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【摘要】随着城市化进程的日益深入，高楼大厦构筑起一座又一座城。而建筑结构往往追求更高、高大、更齐全的功能配备和更复杂的平立面设计。本文将对超高层建筑设计施工技术要点进行分析。
【关键词】建设工程；超高层建筑；设计要点；施工技术
1、超高层建筑设计施工技术控制的目的
随着地球总人口的不断增加，物质资料和能源需要接受更多的挑战。为了满足人们更多的生活和工作需求，建筑物只有向地上部分寻求更多的空间。建设中的上海中心建筑高度达632米，天津117塔高达600米，深圳平安大厦590米，广州东塔530米。万丈高楼拔地起，一个个超高层建筑不断地刷新人类智慧和科技的高度。而如何让超高层建筑既满足受力要求，又尽可能减少耗材耗能，这就是研究超高层建筑设计施工技术的目的。
2、超高层建筑设计施工特点
超高层建筑由于建筑高度高，体量大，是对设计的挑战和人类智能的提高。超高层建筑主要有以下特点：
2.1承受较大的风力和水平地震力
风压高度变化系数μz，随着建筑物高度的增大而增大。而建筑物高度和体量的增加，势必会带来建筑物自重的增加，进而加大水平地震力作用。靠建筑物底部的竖向受力构件要有足够的刚度来承受水平地震作用。
2.2埋深大
按照正常的受力体系，上部结构越高，基础埋深越大。一般超高层建筑都有底板厚度大，地下车库层数多，地下室防水难，基坑支护复杂的特点。
2.3垂直运输难度大
高度上的增加，给人和物的运输都造成困难。涉及到施工上，商品混凝土可能无法一次泵送到位，建筑材料也需要周转。涉及到使用功能，建筑高度高、层数多，人流高峰时等候时间长。
2.4消防疏散难
由于高度上的制约，一般的消防车无法触及高处的楼层，就需要增设空中救援力量和避难层。
2.5耗能大
由于楼层高，各种管线长；体量大，所需电能也多。
2.6给排水难度高
超高层建筑消防和生活用水，一次加压均无法满足需求。重力供水和变频供水在超高层应用时，均有不同的特点。
2.7外立面清洗困难
超高层建筑大多为外立面复杂的幕墙建筑，一般的吊绳擦窗均无法实施（风力过大，且安全性低）。
3、超高层建筑设计施工技术要点
3.1钢骨混凝土柱
由于建筑本身自重大、建筑高度大，从受力体系上单一的受力系统无法满足需求。目前的超高层建筑大多采用中间核心筒和外框架受力体系，或者群筒体系。这又对受力系统的建筑材料提出了更高的要求，总体来说需要采用轻质高强的构件。很多框架柱采用钢骨混凝土组合结构：现场采用型钢（H型鋼和T型钢等）做柱子的骨架，型钢翼缘预留或现场钻孔，将柱子的箍筋穿过孔洞，就此将钢筋与钢结构骨架固定。节点核心区采取焊接和高强螺栓连接，现场焊接的焊缝等级应符合设计要求。浇筑型钢柱时，应在模板底部侧面事前预留排气口，以便浇筑核心混凝土时排气彻底。
3.2钢结构混凝土组合结构梁
超高层建筑的裙房部分楼板，可采用压型钢板混凝土组合结构：将压型钢板作为底模和受力结构放置于楼层上，既不用搭设模板支撑系统，又节省了人力，缩短了工期。但同时需注意其节点构造复杂，须将分布钢筋与压型钢板焊接，以保证其整体性。
3.3大体积混凝土
超高层建筑常有较厚大的底板，需要注意大体积混凝土的施工。底板大体积混凝土（商品混凝土浇筑体量大，如何确定施工顺序，且须保证混凝土连续浇筑，不可随意设置施工缝；体量大混凝土内部水化热大，应控制混凝土入模温度，控制混凝土内部与混凝土表面温差不超过25度，控制混凝土表面温度与附近大气温度温差不超过20度；且须注意二次振捣和二次抹平压光；在12小时内即对混凝土表面进行保湿保温养护，用塑料薄膜和草垫进行覆盖处理，且至少养护14天。）
