行業(yè)或者地區(qū)施工技術(shù)的空白,有的進(jìn)一步拓展和提升了超高層建筑施工固有技術(shù)的應(yīng)用范圍和水平,為今后類似工程積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。
南京紫峰大廈
紫峰大廈桁架層示意圖
紫峰大廈主樓塔機(jī)移位前后位置圖
紫峰大廈主樓核芯筒平面變化5次,外框復(fù)雜多變,對核心筒模板腳手體系的設(shè)計(jì)及塔機(jī)的布置提出了很高要求。施工中選擇一臺(tái)M440D和一臺(tái)ZSL650內(nèi)爬塔機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)安裝。在塔機(jī)的布置方面,首次采用塔機(jī)原位內(nèi)爬轉(zhuǎn)外掛技術(shù),解決了剪力墻收分所帶來的塔機(jī)布置難題,通過前期的精心設(shè)計(jì)和組織,達(dá)到不用移動(dòng)塔機(jī)即可進(jìn)行塔機(jī)的附墻形式轉(zhuǎn)換的目的,簡化了核心筒平面變化時(shí)塔機(jī)的轉(zhuǎn)換工藝。通過簡化塔機(jī)固定、爬升、附著自升式的施工技術(shù)措施,并在塔機(jī)各個(gè)施工階段設(shè)計(jì)多樣化的支承形式,有效地解決了整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)施工階段的吊裝難題。塔機(jī)的原位內(nèi)爬轉(zhuǎn)外掛技術(shù)是對塔機(jī)爬升技術(shù)和形式轉(zhuǎn)換的一次創(chuàng)新,不用移動(dòng)塔機(jī)即可實(shí)現(xiàn)塔機(jī)的附墻形式轉(zhuǎn)換。通過對外掛式塔機(jī)附墻形式的創(chuàng)新設(shè)計(jì),大大提高了塔機(jī)工作時(shí)的穩(wěn)定性和安全性,同時(shí)使塔機(jī)爬升與結(jié)構(gòu)施工之間的工況設(shè)計(jì)更加靈活。
紫峰大廈施工中首次采用了鋼平臺(tái)整體穿越桁架層施工技術(shù),這是對整體提升鋼平臺(tái)施工工藝的一個(gè)改進(jìn)和創(chuàng)新,解決了以往無法利用鋼平臺(tái)進(jìn)行桁架層施工的技術(shù)難題,大大提高了桁架層施工的效率和安全性。由于鋼平臺(tái)是一個(gè)全封閉系統(tǒng),與常規(guī)的使用腳手架和木模板施工相比具有較好的安全性,節(jié)約了模板及支撐體系的一次性投入,較大幅度地降低了工程造價(jià),紫峰大廈每個(gè)桁架層可節(jié)約成本約8萬~10萬元。使用本工法只需4天就能完成一個(gè)分段層施工。
由中建一局集團(tuán)建設(shè)發(fā)展有限公司承建的華北第一高樓天津津塔工程(建筑高度336.9m),大量采用了節(jié)能、節(jié)水、降噪等方面的新技術(shù),積極推廣“建筑業(yè)10項(xiàng)新技術(shù)”,并在新技術(shù)的應(yīng)用中有所突破創(chuàng)新,總結(jié)形成了具有代表意義的6項(xiàng)關(guān)鍵創(chuàng)新技術(shù),其中有兩項(xiàng)技術(shù)達(dá)到先進(jìn)(領(lǐng)先)水平:一是312.8m高鋼管混凝土柱泵送頂升施工技術(shù),研究解決了超高層鋼管混凝土柱頂升澆筑模擬試驗(yàn)(復(fù)雜節(jié)點(diǎn)柱的澆筑全過程模擬),高強(qiáng)度、高流動(dòng)性、和易性好、收縮率低、500m以上超長泵送頂升混凝土配合比,鋼管柱頂升可調(diào)接口及鋼管柱復(fù)雜縱橫項(xiàng)隔板的頂升預(yù)留孔洞設(shè)計(jì),超高鋼管混凝土柱內(nèi)混凝土頂升泵壓確定,鋼管柱混凝土頂升施工過程質(zhì)量控制,該技術(shù)達(dá)到了國際先進(jìn)水平;二是超高層純鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)施工技術(shù),研究解決了封閉框架內(nèi)全焊接純鋼板剪力墻焊接過程應(yīng)力和殘余應(yīng)力監(jiān)測與控制,帶十字縱橫向隔板鋼管柱及純鋼板剪力墻分段分塊加工詳圖優(yōu)化,帶鋼板剪力墻的伸臂桁架安裝精度控制,該技術(shù)達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。天津津塔工程獲“中國超高層建筑工程金獎(jiǎng)”。
