土木工程中高層建筑結(jié)構(gòu)施工技術(shù)分析

李帆

【摘要】隨著城市建設(shè)進(jìn)程的加快，給建筑行業(yè)發(fā)展帶來了發(fā)展機(jī)遇，為提升土地利用率、滿足居民居住需求，高層建筑項(xiàng)目備受建筑商的青睞。高層建筑不僅可以滿足人民的剛性需求，還可以為企業(yè)提供辦公場(chǎng)所，提升土地了利用效率，為我國(guó)的城市發(fā)展提供了廣闊空間。對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)施工一直是困擾各建筑行業(yè)的重難點(diǎn)，本文從高層建筑施工特點(diǎn)出發(fā)，對(duì)高層建筑的結(jié)構(gòu)體系分類及受力分析做了相關(guān)闡述，并結(jié)合實(shí)際案例分析了高層建筑結(jié)構(gòu)施工技術(shù)，意在為在以后的施工中更大限度的消除此類安全隱患，確保施工安全，提高工程質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】土木工程;高層建筑;結(jié)構(gòu)體系;施工分析

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

隨著社會(huì)的發(fā)展，我國(guó)的土木工程施工技術(shù)也在不斷完善，高層建筑主要結(jié)構(gòu)體系及施工方法也隨著社會(huì)的發(fā)展而不斷進(jìn)步和更新。但是，由于我國(guó)復(fù)雜的地理?xiàng)l件，給許多高層建筑施工帶來了較多難題，建筑的安全性和穩(wěn)定性無法得到有效保障[1]。為有效提升高層建筑的施工質(zhì)量，本文對(duì)高層建筑主要結(jié)構(gòu)體系及施工方法進(jìn)行了探析，針對(duì)不同結(jié)構(gòu)的建筑體系，采用針對(duì)性的施工技術(shù)，從而提升高層建筑的施工質(zhì)量。

1、高層建筑施工特點(diǎn)

高層建筑施工與一般建筑的施工方式不同，高層建筑因其樓層高等原因有如下施工特點(diǎn)：

（1）施工工作量大，施工周期長(zhǎng)，難度大。在占地面積相同的前提下，與一般建筑相比，高層建筑層數(shù)較多，需要在固有的土地上建造很高的建筑，這就加大了高層建筑的施工工作量，如果施工技術(shù)不到位，施工技術(shù)水平落后，很有可能會(huì)對(duì)建筑后期使用帶來較大的安全隱患。加之高層建筑施工工期長(zhǎng)，通常為4-5年，漫長(zhǎng)的施工工期使得施工過程有較多不確定性，施工難度也比一般建筑的施工難度大。

（2）高層建筑的地基處理技術(shù)復(fù)雜。高層建筑由于需要在固定的面積上修建多層建筑，所以對(duì)于地基施工的技術(shù)要求很高，如果地基缺乏高層建筑所需的承載能力，會(huì)影響建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，抗風(fēng)、抗震效果差，所以，需要對(duì)高層建筑的地基處理技術(shù)進(jìn)行持續(xù)性的提升，從而保證高層建筑的安全性[2]。

（3）高處作業(yè)多、垂直運(yùn)輸量大。高層建筑需要很多高處作業(yè)，如果缺乏一定的安全意識(shí)很容易引發(fā)安全事故。所以，高層建筑的施工方式和技巧具有非常重要的作用。

2、高層建筑結(jié)構(gòu)體系的分類和受力分析

2.1 高層建筑結(jié)構(gòu)體系的分類分析

高層建筑結(jié)構(gòu)一共具有四種不同的結(jié)構(gòu)體系。這些高層建筑的結(jié)構(gòu)體系在許多高層建筑中運(yùn)用的非常廣泛。所以，為了有效研究高層建筑的施工方式和技巧，需要對(duì)高層建筑的結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行有效的分析。

2.1.1全鋼結(jié)構(gòu)

全鋼結(jié)構(gòu)是指高層建筑主體材料全部采用鋼材，不使用其他材料，鋼材硬度大，穩(wěn)定性較高，滿足高層建筑對(duì)于穩(wěn)定性的要求，加之鋼材價(jià)格不高，比較經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，節(jié)約施工成本。