3.4混凝土泵送技术
在较低楼层：超高层建筑混凝土泵送要求高，要使混凝土一次泵送到位，坍落度要求较大，混凝土摊开面要求比较大。同时需要避免因坍落度过大造成离析，或坍落度过小堵塞泵管。在混凝土泵送前，应严格检查甭管的顺畅性，否则将有严重后果。
楼层较高的部位，可能达到混凝土地泵的运输极限，还需要用塔吊调运混凝土，或在较高的楼层上面现场拌制混凝土。无论在施工室外地面拌制混凝土，还是在楼层上拌制混凝土，都要求施工人员严格控制配合比（超高层建筑混凝土的强度等级一般也高，质量要求高），使之达到设计强度。
3.5电梯要求高
超高层建筑电梯，应按建筑高度分区设置，可分低、中、高三个区，以更有效利用电梯，同时减少人流高峰时的等候时间。超高层电梯额定载重Re要大，一般有1150KG，1350KG，1600KG几个规格。超高层电梯的额定速度也需认真考量设定，主要由最高服务层数fm确定，附之以考虑服务分区、经济性和标准分区。
3.6消防疏散高要求
3.6.1避难层设置
超高层建筑的消防疏散，沿建筑高度每50米需设置一个避难层，通向避难层（间）的疏散楼梯应在避难层分隔、同层错位或上下层断开。
3.6.2直升机停机坪
超高层建筑宜在屋顶设置直升机停机坪或供直升机救助的设施。直升机停机坪应符合下列规定：设置在屋顶平台上时，距离设备机房、电梯机房、水箱间共用天线等突出物不应小于5米；建筑通向停机坪的出口不应少于2个，每个出口的宽度不宜小于0.9米；四周应设置航空障碍灯，并应设置应急照明；在停机坪的适当位置应设置消火栓。
3.6.3火灾自动报警和灭火系统
超高层建筑还应设置火灾自动报警系统和自动灭火系统，并宜采用自动喷水灭火系统。 3.6.4消防指示灯
超高层建筑内应急照明和灯光疏散指示标志的备用电源的连续供电时间，不应小于1.5小时。
3.6.5楼板耐火极限
超高层建筑的楼板，其耐火极限不应小于2小时。
3.7外墙保温节能体系
超高层建筑由于火灾风险大，危害大，扑救困难。因而在选择外墙保温材料上，就必须要考虑其燃烧性能。在最新的《建筑设计防火规范》中，要求超高层建筑的建筑外墙外保温系统，其保温材料的燃烧性能应达到A级。
另一方面，由于建筑高度大，外墙外保温材料还要求达到一定的强度，以满足承受本身自重的需要。可以在每隔一定的高度，设置托架，将外墙外保温材料的自重分成若干段，减轻建筑物下部外墙外保温体系的自重压力。
3.8分区吊篮
超高层建筑很多都是重要的公共建筑，外立面也是华丽美观，经常采用幕墙体系，用吊篮进行作业。吊篮下挂的钢丝绳过长，悬吊平台可能因风荷载过大而晃动明显，影响施工进度和作业人员安全。另一方面，如果幕墙施工所需要的建筑材料都放在施工区室外地面上，悬吊平台的行程过大，也会影响施工进度。结合考虑，可以在超高层建筑的避难层设置吊篮的悬挂结构，而非建筑物顶部。这样将吊篮的行程缩短，更有利于施工。
3.9给排水方式的选择
重力供水和变频供水的节能性在学术界存在较大的分歧，目前为止没有国家性的法规及权威资料表明哪种供水方式更有利于节能。
从多数案例看来，办公楼采用变频供水似乎更为合理。超高层建筑，可利用第一个避难层以及每隔一个避难层设置中间转输水箱，每两个避难层中间楼层分为一个大区采用一组变频泵加压供水，每个大区再采用减压阀分为两个小区，二转输水泵采用液位控制启停的工频泵，这样能够有效减少机房占用面积。此外，采用上述系统给水设备及管材最大承压不超过100米的高度，系统承压不会超过2MPa，目前的技术及设备承受此压力还是比较安全的，另外一方面由于辦公楼的用水量较小，时变化系数为1.5，在变频加压水泵的选型上采用一个流量分配采用100%-50%-100%，其中最后一个100%为备用，其水泵的出水量基本可以和系统的用水量相吻合，同时转输水泵采用工频泵，可以保证各水泵在高效区运行，达到变频节能的目的，并相应减少了机房的面积以及二次污染的几率。