天津津塔
面對諸多難點(diǎn),津塔施工項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)以“主動(dòng)的、超前的、充滿策略的做事;進(jìn)取的、務(wù)實(shí)的、謙和自律的做人”團(tuán)隊(duì)文化為指導(dǎo),在津塔項(xiàng)目總包管理過程中,不僅突破了自施范圍鋼結(jié)構(gòu)工程傳統(tǒng)的承包管理模式,還針對津塔工程專業(yè)劃分細(xì)、專業(yè)性強(qiáng)等特點(diǎn),進(jìn)行精細(xì)化的過程管理,采取一體化的超高層鋼結(jié)構(gòu)綜合管理、精細(xì)化的過程總承包管理和工程信息化管理,構(gòu)建起代表行業(yè)最高水平的信息化體系,順利地完成了津塔工程的施工。
由中國建筑第四工程局有限公司承建的廣州太古匯工程被評為“中國超高層建筑工程銀獎(jiǎng)”??偨ㄖ娣e達(dá)457788m2的廣州太古匯工程包括一座大型購物中心、兩幢甲級寫字樓、一座五星級酒店,是集休閑娛樂、商貿(mào)活動(dòng)和文化欣賞于一身的廣州新亮點(diǎn),是香港太古地產(chǎn)有限公司在廣州投資的第一個(gè)發(fā)展項(xiàng)目,是廣州的又一地標(biāo)性建筑。該工程塔樓一為鋼筋混凝土核心筒-混凝土框架結(jié)構(gòu),高211.95m,40層;塔樓二為核心筒-框架結(jié)構(gòu),高165.75m,29層。其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、科技含量高、施工難度大。施工中認(rèn)真貫徹執(zhí)行了節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地、節(jié)材以及環(huán)境保護(hù)的理念。大量選用節(jié)能、節(jié)水、降噪等方面的新技術(shù),積極推廣“建筑業(yè)10項(xiàng)新技術(shù)”,并在應(yīng)用中有所突破創(chuàng)新,總結(jié)形成了一些具有代表意義的關(guān)鍵創(chuàng)新技術(shù),其中超深超大基坑綜合施工技術(shù)研究解決了超深超大基坑中心島法開挖技術(shù),地下室結(jié)構(gòu)半逆作法施工工藝、鋼支撐與混凝土支撐組合內(nèi)支撐施工技術(shù)及鋼棧橋應(yīng)用技術(shù),對同類工程的施工具有重要的參考價(jià)值;綠色環(huán)保及節(jié)能設(shè)計(jì)與應(yīng)用,為大型綜合體項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工過程中的綠色環(huán)保應(yīng)用提供了重要參考價(jià)值。該工程曾榮獲2010年廣東鋼結(jié)構(gòu)金獎(jiǎng)“粵鋼獎(jiǎng)”、2010年廣州市結(jié)構(gòu)優(yōu)良樣板工程,2011年廣東省安全、文明施工優(yōu)良樣板工地,LEED金獎(jiǎng)。
廣州太古匯項(xiàng)目
卓越皇崗世紀(jì)中心