2.1.2鋼—混凝土混合結(jié)構(gòu)

鋼—混凝土混合結(jié)構(gòu)主要是指高層建筑通過利用鋼材和混泥土一起施工，從而保證高層建筑的實(shí)用性。這種混合的結(jié)構(gòu)具有施工快、重量輕等施工優(yōu)勢(shì)，深受高層建筑施工單位的青睞。

2.2 高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和施工方法對(duì)比分析

2.2.1全鋼結(jié)構(gòu)

（1）綜合經(jīng)濟(jì)效益方面

自重輕。這種全鋼的結(jié)構(gòu)的高層建筑的結(jié)構(gòu)第一個(gè)優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)就是自身是比較輕的，對(duì)于很多軟弱地基來說具有一定的優(yōu)勢(shì)。而且這些建筑的自重約為8-11KN/m2，比其他的更輕[3]。

結(jié)構(gòu)面積小。高層建筑采取全鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工第二個(gè)優(yōu)勢(shì)就是強(qiáng)度高，所占的結(jié)構(gòu)面積比較小，可以充分提升土地的利用率。

施工工期短。很多高層建筑的工廠都采取全鋼結(jié)構(gòu)，主要的特點(diǎn)就是施工的工期比較短，與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，施工工期約快1.5倍，可以有效提升高層建筑的投入使用率。

降低層高。全鋼結(jié)構(gòu)的高層建筑，需要采取內(nèi)部管道鋪設(shè)的方式進(jìn)行施工，可以有效降低高層建筑的層高，從而提升企業(yè)的施工效率。

（2）結(jié)構(gòu)性能方面

延性大。全鋼結(jié)構(gòu)具有一定的彈塑性，抗擊地震的效果較為理想，所以很多地震多發(fā)區(qū)喜歡選擇全鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行高層建筑的施工。

承載能力大。全鋼結(jié)構(gòu)的施工周期短，而且可承載能力也非常大，可以有效提升建筑在后期使用時(shí)的靈活性。

2.2.2鋼—混凝土混合結(jié)構(gòu)

（1）綜合經(jīng)濟(jì)效益方面

抗風(fēng)能力強(qiáng)。鋼——混凝土混合結(jié)構(gòu)的高層建筑的第一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是具有很強(qiáng)的抗風(fēng)能力。通過這種結(jié)構(gòu)的高層建筑的使用，可以有效減少樓內(nèi)人員產(chǎn)生風(fēng)震不適感。

抗震能力。鋼——混凝土混合結(jié)構(gòu)的高層建筑的第二個(gè)優(yōu)勢(shì)就是擁有一定的抗震效果，它通過獨(dú)特的建筑結(jié)構(gòu)可以降低和減小地震對(duì)于建筑的損害。

（2）結(jié)構(gòu)性能方面

鋼——混凝土混合結(jié)構(gòu)的高層建筑具有這種施工建筑方式的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。主要采取的是鋼筋混凝土核心筒或剪力墻的側(cè)移剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外圈鋼框架，幾乎全部承擔(dān)了作用于高層建筑上的水平荷載，高材料強(qiáng)度的外圈鋼框架則用來承擔(dān)豎向荷載和少量的水平荷載。

3、高層建筑施工案例分析——以A項(xiàng)目為例

3.1 A項(xiàng)目簡(jiǎn)介

3.1.1項(xiàng)目基本情況

為了加強(qiáng)對(duì)于高層建筑施工方法和技巧的探索，本文選取了A建筑項(xiàng)目進(jìn)行分析。該項(xiàng)目的總建筑面積為20701.5m2。該項(xiàng)目位于城市的中心地帶，人流量大，如果不進(jìn)行有效的施工，很有可能會(huì)產(chǎn)生一定的危害。

3.1.2工程地質(zhì)情況

A項(xiàng)目的工程地質(zhì)主要是硬性結(jié)構(gòu)面，相對(duì)高差是9.53米。在該工程的地下有一定的地下水的存在，這些地下水主要由于降水補(bǔ)給的，所以，在高層建筑施工的過程中，需要對(duì)地下水的排水進(jìn)行有效的控制，有效提升高層建筑施工的安全性。

