浅议高层建筑施工设计

　　摘要：高层建筑体形大、基础深、地上建筑物高度大，建筑结构复杂，施工难度大，这就给施工设计工作增加了难度。本文从施工方案、强度设计和结构设计三个方面入手，探讨了高层建筑的施工设计，提出了一些合理性建议。
　　关键词：高层建筑，方案设计，强度，结构
　　
　　高层建筑是城市化、工业化和科学技术发展的产物。城市工商业的迅速发展，人口的猛增，建设用地的日渐紧张，促使建筑向空中发展。而我国高层建筑大规模的建设，也给高层建筑施设计和施工提出更高的要求。
　　一、高层建筑施工方案设计
　　施工方案正确与否，是直接影响工程项目建设的进度控制、质量控制、投资控制三大目标能否顺利实现的关键。在制定和审核施工方案时，必须结合工程实际，从技术、组织、管理、工艺、操作、经济等方面进行全面分析、综合考虑，力求方案技术可行、经济合理、工艺先进、措施得力、操作方便，有利于提高质量、加快进度、降低成本。
　　（一）图纸设计
　　高层建筑施工设计要保证高层建筑工程施工设计图纸的完整性：一方面要求设计图纸数量的完整性；另一方面要求设计图纸内容的完整性。例如涵盖建筑工程主体施工、电气工程施工、给排水工程施工、防雷消防工程施工等方面。在电气工程施工平面图、给排水及防雷消防设备工程公共平面图中，都要标出与土建工程施工的相关内容。例如墙、柱间尺寸、柱的编号；还应说明各房间的各名称及屋内层高、开门的位置、开门的方向等，以便施工时的协调配套和方便。另外，高层建筑工程施工设计图纸，要充分体现施工设计图的系统性、协调性和有效性。
　　（二）工艺设计
　　施工工艺因素控制措施是包含整个工程项目整个建设周期内所采取的技术方案、工艺流程、组织措施、检测手段、施工组织设计等的控制。其中技术文件是建设项目施工的依据。为了确保这些技术文件的完整性、准确性、系统性、有效性和及时性，工程管理人员应建立技术文件资料目录清单，建立计算机信息管理系统，对文件资料实施动态管理，保证文件的可追溯性。
　　（三）成本设计和进度设计
　　高层综合楼施工前根据工程造价，在严格执行规章制度及操作规程的同时，应考虑成本的控制，应把工程分成若干分项，分部工程，如土方和基础工程、地下结构工程、主体结构工程、装饰、装修工程等，进行评估预算成本，利润较高、潜力较大的工程（如装修、装饰工程）尽量降低成本，可又不影响工程质量的途径。而施工进度的控制是组织者在施工中的重要部分。确定目标编制施工进度计划，根据施工内容的多少，施工工期的长短，根据施工的合同，施工目标，施工部署及施工方案等，有计划的合理发挥成本控制和施工进度控制有机结合，必定会引起质量的长短。
　　二、高层建筑的强度设计
　　在高层建筑中混凝土质量的好坏，既对结构物的安全，也对结构物的造价有很大影响，因此在高层建筑施工中我们必须对混凝土的施工质量有足够的重视。混凝土质量的主要指标之一是抗压强度，要控制好混凝土的强度应从以下几个方面入手：
　　（一）配比的选定
　　工程开工前，一般均要按设计要求配制不同强度等级的混凝土，并都要到法定试验机构做级配试验，待级配报告出来后，根据级配做配合比试验（实验室配比），在实际施工时照此执行，级配要与现场施工过程中相符。对实验室配比结合原材料的含水量、含泥量进行施工配合比调整，以确保实验室配比的实际通用性。
　　（二）正确按设计配合比施工
　　按施工配合比施工，首先要及时测定砂、石含水率，将设计配合比换算为施工配合比；其次，要用重量比，不要用体积比；最后，要及时检查原材料是否与设计用原材料相符。这要求供方提供两份同样材料，一份提供给实验室，一份给工地。工地收料人员应按样本收料，如来料与样本不符，应马上向上级汇报，及时更改配合比(材料不合格不收料除外)。
　　（三）养护与强度评定
　　高层建筑多采用泵送混凝土。其强度比全湿养护28天，全湿养护3天，空气中养护28天，其比例为2：1.5：1。对大体积浇筑量大的混凝土应有养护方案，从养护开始至养护结束应有专人负责，养护方案中应从人员、水源、昼夜、覆盖等多方面措施进行考虑，不漏主要关键细节。按照《混凝土强度检验评定标准》（GBJ107）规定，混凝土强度应分批进行检验评定。高层建筑由于施工周期、混凝土的浇筑、养护等气候条件相差大，混凝土试验值的离散性也较大，不能笼统地作为一批来评定，因此应分批，按条件基本相同的划为一批进行评定。