江蘇省華建建設(shè)股份有限公司承建的深圳卓越皇崗世紀(jì)中心2號(hào)樓工程被評為“中國超高層建筑工程金獎(jiǎng)”。該工程建筑高度268m,建筑面積13.1萬m2,是一座集五星級酒店、高檔寫字樓、高級公寓、健身娛樂等于一體的多功能現(xiàn)代化智能建筑,是深圳市又一標(biāo)志性建筑。該工程已獲得魯班獎(jiǎng)。主樓為現(xiàn)澆框架-筒體結(jié)構(gòu),塔樓外立面設(shè)計(jì)新穎,由4類大小、形狀、傾角各不相同的平面排列成鉆石切割面組合外形,立體感強(qiáng),體現(xiàn)了強(qiáng)烈的現(xiàn)代建筑效果。工程施工中積極推廣應(yīng)用“建筑業(yè)十項(xiàng)新技術(shù)”,并不斷創(chuàng)新突破,大量采用節(jié)水、節(jié)能、節(jié)材、降噪技術(shù),總結(jié)創(chuàng)新技術(shù)15項(xiàng),獲得省級工法3項(xiàng),“預(yù)制螺母式型鋼混凝土組合柱模板固定裝置的施工方法”獲得國家發(fā)明專利,解決了我國組合模板安裝加固的技術(shù)難題,對混凝土的垂直度控制、提高施工功效、降低工程成本都有重要的參考價(jià)值。
卓越皇崗世紀(jì)中心基坑開挖面積達(dá)9000m2、開挖深度15m,最深處達(dá)22.1m,基坑外6m處為交通要道。采用鉆孔灌注樁加預(yù)應(yīng)力錨桿體系支護(hù),過程中采用信息化監(jiān)測基坑變形,基坑變形均小于控制值,施工安全。此外,其268m高型鋼混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu),工程主體結(jié)構(gòu)型式多樣,既有圓鋼管混凝土組合柱(-3層至27層外圍框架柱),又有鋼筋混凝土梁、柱、樓面、筒體,還有鋼結(jié)構(gòu)梁、柱(52層以上框架)和壓型鋼板混凝土組合樓面,施工前精心策劃、科學(xué)配置資源,施工中各分部項(xiàng)均編制專項(xiàng)方案并嚴(yán)格管理,實(shí)現(xiàn)全過程質(zhì)量控制。
中國建筑第八工程局有限公司承建的廣州利通廣場被評為“中國超高層建筑工程銀獎(jiǎng)”。
廣州利通廣場建筑面積15.9萬m2,地下5層,地上58層,建筑高度303m,是一棟綠色、智能的超甲級寫字樓。主體結(jié)構(gòu)采用“十字核心筒+對角鋼斜撐”設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)用鋼量僅為周邊相近高度建筑的60%~70%。核心筒為薄壁筒體,核心筒與外框鋼結(jié)構(gòu)的剛度比僅為3:7,無法滿足大型塔機(jī)與液壓爬模系統(tǒng)的安裝要求。
廣州利通廣場
在施工中將核心筒內(nèi)部磚墻改為鋼筋混凝土墻,同時(shí)研發(fā)了一種塔機(jī)爬升架鉸接支座,巧妙地解決了核心筒無法滿足大型塔機(jī)安裝和運(yùn)行的難題。為解決爬模架與結(jié)構(gòu)樓板間人員上下通道難題,在爬模架下方設(shè)計(jì)了一部10層高可跟隨爬模架同步爬升的液壓爬升樓梯。采用“壓型鋼板+鋼筋桁架模板”的組合無支撐懸挑模板體系,同時(shí)在外側(cè)安裝一部10m高的爬升式單排防護(hù)架,攻克了常規(guī)方法無法實(shí)現(xiàn)的難題。
中山國際金融中心由一棟51層酒店(建筑高度為209m)、一棟45層辦公樓及6層商業(yè)裙樓組成,總建筑面積288432m2,是中山市標(biāo)志性工程建筑,由中國建筑第五工程局有限公司承建,該工程設(shè)計(jì)新穎、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、科技含量高、施工難度大,裙樓有多處大跨度型鋼混凝土梁(最大跨度29.9m,凌空28.3m),兩棟塔樓柱均為型鋼混凝土柱,混凝土強(qiáng)度最高為C70,最大輸送高度為209m,本工程施工完成對高大支模體系、鋼-混組合結(jié)構(gòu)、高強(qiáng)混凝土、混凝土超高泵送的應(yīng)用起到了推動(dòng)和引領(lǐng)作用,被評為“中國超高層建筑工程銀獎(jiǎng)”。
中山國際金融中心
中國平安金融大廈工程