3.1.3地基及基礎(chǔ)工程

A項(xiàng)目是墻下條形基礎(chǔ)，柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。該項(xiàng)目具有較強(qiáng)的第幾承載力，主要數(shù)值為2800KPa。而且該項(xiàng)目的基礎(chǔ)工程采取的施工方式是人機(jī)配合。通過人工挖掘和機(jī)器挖掘一起進(jìn)行施工。

3.2 A項(xiàng)目施工中的問題

3.2.1基坑冬季施工中的混凝土質(zhì)量問題

A項(xiàng)目地處我國(guó)西南部，具有強(qiáng)降雨天氣，冬季溫度較低，雨水天氣過多導(dǎo)致路面結(jié)冰，極易導(dǎo)致路面混泥土出現(xiàn)裂縫等問題，不容易達(dá)到理想的終凝姿態(tài)。而且冬季施工的過程中，由于溫差較大，會(huì)提升施工的難度，氣溫下降會(huì)出現(xiàn)凝凍天氣，使得混泥土施工的過程中出現(xiàn)裂縫和疏松。從而降低高層建筑的安全性和耐用性。

3.2.2基坑施工中的溶洞問題

由于本工程所在的地方是云貴高原，地質(zhì)條件比較惡劣易在施工的過程中碰見巖溶區(qū)域。云貴高原多為喀斯特地貌，給地質(zhì)勘探帶來一定的難度。所以，在A項(xiàng)目施工的過程前期，需要對(duì)工程的地質(zhì)條件進(jìn)行勘探，不然容易出現(xiàn)溶洞問題，提升工程的施工難度。高層建筑由于需要在固有的土地上建造很高的建筑，所以高層建筑的第一個(gè)特點(diǎn)就是施工的工作量很大，如果缺乏一定的施工技術(shù)，很有可能會(huì)對(duì)后期的使用帶來很大的安全隱患[4]。而在喀斯特地貌中進(jìn)行施工，很有可能會(huì)在基坑施工中碰見溶洞，如果施工方式不當(dāng)，會(huì)給工程的穩(wěn)定性帶來一定的危害，進(jìn)而影響整個(gè)工程的使用壽命。

3.2.3地下室施工中的防水問題

喀斯特地貌溶洞較多，而且還會(huì)出現(xiàn)有許多地下水存在的情況。由于A項(xiàng)目所在的地方的地表水比較豐富，而且地下水也比較豐富，所以，在工程建筑的過程中，要防止地下水出現(xiàn)漏水的情況。

3.2.4基坑開挖中的雨季施工問題

由于A項(xiàng)目所在地屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，降雨量在1000-1500毫米，相對(duì)濕度為78-84%。降水量比較大，所以，在基坑施工的過程中很容易由于雨季而耽誤工期。而且高層建筑由于需要在固定的面積上修建多次建筑，所以對(duì)于地基施工的技術(shù)要求很高，如果缺乏一定的承載能力，很多高層建筑就會(huì)倒塌，所以，需要對(duì)高層建筑的地基處理技術(shù)進(jìn)行持續(xù)性的提升，從而保證高層建筑的安全性。而如果出現(xiàn)了雨季，很有可能會(huì)降低工程的質(zhì)量，導(dǎo)致地基受雨水浸泡導(dǎo)致地基承載力下降。

3.3 高層建筑施工中出現(xiàn)問題的解決措施

3.3.1混凝土冬季施工問題的解決措施

為了有效提升A項(xiàng)目的冬季施工的效率和質(zhì)量，解決A項(xiàng)目地具有較強(qiáng)的降雨，而且冬季也比較容易使得土地結(jié)冰，冬季施工的過程中使得混泥土存在裂縫的問題，需要采取以下措施來應(yīng)對(duì)。首先可以采取預(yù)拌混凝土的質(zhì)量控制來控制施工時(shí)的質(zhì)量。為了解決A項(xiàng)目冬季施工的過程中由于溫差較大施工的難度大，氣溫下降會(huì)出現(xiàn)凝凍天氣，使得混泥土施工的過程中出現(xiàn)裂縫和疏松的問題，可以采取冬期混凝土澆筑中的質(zhì)量控制的方式來提升混泥土施工的質(zhì)量，保障混泥土施工時(shí)的凝結(jié)度，還需要在施工的前期做好表面和環(huán)境之間溫差的監(jiān)測(cè)，防止溫差過大造成混凝土裂縫。