　　三、高层建筑结构设计
　　（一）结构的超高问题
　　在抗震规范和高规范中，对结构的总高度有着严格的限制，尤其是新规范中针对以前的超高问题，除了将原来的限制高度设定为A级高度以外，增加了B级高度，处理措施与设计方法都有较大改变。在实际工程设计中，出现过由于结构类型的变更而忽略该问题，导致施工图审查时未予通过，必须重新进行设计或需要开专家会议进行论证等工作的情况，对工程工期、造价等整体规划的影响相当巨大。
　　（二）结构扭转问题
　　建筑三心指的是建筑结构的几何形心、刚度中心、结构重心。在结构设计时要求建筑三心尽可能汇于一点，即三心合一。结构的扭转问题就是指在结构设计过程中未做到三心合一，在水平荷载作用下结构发生扭转振动效应。为避免建筑物因水平荷载作用而发生的扭转破坏，应在结构设计时选择合理的结构形式和平面布局，尽可能地使建筑物做到三心合一。在水平荷载作用下，高层建筑扭转作用的大小取决于质量分布。为使楼层水平力作用沿平面分布均匀，减轻结构的扭转振动，应使建筑平面尽可能采用方形、矩形、圆形、正多边形等简单平面形式。在某些情况下，由于城市规划对街道景观的要求以及建筑场地的限制，高层建筑不可能全部采用简单平面形式，当需要采用不规则L形、T形、十字形等比较复杂的平面形式时，应将凸出部分厚度与宽度的比值控制在规范允许的范围之内，同时，在结构平面布置时，应尽可能使结构处于对称状态。
　　（三）嵌固端的设置
　　由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防，嵌固端有可能设置在地下室顶板，也有可能设置在人防顶板等位置，因此，在这个问题上，结构设计工程师往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的方面，如：嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构整体计算时嵌的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等问题，而忽略其中任何一个方面都有可能导致后期设计工作的大量修改或埋下安全隐患。
　　（四）剪力墙结构体系
　　利用建筑物墙体作为承受竖向荷载、抵抗水平荷载的结构，称为剪力墙结构体系。剪力墙结构体系于钢筋混凝土结构中，由墙体承受全部水平作用和竖向荷载。现浇钢筋混凝土剪力墙结构的整体性好，刚度大，在水平荷载作用下侧向变形小，承载力要求也容易满足；剪力墙结构体系主要缺点：主要是剪力墙间距不能太大，平面布置不灵活，不能满足公共建筑的使用要求。此外，结构自重往往也较大。当剪力墙的高宽比较大时，是一个受弯为主的悬臂墙，侧向变形是弯曲型，即层间侧移随着层数的增加而增大。因此这种剪力墙结构适合于建造较高的高层建筑。在承受水平力作用时，剪力墙相当于一根下部嵌固的悬臂深梁。剪力墙的水平位移由弯曲变形和剪切变形两部分组成。高层建筑剪力墙结构，以弯曲变形为主，其位移曲线呈弯曲形，特点是结构层间位移随楼层增高而增加。
　　三、结语
　　总之，随着科学进步和社会经济的高速发展，势必有越来越多的高层建筑将林立于城市之中。这就对建筑施工设计工作提出了越来越高的要求。建筑工程施工设计工作质量目标的实现值得进一步研究和探讨。
　　
　　参考文献：
　　1.何广乾、陈祥福、徐至钧：《高层建筑设计与施工》，北京:科学出版社，1990版。
　　2.王燕、王维：《浅谈高层建筑结构分析与设计》，《山西建筑》，2008年第5期。
　　3.刘松涛、郑建学：《高层建筑设计及施工的研究》，《中国科技信息》，2005年第13B期。

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