高層建筑工程設計與施工管理控制實例探析

陳 兵

（湖南中大設計院有限公司，湖南 長沙 410075）

0 引言

建筑工程管理主要是運用健全的管理體系和設備技術為項目的運營和建筑質量提供保障。目前，一些項目的參建單位多，缺乏有效的信息溝通和協同機制，導致工程項目進度緩慢，效率低下，在一定程度上加大了建筑工程的管理難度。面對建筑行業日益激烈的市場競爭，為保障建筑公司工程項目的施工質量并提升企業自身的競爭實力，提升建筑工程管理水平變得越來越重要[1]。

基于此，本文結合山東省日照市某高層建筑項目，從建筑防水、電梯設計、鋼筋布置、混凝土裂縫預防、樁基方案優選以及大體積混凝土設計與施工六個方面，詳細分析了高層建筑工程設計與施工管理的控制要點，以期為相關工程管理人員提供參考和借鑒。

1 工程概況

該高層建筑項目位于山東省日照市，南側鄰近膠州路，西側靠近尚德路，北側為淄博路，東側為青島路。項目規劃總占地面積為96936.0m2，其中建設用地面積為56801.9m2，共包含9棟建筑。其中，超高層辦公樓一棟，地面以上總計86 層，建筑高度達到390m，建筑面積為19.48萬m2，修建完成后用作辦公酒店，建筑主體為框筒結構。另外，超高層公寓兩棟，其中一棟地面以上總計73層，建筑高度為248.9m，建筑面積為11.65萬m2，修建完成后用作公寓和辦公樓，建筑主體為剪力墻結構；另一棟地面以上總計39層，建筑高度為139.9m，建筑面積4.28萬m2，建筑主體為剪力墻結構。其余6棟均為普通住宅，建筑高度為65.1～99.2m 不等，項目建筑面積約173196.44m2，建筑主體均為剪力墻結構。各樓棟均有地下車庫，地下車庫均為框架結構，總共三層，總建筑面積為65980.48m2，建筑高度為11.7m。

2 工程管理的控制要點

結合該項目的實際情況，從建筑防水、電梯設計、鋼筋布置、混凝土裂縫預防、樁基方案優選以及大體積混凝土設計與施工六個方面介紹工程設計與施工管理中的控制要點。

2.1 建筑防水

建筑防水是重要的分項工程，特別對于大型地下室來說，容易發生多點滲漏的問題[2]。因此，需要重點考慮地下防水方式并慎重選擇防水材料。剛性外防水層為摻入特種外加劑的防水砂漿，但大面積防水砂漿容易開裂，會導致外防水失效，并且對施工的要求較高。剛性外防水難以滿足防水剛柔相濟的原則，且施工周期較長（剛性外防水層需滿足養護周期）。設置內防水層對地下室的節點處理較多，如室內隔墻位置等，施工難度較大、周期較長。相較于外防水層來說，內防水層施工方面更沒有優勢，并且混凝土密實劑為專利性材料，增加了工程造價，經濟效益更差。

結合當地施工經驗，該項目主體部位采用外防水的做法更為有利。外防水層由柔性防水層和混凝土自防水共同組成。柔性外防水卷材大部分采用3+4瀝青防水卷材或1.2厚高分子自粘膠膜防水卷材，施工周期和混凝土質量易于控制。由于高分子自粘膠膜防水卷材可以節省一道細石混凝土保護層施工，工期方面還可較少細石混凝土養護時間，在進度上具有較大的優勢，而且造價上和3+4的瀝青防水卷材施工成本基本持平，綜合以上分析結果，該工程底板最終采用高分子自粘膠膜防水卷材。另外，該項目中設計約有7000多根抗浮錨桿，為避免錨桿對外防水層的破壞，設計時采用內防內排的防水模式，增加剛性外防水層，并在混凝土基礎筏板中添加混凝土密實劑。

2.2 電梯設計

不同時速電梯安裝成本不同。對于普通高層住宅來說，電梯設計時速不宜過高，常規住宅較多采用時速1.75m/s和2m/s的電梯。原設計考慮采用時速為2.5m/s的電梯，對于該住宅建筑來說，電梯時速過高，存在一定的浪費。另外，安裝2.5m/s 時速的電梯總體費用更高，對地坑緩沖深度，機房提升高度要求也更高。對比2m/s時速的電梯可知，2.5m/s時速的電梯地坑緩沖深度需加深300mm，機房地面抬高1m，屋面造型抬高1m，施工成本明顯增大，施工周期顯著加長。

對于多層地下室，則要根據車位的使用情況考慮是否在地下室層層停靠。減少一層停靠相當于減少相應樓層的門機，轎廂鎖，控制面板等，可以工程中減少機電設備的投入。現場也可以預留洞口供后期人員改造加設停靠站，可以減少前期的機電設備投入。

對于高速電梯，井道最小尺寸過小則難以滿足轎廂尺寸要求，如果采用定制轎廂則會增加電梯安裝成本。高速電梯未下到最底層，且相應位置如果轎廂與對重（或平衡重）之下確有空間，還要增加對重安全鉗，基坑深度也會相應增大，還需要增加層高避免出現地下室凈高不夠的情況。

2.3 鋼筋布置

鋼筋安裝關系到結構主體的安全性能和抗震性能，也是質量檢驗的重點。尤其是當代建筑施工不斷加快的進度，導致個別建筑成為“樓歪歪”、“樓垮垮”。工程管理過程中，應重點控制鋼筋布置，避免出現施工質量問題。