对于酒店，由于其对压力的稳定性要求较高，为避免变频加压供水出现的用水忽冷忽热，酒店采用屋顶水箱重力供水更加合理。对于屋顶水箱二次污染问题，酒店一般有比较完善的物业管理，同时屋顶水箱设置为2个，可定时冲洗，并且酒店需24小时用水，水箱里的储水可得到及时更新，有效避免出现二次污染。此外，酒店建筑的用水特点是用水变化比较大，时变化系数为2～2.5，如采用变频给水其水泵配置很难与用水曲线吻合，因此水泵不能保证在高效区运行，从而造成效率下降，能源浪费。
3.10擦窗机的使用
超高层建筑一旦建成使用，外立面的清洗将受到很大挑战，目前很大项目采用了擦窗机。擦窗机需根据建筑物的高度、立面及楼顶结构、空间情况，选用不同结构型式的设备，既要考虑其安全、经济、实用、方便，又要考虑到擦窗机安装后能与建筑物协调一致，不影响建筑物的美观。擦窗机常用以下一些方式：水平轨道式、附墙轨道式、轮载式、插杆式、悬挂轨道式和滑梯式。
结语：
高层、超高层建筑是我国城市化发展的必然趋势。如何在规划、设计、施工和使用上，充分利用超高层建筑的优点，让其为社会主义初级阶段的中国发展服务，将是影响深远的课题。希望本文能够提供些许参考。
参考文献：
[1]建筑设计防火规范GB50016-2014.中国计划出版社，2015.3.
[2]超高层建筑设计要点.中建國际（深圳）設計顧問有限公司，2012.
[3]合肥新地中心施工组织设计. 中国建筑第四工程局有限公司，2010.
[4]合肥绿地中心项目施工组织设计.上海建工七建集团有限公司，2014.
[5]合肥蔚蓝商务港城市广场F栋施工组织设计. 中国建筑八局第三建设有限公司，2015.
【关键词】建设工程；超高层建筑；设计要点；施工技术
1、超高层建筑设计施工技术控制的目的
随着地球总人口的不断增加，物质资料和能源需要接受更多的挑战。为了满足人们更多的生活和工作需求，建筑物只有向地上部分寻求更多的空间。建设中的上海中心建筑高度达632米，天津117塔高达600米，深圳平安大厦590米，广州东塔530米。万丈高楼拔地起，一个个超高层建筑不断地刷新人类智慧和科技的高度。而如何让超高层建筑既满足受力要求，又尽可能减少耗材耗能，这就是研究超高层建筑设计施工技术的目的。
2、超高层建筑设计施工特点
超高层建筑由于建筑高度高，体量大，是对设计的挑战和人类智能的提高。超高层建筑主要有以下特点：
2.1承受较大的风力和水平地震力
风压高度变化系数μz，随着建筑物高度的增大而增大。而建筑物高度和体量的增加，势必会带来建筑物自重的增加，进而加大水平地震力作用。靠建筑物底部的竖向受力构件要有足够的刚度来承受水平地震作用。
2.2埋深大
按照正常的受力体系，上部结构越高，基础埋深越大。一般超高层建筑都有底板厚度大，地下车库层数多，地下室防水难，基坑支护复杂的特点。
2.3垂直运输难度大
高度上的增加，给人和物的运输都造成困难。涉及到施工上，商品混凝土可能无法一次泵送到位，建筑材料也需要周转。涉及到使用功能，建筑高度高、层数多，人流高峰时等候时间长。
2.4消防疏散难
由于高度上的制约，一般的消防车无法触及高处的楼层，就需要增设空中救援力量和避难层。
2.5耗能大
由于楼层高，各种管线长；体量大，所需电能也多。
2.6给排水难度高
