高層建筑結構設計分析及施工技術

引言：近些年來，由于建筑的結構設計和施工出現問題，出現了很多建筑質量不合格而出現事故的情況，不僅造成了經濟損失，更為嚴重的是威脅到了人們的生命財產安全，所以對于建筑結構設計施工要充分的重視起來。本文主要從高層建筑結構的分析方法和計算原則、高層建筑結構設計的具體特征分析和高層建筑基礎工程施工技術多方面進行了分析。

一、高層建筑結構設計的具體特征分析

（一）在設計的時候要分析一項關鍵的內容，即水平力。在很多結構里，一般是那些將重力當成是關鍵要素的豎向力掌控著設計內容。對于高層來講，雖說豎直力對該項設計內容有非常深入的意義，不過橫向的力卻是最為關鍵的內容。由于建筑體自身的重力，和樓面使用力在豎直方向的構件里所引起的軸力和彎矩的數值，和建筑的高程的一次方之間是一種正比例的關系。而水平荷載對結構產生的傾覆力矩、以及由此在豎向構件中所引起的軸力，是與建筑高度的兩次方成正比。除此之外，對特定高度的建筑體來講，豎直的力一般是定數，而風力以及地震力等，它們的數值并非是固定不變的，它們會隨著結構的動力性差異而出現不同。

（二）延性是非常關鍵的設計內容。比對那些層數比較低的建筑體來講，高層的結構具有更多的柔性意義，當受到地震影響的時候，它的變形更厲害。為保證結構能夠有優秀的變形水平，防止塌陷現象發生，要重點在構造上使用優秀的方法，以此來確保其有著非常好的延性特點。

二、高層建筑基礎工程施工技術

（一）高層建筑基礎工程施工特點。高層建筑基礎施工的質量對整個上部結構的質量及整體安全性影響非常大，如果基礎施工質量不過關，可能導致上部結構物出現沉降裂縫，乃至使得整個建筑物產生傾斜，所以必須做好基礎工程的施工控制。而基礎工程建設在勞動消耗、造價和工期中都會占到高層建筑建設較大的比重，通過在基礎工程中采用新技術有利于提高施工質量、控制成本、縮短工期。高層建筑基礎施工的方法很多，這里簡要介紹超流態混凝土灌注樁技術。

（二）超流態混凝土灌注樁。超流態混凝土灌注樁施工時，先通過鉆機鉆孔到設計的深度，然后通過噴頭自下而上向孔內高壓灌注超流態混凝土，灌注至地下水位以上時，將鉆桿抽出，將事先制作好的鋼筋籠沉入孔內預定高度，然后繼續灌注混凝土形成樁基礎。超流態混凝土灌注樁技術具有很多優點，但在施工中應注意這幾點：（1）配置混凝土采用的水泥、沙石、粉煤灰、砂、水和泵送劑等原材料須滿足相關的質量要求，其配置比例應按照設計配合比嚴格進行；（2）對已攪拌好的混凝土通過混凝土泵施加壓力，經由軟膠導管進入螺旋鉆桿的內管，然后進行噴射灌注；（3）為確保樁頭處混凝土的密度，可在樁頭部位加入適量干硬性混凝土或碎石。

三、高層建筑結構施工的方案

（一）框架結構施工方案。框架結構的板、梁、柱均可采用現澆，有利于提高結構的整體性和適應性，但會加大施工現場的工作量，要做好混凝土的拌制、運輸、澆灌、振搗、養護以及鋼筋的加工成型等工作，并且還要用到大量的模板。現澆框架結構柱和梁模板可以采用滑模施工，也可采用組合式的鋼模板、膠合板模。

（二）筒體結構的施工方案。高層建筑的筒體的豎向承重結構應采用現澆工藝，以提高高層建筑的結構整體性，其模板可采用滑動模板或工具式的組合模板。由于高層建筑內、外筒間的樓板跨度較大（約10m），通常可采用現澆混凝土樓板或預制肋梁現澆疊合樓板，還可用壓型鋼板、混凝土薄板的現澆疊合樓板。