針對現場存在的梁、柱、墻混凝土強度等級相差過大的情況，應增加密目網。密目網隔離位置處鋼筋間距較密，如果處于箍筋加密區，會導致隔離不到位，設計時應避開箍筋加密區。墻身鋼筋在基礎中的錨固，應在錨固段設置橫向鋼筋，且間距不大于500mm，并不少于兩排。

暗柱邊緣構件鋼筋滿足直錨要求時，可僅將角筋伸至底部進行彎錨，且彎錨的鋼筋間距不得大于500mm。柱鋼筋在基礎中錨固，符合小偏壓柱的基礎高度不小于1200mm 以及大偏壓柱的基礎高度不小于1400mm 的情況，可僅將柱四角的縱筋彎錨。設計中應在錨固段補充點鋼筋，避免施工鋼筋缺失的現象。次梁宜選用直徑20mm以下的鋼筋，否則難以實現梁的錨固要求[3]。建議邊梁的寬度采用250mm（住宅不宜采用250mm 寬的梁），鋼筋直徑選用16mm 以下的，否則應有加強錨固的設計說明。

2.4 混凝土裂縫預防

混凝土是一種容易收縮開裂的材料，對溫度、施工方式以及構件尺寸等極為敏感。該項目住宅樓澆注完成后地下室存在長度不一，寬度0.1～1mm的裂縫。現場調查發現長度較短的墻體幾乎未出現裂縫，地下室外墻裂縫間距2～3m 左右，墻長超過6m 的墻體普遍出現裂縫。對施工過程資料、開盤鑒定報告、養護試塊強度報告以及現場實際檢測報告進行分析，建議混凝土施工時注意以下幾個方面：

（1）外墻拆模不宜過早，加強混凝土施水養護，養護時間不宜過短；

（2）建議優化設計荷載，降低未做上部結構混凝土的強度等級；

（3）原材料控制方面盡量降低水泥用量并采用低水化熱水泥；

（4）適當控制水灰比，對泵送高度不高的位置，可減少對坍落度的要求；

（5）集中力作用處（如主梁搭墻處），設計方可考慮增設框柱或暗柱。

2.5 樁基方案優選

高層建筑地基承載力不滿足要求時，可采用地基處理或樁基礎兩種方案[4]。對于超高層建筑以及樓體自重較大的建筑，由于地基處理的范圍大、間距密、施工周期長，通常選擇樁基礎方案。樁基礎的荷載傳遞更直接，基礎筏板的厚度也可不斷優化。該工程原設計采用1.2m旋挖灌注樁基礎，大部分樁位與承重構件通過筏板連接，樁數量較多且筏板較厚，配筋量較大，施工成本較高。設計方案優化過程中選擇了1.5m大直徑基樁，單樁承載力提高，樁數量由217根減少為100根，施工周期大大減少。優化樁位布置后，筏板厚度也由原來的2.5m優化為2.2m。為確保超高層建筑樁基的可靠性，建議每根樁采用超前鉆，灌注樁入巖深度由1.5m調整為0.8m，并明確超前鉆深度。樁基礎工程優化后，工程造價極大減少，減少了工程的總體投入。

2.6 大體積混凝土的設計與施工

高層建筑地下室底板厚度一般較厚，該工程最厚部位有2.5m，涉及到大體積混凝土的設計及施工。大體積混凝土施工過程控制不好或者采取的措施不當，會出現裂縫，影響混凝土的力學性能，嚴重的還會對結構主體安全產生不利影響。表面裂縫一旦產生，還會影響混凝土結構的抗滲性能，可能導致地下室出現滲漏等病害[5]，因此大體積混凝土的設計和施工非常重要。

設計大體積混凝土應考慮采用低水化熱水泥，適當增加粉煤灰摻入量，降低水泥用量，優化混凝土配合比，在滿足強度要求的前提下減少混凝土的絕熱升溫。選定配合比后，可以適當增加膨脹劑的量，以減少混凝土的收縮開裂。合理設置主體結構的后澆帶，后澆帶避免設置在截面變化的位置以及應力集中的部位，保證溫度應力在施工過程中及時消除。

施工過程中應提前規劃好運輸路線，避免高峰期城市擁堵導致混凝土供應不連續。提前做好泵車停靠位置的標識，如在高層地下室頂板設置泵車點；罐車經過地下室頂板時，應確保施工未完成的地下室頂板安全，必要時增加臨時支撐點。

澆筑過程中需安排備用機械設備，防止澆筑過程出現設備問題導致澆筑中斷的情況。對選定的配合比進行溫度及應力場分析，計算結果與絕熱升溫實驗數據進行對比，同商品混凝土攪拌站共同確定降溫和養護措施。

在大體積混凝土內部預埋一定數量的冷卻水管，冷卻水管應保證暢通不被封堵，并間隔一定距離設置溫度計，出現溫度異常的情況須有預警，隨時采取降溫措施。澆筑完成后應覆蓋混凝土，并進行保溫保濕養護，養護周期結合絕熱升溫實驗確定，不得少于7d。大體積混凝土的施工涉及到的細節較多，應在事前有預案，事后能控制的條件穩步進行，才能確保施工主體的質量。

3 結束語

高層建筑工程管理涉及到的內容較多，管理工作應從方案設計開始，管理人員需對整個建設過程有清楚的認識。管理時，對關鍵工程需有預判能力，避免出現重復變更的情況。對于重要的施工環節應做到事前預控，涉及到技術問題時應從多角度進行考慮。總之，對于高層建筑工程管理應對關鍵內容進行重點控制，提高整個工程項目的建設質量。