超高层建筑消防和生活用水，一次加压均无法满足需求。重力供水和变频供水在超高层应用时，均有不同的特点。
2.7外立面清洗困难
超高层建筑大多为外立面复杂的幕墙建筑，一般的吊绳擦窗均无法实施（风力过大，且安全性低）。
3、超高层建筑设计施工技术要点
3.1钢骨混凝土柱
由于建筑本身自重大、建筑高度大，从受力体系上单一的受力系统无法满足需求。目前的超高层建筑大多采用中间核心筒和外框架受力体系，或者群筒体系。这又对受力系统的建筑材料提出了更高的要求，总体来说需要采用轻质高强的构件。很多框架柱采用钢骨混凝土组合结构：现场采用型钢（H型鋼和T型钢等）做柱子的骨架，型钢翼缘预留或现场钻孔，将柱子的箍筋穿过孔洞，就此将钢筋与钢结构骨架固定。节点核心区采取焊接和高强螺栓连接，现场焊接的焊缝等级应符合设计要求。浇筑型钢柱时，应在模板底部侧面事前预留排气口，以便浇筑核心混凝土时排气彻底。
3.2钢结构混凝土组合结构梁
超高层建筑的裙房部分楼板，可采用压型钢板混凝土组合结构：将压型钢板作为底模和受力结构放置于楼层上，既不用搭设模板支撑系统，又节省了人力，缩短了工期。但同时需注意其节点构造复杂，须将分布钢筋与压型钢板焊接，以保证其整体性。
3.3大体积混凝土
超高层建筑常有较厚大的底板，需要注意大体积混凝土的施工。底板大体积混凝土（商品混凝土浇筑体量大，如何确定施工顺序，且须保证混凝土连续浇筑，不可随意设置施工缝；体量大混凝土内部水化热大，应控制混凝土入模温度，控制混凝土内部与混凝土表面温差不超过25度，控制混凝土表面温度与附近大气温度温差不超过20度；且须注意二次振捣和二次抹平压光；在12小时内即对混凝土表面进行保湿保温养护，用塑料薄膜和草垫进行覆盖处理，且至少养护14天。）
3.4混凝土泵送技术
在较低楼层：超高层建筑混凝土泵送要求高，要使混凝土一次泵送到位，坍落度要求较大，混凝土摊开面要求比较大。同时需要避免因坍落度过大造成离析，或坍落度过小堵塞泵管。在混凝土泵送前，应严格检查甭管的顺畅性，否则将有严重后果。
楼层较高的部位，可能达到混凝土地泵的运输极限，还需要用塔吊调运混凝土，或在较高的楼层上面现场拌制混凝土。无论在施工室外地面拌制混凝土，还是在楼层上拌制混凝土，都要求施工人员严格控制配合比（超高层建筑混凝土的强度等级一般也高，质量要求高），使之达到设计强度。
3.5电梯要求高
超高层建筑电梯，应按建筑高度分区设置，可分低、中、高三个区，以更有效利用电梯，同时减少人流高峰时的等候时间。超高层电梯额定载重Re要大，一般有1150KG，1350KG，1600KG几个规格。超高层电梯的额定速度也需认真考量设定，主要由最高服务层数fm确定，附之以考虑服务分区、经济性和标准分区。
3.6消防疏散高要求
3.6.1避难层设置
超高层建筑的消防疏散，沿建筑高度每50米需设置一个避难层，通向避难层（间）的疏散楼梯应在避难层分隔、同层错位或上下层断开。
3.6.2直升机停机坪
超高层建筑宜在屋顶设置直升机停机坪或供直升机救助的设施。直升机停机坪应符合下列规定：设置在屋顶平台上时，距离设备机房、电梯机房、水箱间共用天线等突出物不应小于5米；建筑通向停机坪的出口不应少于2个，每个出口的宽度不宜小于0.9米；四周应设置航空障碍灯，并应设置应急照明；在停机坪的适当位置应设置消火栓。
3.6.3火灾自动报警和灭火系统
超高层建筑还应设置火灾自动报警系统和自动灭火系统，并宜采用自动喷水灭火系统。 3.6.4消防指示灯
超高层建筑内应急照明和灯光疏散指示标志的备用电源的连续供电时间，不应小于1.5小时。
3.6.5楼板耐火极限
超高层建筑的楼板，其耐火极限不应小于2小时。
3.7外墙保温节能体系