中國平安金融大廈位于浦東陸家嘴核心商務(wù)區(qū),建筑高度211m,地上38層,總建筑面積163958m2,地上總建筑面積114082m2,由上海建工五建集團(tuán)有限公司承建,被評為“中國超高層建筑工程優(yōu)秀獎(jiǎng)”。超高層鋼結(jié)構(gòu)穹頂?shù)跹b施工、鋼管混凝土(CFT)施工和羅馬柱施工為本工程關(guān)鍵技術(shù),國內(nèi)尚無同類工程參照,其科研項(xiàng)目“超高層仿古羅馬柱及穹頂結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵施工技術(shù)研究”獲得2010年上海建工集團(tuán)科技獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
中國平安金融大廈整體以歐洲古典風(fēng)格為設(shè)計(jì)基調(diào),6至36層共設(shè)計(jì)了1000余根羅馬柱,羅馬柱不僅是裝飾構(gòu)件,同時(shí)也是構(gòu)成本工程外筒的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,在超高層建筑中需要施工數(shù)量如此巨大的羅馬柱,對施工工藝是個(gè)很大的挑戰(zhàn)。在施工前,施工方分別用三種工藝制作了試驗(yàn)柱樣板,最終確定采用鋼模板澆筑羅馬柱柱身。羅馬柱施工采用鋼模板施工的工藝不僅便于施工,確保了工程進(jìn)度計(jì)劃的實(shí)現(xiàn),還降低了工程成本,較其他施工工法每根羅馬柱節(jié)省了近3萬元,整個(gè)工程的羅馬柱施工費(fèi)因此節(jié)省了2600萬元左右。中國科學(xué)院出具的查新報(bào)告認(rèn)為,該工程的羅馬柱施工技術(shù)的成果研究與應(yīng)用具有新穎性、創(chuàng)造性和良好的市場應(yīng)用價(jià)值。鋼管混凝土采用立式振搗沖填法施工。
首屆中國超高層建筑工程獲獎(jiǎng)項(xiàng)目,針對各自工程獨(dú)特新穎的復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系,通過施工新技術(shù)的應(yīng)用與科學(xué)系統(tǒng)的項(xiàng)目管理,成功解決了超大基坑、超高層混凝土泵送、復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系的主體施工難題,提高了施工效率,提高了工程的質(zhì)量,增強(qiáng)了工程的安全可靠度,有效控制了工程造價(jià),保障了工程的順利進(jìn)行,提升了企業(yè)形象,同時(shí)為企業(yè)自身創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)價(jià)值。略感遺憾的是,作為首次開展全國超高層建筑施工案例征集評審活動(dòng),部分已竣工但很有影響的超高層建筑工程(如上海環(huán)球金融中心、廣州西塔等)因?yàn)楦鞣N原因沒有參與申報(bào),未能足夠全面地反映我國超高層建筑施工取得的巨大成就,希望在以后的活動(dòng)中有更多的頂尖級超高層建筑工程施工企業(yè)積極參與。中國建筑學(xué)會(huì)建筑施工分會(huì)將每兩年組織開展一次超高層建筑施工案例征集評審活動(dòng)。
超高層建筑工程的施工技術(shù)直接影響到建設(shè)工程的施工質(zhì)量和使用安全,關(guān)系著人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。目前國內(nèi)對超高層建筑還有許多爭議,在以后的建設(shè)中需要針對建筑節(jié)能、環(huán)保、安全等進(jìn)行更深入的研究和探討。建設(shè)企業(yè)和施工單位必須加強(qiáng)高層建筑工程的施工技術(shù)規(guī)范和操作水平,積極的探索和尋求提高施工技術(shù)的途徑和措施,從而有效的提高超高層建筑工程的施工技術(shù)質(zhì)量水平,保證高層建筑工程的可靠性、安全性和舒適性。
目前,我國城市建設(shè)超高層建筑的熱情持續(xù)高漲。未來,中國建筑將不斷突破常規(guī),以崛起的姿態(tài)展示中國超高層建筑的新高度。
表1 首屆中國超高層建筑工程獲獎(jiǎng)項(xiàng)目