3.3.2基坑開挖中溶洞問題解決措施

為了有效解決A項(xiàng)目在施工的過程中存在的溶洞問題，需要采取有效的措施來應(yīng)對(duì)。因?yàn)樵瀑F高原擁有許多喀斯特地貌，所以在A項(xiàng)目施工的過程前期，需要對(duì)工程的地質(zhì)條件進(jìn)行勘探，不然容易出現(xiàn)溶洞問題，提升工程的施工難度。在喀斯特地貌中進(jìn)行施工，很有可能會(huì)在基坑施工中碰見溶洞，如果施工方式不當(dāng)，會(huì)給工程的穩(wěn)定性帶來一定的危害，進(jìn)而影響整個(gè)工程的使用壽命。所以，在解決溶洞問題時(shí)，需要實(shí)現(xiàn)進(jìn)行勘探地質(zhì)條件，對(duì)于不同的溶洞采取不同的施工方式來應(yīng)對(duì)。通過勘探，發(fā)現(xiàn)本工程基礎(chǔ)開挖過程中出現(xiàn)的小溶洞和多條泥石帶，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，經(jīng)過二次復(fù)查，可以得出最終的方案，有效防止出現(xiàn)溶洞問題來降低施工的難度。

3.3.3地下室防水問題解決措施

A項(xiàng)目地處喀斯特地貌，該地面由于存在許多溶洞，而且還會(huì)出現(xiàn)有許多地下水存在的情況。所以，在工程建筑的過程中，要防止地下水出現(xiàn)漏水的情況。為此，需要采取有效的措施來防止出現(xiàn)地下水漏水問題，有效提升工程的進(jìn)度。因?yàn)楦邔咏ㄖ捎谛枰诠逃械耐恋厣辖ㄔ旌芨叩慕ㄖ?，所以高層建筑的第一個(gè)特點(diǎn)就是施工的工作量很大，如果缺乏一定的地下水防水的施工技術(shù)，很有可能會(huì)對(duì)后期的使用帶來很大的安全隱患。

3.3.4基坑開挖中的雨季施工問題解決措施

A項(xiàng)目由于位于中亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，在基坑施工的過程中很容易由于雨季而耽誤工期。如果出現(xiàn)了雨季，很有可能會(huì)降低工程的質(zhì)量，導(dǎo)致地基受雨水浸泡導(dǎo)致地基承載力下降。所以，為了有效在雨季的過程中施工，需要在施工前做好各種準(zhǔn)備。首先需要進(jìn)行天氣預(yù)報(bào)，及時(shí)掌握好氣象的情況，這對(duì)惡劣天機(jī)，要采取一定的保護(hù)措施，安全開展各項(xiàng)建筑施工的工作。在施工的過程中，還需要對(duì)于道路和場(chǎng)地加強(qiáng)排水，對(duì)于排水設(shè)施要按時(shí)檢查，確保用電安全。如果出現(xiàn)了雨水天氣，還需要盡快組織人力物力來解決障礙，保障施工的進(jìn)行[5]。

結(jié)語：

隨著社會(huì)的發(fā)展，我國(guó)的土木工程施工技術(shù)也在不斷完善。高層建筑主要結(jié)構(gòu)體系及施工方法也隨著社會(huì)的發(fā)展而不斷進(jìn)步和更新。但是，我國(guó)由于地理?xiàng)l件復(fù)雜，也給許多高層建筑在施工的過程中帶來了很大難題，許多高層建筑的安全性和穩(wěn)定性由于施工技術(shù)的不完善缺乏有效的保障。本文中A項(xiàng)目施工存在的主要問題包括基坑冬季施工混凝土開裂等問題，需要明晰該工程建筑主要結(jié)構(gòu)體系，針對(duì)不同結(jié)構(gòu)采用對(duì)應(yīng)的施工技術(shù)，從而提升高層建筑的施工質(zhì)量，保障施工人員的生命財(cái)產(chǎn)安全，促進(jìn)社會(huì)的和諧穩(wěn)定。

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