第2章 超高层施工关键技术

第1节 本工程（超高层）施工关键技术综述

随着世界经济、技术的不断发展，高层建筑的高度不断攀升，1894年美国纽约曼哈顿人寿保险大厦的落成，标志着高层建筑发展进入超高层建筑阶段。自此，超高层建筑发展历经百年风雨而长盛不衰。超高层建筑的发展经历了3个阶段，第一阶段（1894~1935）发展诞生了纽约帝国大厦（381m），第二阶段（1950~1975）发展诞生了纽约世贸大厦（417m）、芝加哥希尔斯大厦(442m)，20世纪80年代至今为超高层建筑的第三个发展阶段，世界各国涌现大量超高层建筑，如迪拜哈利法塔（828m）、广州电视塔（610m）、纽约自由塔（541m）、台北101（508m）、吉隆坡双峰塔（452m）等。

20世纪50年代我国开始自行设计建造高层建筑。1976年，广州白云宾馆（115m）建成，标志着我国自行设计建造的高层建筑高度开始突破100m，进入超高层建筑发展阶段。20世纪80

年代我国超高层建筑发展进入兴盛时期。90年代国内开始出现大量的超高层建筑，如北京京广中心(208m)、深圳地王大厦(325m)、广州中天广场(322m)等。1998年，上海金茂大厦（421m）的建成使我国超高层建筑施工技术跨入世界先进行列。至2005年，世界上最高的10座超高层建筑中，9座高楼全部建在亚洲，5座在中国。进入二十一世纪后，国内超高层建筑发展更是迅猛，先后出现了广州电视塔（610m）、台北101大厦（508m）、上海环球金融中心（492m）、香港环球贸易广场（484m）、南京紫峰大厦（450m）、深圳京基金融中心（441m）、广州国际金融中心（432m）等，深圳平安金融中心（660m），上海中心（632m）、天津117大厦（600m）、广州东塔（530m）也正在建设当中。

纽约自由塔芝加哥西尔斯大迪拜哈利法塔 吉隆坡双峰塔 纽约世贸大厦 纽约帝国大厦 （在建） 厦 828m 541m 452m 442m 417m 381m 国外超高层建筑 平安金融中心（在上海中心 天津117大厦广州东塔 广州电视塔 台北101大厦 建） （在建） （在建） （在建） 660m 632m 601m 600m 530m 508m 上海环球 香港环球贸易南京紫风 上海 深圳京基 广州西塔 金融中心 广场 大厦 金茂大厦 492m 484m 450m 441.8m 432m 421m 国内超高层建筑 随着高层建筑高度的不断提高，新型高强高性能材料、新型组合结构和新的结构体系得到应

用，新的结构分析手段、设计方法和施工技术不断提高。尤其我国的高层及超高层具有超高超大、功能负杂、造型新奇的特点，不但其规模和复杂程度在国际上可谓少见，而且许多建筑突破了我国现行相关技术标准与规范要求，而相对于超高层建筑的迅速发展，我们对于超高层建筑的科研

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工作则相对滞后，科研积累落后于工程实践的需求。

我司根据多年的高层及超高层建筑施工经验，对本工程施工过程进行了深入细致的分析，共总结出十二项施工关键技术需要进行重点解决。针对这十二项施工关键技术，本章首先逐一进行了详细的施工难点分析，然后根据我司以往的类似工程经验和前期的技术攻关，对每一项难点提出了详细的解决办法和施工措施，确保在中标后能够使整个工程按时保质的顺利完工，具体列项如下。

表2-1-1 施工关键技术列项

序号 关键技术 章节索引 1 大型塔吊的选型、布置、安装、爬升和拆除 本章第2节 2 超高层施工电梯的选型和布置 本章第3节 3 塔楼结构施工模拟计算及非荷载作用分析 本章第4节 4 桩基施工技术 第10章 5 底板施工技术 第11章第3节 6 核心筒爬模技术 本章第5节 7 超高层砼泵送施工技术 本章第6节 8 组合结构节点深化设计技术 第20章第3节 9 主楼塔尖钢结构安装技术 本章第7节 10 超厚钢板焊接关键技术 本章第8节 11 机电施工技术 本章第9节 12 幕墙施工技术 本章第10节 第2节 主楼大型塔吊的安装、爬升和拆除

大型塔吊的选型和布置直接关系着超高层钢结构的现场吊装方案，也关系着整个工程的垂直运输组织，是超高层建筑施工中一项非常关键的技术，同样也最能够体现出总包单位的经验和技术水平。它不仅包含塔吊的选型和布置，还包含爬升、支撑系统设计以及拆除等多方面的内容，方案确定过程中需要结合业主对工期的要求，对施工过程进行详细的吊重吊次验算，并综合考虑工序之间的交叉影响、材料堆场位置以及构件分布等多方面因素，从而确保塔吊方案的合理和经济。

2.2.1 塔吊型号选择

根据招标文件，业主对主楼大型塔吊的基本要求是不少于4台柴油动力的动臂塔吊，且其中至少一台起重性能不小于1200t?m，至少两台不小于750t?m。综合上述要求，并结合目前国内常用塔吊实际情况，能够满足业主招标文件的塔吊主要有法福克和中昇两个品牌，两个品牌符合要求的塔吊型号及起重性能表如下：