超高层建筑由于火灾风险大，危害大，扑救困难。因而在选择外墙保温材料上，就必须要考虑其燃烧性能。在最新的《建筑设计防火规范》中，要求超高层建筑的建筑外墙外保温系统，其保温材料的燃烧性能应达到A级。
另一方面，由于建筑高度大，外墙外保温材料还要求达到一定的强度，以满足承受本身自重的需要。可以在每隔一定的高度，设置托架，将外墙外保温材料的自重分成若干段，减轻建筑物下部外墙外保温体系的自重压力。
3.8分区吊篮
超高层建筑很多都是重要的公共建筑，外立面也是华丽美观，经常采用幕墙体系，用吊篮进行作业。吊篮下挂的钢丝绳过长，悬吊平台可能因风荷载过大而晃动明显，影响施工进度和作业人员安全。另一方面，如果幕墙施工所需要的建筑材料都放在施工区室外地面上，悬吊平台的行程过大，也会影响施工进度。结合考虑，可以在超高层建筑的避难层设置吊篮的悬挂结构，而非建筑物顶部。这样将吊篮的行程缩短，更有利于施工。
3.9给排水方式的选择
重力供水和变频供水的节能性在学术界存在较大的分歧，目前为止没有国家性的法规及权威资料表明哪种供水方式更有利于节能。
从多数案例看来，办公楼采用变频供水似乎更为合理。超高层建筑，可利用第一个避难层以及每隔一个避难层设置中间转输水箱，每两个避难层中间楼层分为一个大区采用一组变频泵加压供水，每个大区再采用减压阀分为两个小区，二转输水泵采用液位控制启停的工频泵，这样能够有效减少机房占用面积。此外，采用上述系统给水设备及管材最大承压不超过100米的高度，系统承压不会超过2MPa，目前的技术及设备承受此压力还是比较安全的，另外一方面由于辦公楼的用水量较小，时变化系数为1.5，在变频加压水泵的选型上采用一个流量分配采用100%-50%-100%，其中最后一个100%为备用，其水泵的出水量基本可以和系统的用水量相吻合，同时转输水泵采用工频泵，可以保证各水泵在高效区运行，达到变频节能的目的，并相应减少了机房的面积以及二次污染的几率。
对于酒店，由于其对压力的稳定性要求较高，为避免变频加压供水出现的用水忽冷忽热，酒店采用屋顶水箱重力供水更加合理。对于屋顶水箱二次污染问题，酒店一般有比较完善的物业管理，同时屋顶水箱设置为2个，可定时冲洗，并且酒店需24小时用水，水箱里的储水可得到及时更新，有效避免出现二次污染。此外，酒店建筑的用水特点是用水变化比较大，时变化系数为2～2.5，如采用变频给水其水泵配置很难与用水曲线吻合，因此水泵不能保证在高效区运行，从而造成效率下降，能源浪费。
3.10擦窗机的使用
超高层建筑一旦建成使用，外立面的清洗将受到很大挑战，目前很大项目采用了擦窗机。擦窗机需根据建筑物的高度、立面及楼顶结构、空间情况，选用不同结构型式的设备，既要考虑其安全、经济、实用、方便，又要考虑到擦窗机安装后能与建筑物协调一致，不影响建筑物的美观。擦窗机常用以下一些方式：水平轨道式、附墙轨道式、轮载式、插杆式、悬挂轨道式和滑梯式。
结语：
高层、超高层建筑是我国城市化发展的必然趋势。如何在规划、设计、施工和使用上，充分利用超高层建筑的优点，让其为社会主义初级阶段的中国发展服务，将是影响深远的课题。希望本文能够提供些许参考。
参考文献：
[1]建筑设计防火规范GB50016-2014.中国计划出版社，2015.3.
[2]超高层建筑设计要点.中建國际（深圳）設計顧問有限公司，2012.
[3]合肥新地中心施工组织设计. 中国建筑第四工程局有限公司，2010.
[4]合肥绿地中心项目施工组织设计.上海建工七建集团有限公司，2014.
[5]合肥蔚蓝商务港城市广场F栋施工组织设计. 中国建筑八局第三建设有限公司，2015.