（三）剪刀墻結構的施工方案。現澆的剪力墻結構可采用滑動模板和大模板進行施工。前者具有結構整體性能好、施工速度快等特點。而后者在現澆剪力墻結構施工當中應用更為廣泛，具有結構整體性好、抗震性能強、機械化施工程度高、施工速度快等優點。

四、高層建筑樓板結構施工

（一）立柱式臺模。立柱式臺模包括門架式臺模和鋼管組合式臺模等，其應用較為廣泛，它可以一次組裝、整體就位、整體移動、整體吊升，其支撐體系工具化、面板材料多樣化。施工企業可對立柱式臺模進行工業化的施工，它不受頂板結構幾何尺寸與面積限制，組裝方面，操作簡單、施工快捷。立柱式臺模的模板面積大、強度高、接縫少、易脫模，所以澆筑出來的混凝土結構外觀較好。臺模安裝好以后，可用千斤頂調整標高，其承受的荷載，由立柱直接傳遞給樓面。拆模時，先用千斤頂頂住臺模，再將墊塊和木模撤掉，裝上車輪并推到外側臨時平臺上，借助吊車移到下一施工處。

（二）桁架式臺模。桁架式臺模是以桁架作為臺模的豎向承重構件，對于大進深、大開間、無柱帽的板柱或板墻結構較為適用。

（三）懸架式臺模。懸架式臺模由桁架、組合鋼模板、垂直與水平剪刀撐、外挑操作架、活動翻轉翼板等構成，是現澆鋼筋混凝土樓板的新型施工模板形式，對于高層框架、框剪及剪力墻結構體系較為適用，有利于減輕作業工人的勞動強度。

五、高層建筑轉換層結構施工

（一）選擇合理的模板支撐體系

轉換層施工主要可選用結合澆筑法支撐體系、載荷傳遞法支撐體系和一次性支模體系。應根據施工實際條件選擇合適的支撐體系，在進行支撐體系和模板的配置設計時，應畫出模板排列圖，并且對施工人員介紹模板的排列和拆裝方法，應對運到現場的模板和配件進行檢查和清點，對于不符合質量要求的模板和配件不得采用，以確保支模質量。

（二）轉換層結構的鋼筋施工

轉換層鋼筋的直徑比較粗，配筋數量大，一定要正確下料、翻樣，合理安排鋼筋就位次序，應在了解相關規定、充分熟悉設計文件的基礎上進行翻樣，還應提前理清鋼筋之間的穿插避讓關系，特別是梁柱節點處，鋼筋密集排列且相互交錯，鋼筋就位難，并且綁扎難度大，應明確綁扎次序和制作尺寸，下料時就應充分考慮鋼筋間的相互關系。主筋接頭應采用錐螺紋接頭連接、冷擠壓套筒連接或閃光對焊，以保證連接的質量。若轉換梁高度較大或轉換板較厚，應采取一定措施來確保鋼筋骨架的穩定性。由于轉換層的上部多為居民住宅，轉換層構件的截面尺寸要比其截面尺寸大，所以一定要注意準確地控制預留插筋位置，應通過各種構件的控制線確定相應預留插筋位置，然后按照設計要求來布置預留插筋，完成后還應對其進行測量復核，最后通過電焊把插筋固定在原鋼筋上。

六、總結

高層建筑結構設計是一個復雜的過程，應注重概念設計，選擇合理的結構體系，對結構的平立面布置盡量規則，使結構具有良好的抗風抗震性能。另外，我們在工程建筑結構施工中應加強對新技術、新工藝、新設備的利用，加強高層建筑結構施工技術控制，認真抓好各個環節的施工質量，這對于提高高層建筑主體結構的總體質量、保證建筑結構安全都有著重要意義。

參考文獻

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[2]石光梅.對高層建筑抗震結構設計的探析[J].四川建材，2013，（3）.

（作者單位：山東黃金集團煙臺設計研究工程有限公司）