表2-2-1 总部大楼招标文件塔吊性能要求

法福克能够满足要求的塔中昇能够满足要求的塔吊业主要求 吊型号 型号 基本要求 柴油动力动臂塔吊 M220D及以上 ZSL380及以上 ≥750t?m M600D及以上 ZSL750及以上 起重性能要求 ≥1200t?m M900D及以上 ZSL1250及以上 表2-2-2 主要塔吊起重性能表

M220D M600D M900D 2-2

ZSL380 ZSL750 ZSL1250 考虑到业主招标文件中指定起重性能的塔吊主要用于钢结构吊装，为避免钢结构与土建结构施工塔吊使用的冲突，我们在选择第四台塔吊时主要参照照土建结构施工需要。

结合后面章节中的塔吊平面布置及施工组织，本工程总部大楼“春笋”的塔吊配置如下：

表2-2-3 总部大楼塔吊最终配置

塔吊编号 塔吊型号 起重性能 布置形式 进场时间 撤场时间 4# ZSL1250（R=55m） ≥1200t?m 外框外附 2014.09.12 2016.08.18 M600D或ZSL7505# ≥750t?m 核心筒内爬 2014.09.26 2016.04.05 （R=42.5m） M600D或ZSL7506# ≥750t?m 核心筒内爬 2014.10.16 2016.04.05 （R=42.5m） M220D或ZSL3807# 320t?m 核心筒内爬 2014.10.30 2015.07.25 （R=47.5m） 2.2.2 塔吊布置方案

招标文件提供的塔吊布置原则为：

1、塔机平衡臂之间和建筑物之间和建筑结构之间确保有足够的安全距离； 2、内爬塔机位置必须满足塔身和爬升时的空间要求； 3、塔机尽量减少移位次数，塔机尽可能一次爬升至施工结束。 除上述要求外，影响塔吊布置的主要因素还有：

1、基于现有图纸的构件分段重量，最重约25t，绝大部分钢柱分段重量在7t～14t； 2、主楼的结构形式和结构尺寸，主要是核心筒L48～L50层的截面巨大变化； 3、场地的平面布置，主要是钢筋加工场、钢构件堆场及场内道路的位置； 4、塔吊安装、拆除的便利程度。

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全面考虑上述条件，能够满足要求的塔吊布置形式主要有以下两种，其优缺点分别如下：

表2-2-4 塔吊布置优缺点对比

布置形式一 6#塔吊 M600D 布置位置 7#塔吊 5#塔吊 M220D M600D 4#塔吊 ZSL1250 核心筒内布置三台内爬塔吊,5#、6#塔吊用于吊装核心筒及外框钢构件，7#塔吊用于土建布置说明 结构施工使用；在外框钢结构外布置1台外附着塔吊（1#），用于外框钢结构吊装及构件卸车。 1、4#塔吊距离基坑边较近，构件运输车辆不用靠近主楼卸车，主楼周边场地利用率高； 2、内爬塔吊安装、拆除均可使用4#塔吊，可减小塔吊安装时的起重设备； 3、塔顶结构可使用4#塔吊安装，避免结构留洞； 优点分析 4、除7#塔吊在L48层核心筒施工时提前拆除外，其余三台均不需要移位，且塔吊拆除后仍可保证三台主要塔吊，对工期基本无影响。 5、内爬塔吊均在核心筒内，外框钢结构可紧随核心筒进行安装。 1、4#塔吊附着时需要幕墙留洞； 2、少数位置重量达到25t的钢构件需要双机抬吊进行安装； 缺点分析 3、爬模上平台可使用面积较小； 4、外框4#塔吊后平衡范围内构件需要落后其他区域约3层。 布置形式二 6#塔吊 M600D 布置位置 5#塔吊 7#塔吊 M600D M440D 4#塔吊 M900D 四台塔吊均为内爬塔吊，其中4#、5#、7#塔吊布置在核心筒外，6#塔吊布置在核心筒内，布置说明 四台塔吊安装在同一高度，根据需要灵活分配给土建和钢结构使用。 1、所有重量不超过25t的钢构件均可以单机吊装就位； 2、不存在外附着塔吊，对幕墙施工无影响； 优点分析 3、爬模上平台可用面积大； 4、4#塔吊起重性能最大，布置在南侧有利于构件卸车。 1、除6#塔吊外，其余塔吊均需要在L48层核心筒施工时拆除，并在L50层核心筒结构施工完成后移位安装，工期影响大； 2、塔吊安装在主体结构内，其中至少1台塔吊需要在底板完成后立即开始安装，大型动缺点分析 臂塔吊在地下室施工时性能过剩； 3、塔顶结构施工时需要结构留洞，并在塔吊拆除后重新安装塔吊进行补装； 4、核心筒外挂四台塔吊，外框结构需要与核心筒混凝土施工形成较大的落差； 5、外挂式塔吊支撑系统安拆难度大，安全风险较大。 综合分析，上述两种塔吊布置方案均能够满足现场施工需要，其中“布置形式一”对塔吊起重性能的利用率略优于“布置形式二”，且对工期影响较小，故本工程拟采用第一种塔吊布置形式。

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