1.我國超高層建筑(詞條“超高層建筑”由行業大百科提供)的發展
隨著我國經濟和科學技術的發展,超高層建筑逐漸盛行。我國的超高層建筑發展始于1990 年,1990~2007 年是超高層建筑的起步2008~2013 年為超高層建筑的快速發展期。以高度為依據,本文將超高層建筑分為以下4 個區段:250~300m,300~400m,400~500m 以及500m 以上。截至2013 年,我國共建成及封頂超高層建筑119 幢,其高度分布比例如圖1 所示。250~300m 的超高層建筑數量最多,約占建筑總數的60%;500m 以上超高層建筑僅兩幢。
目前我國在建的250m 以上超高層建筑共68 幢,其中500 米以上有4 幢;預備的250m 以上超高層建筑共122 幢,規劃的250m 以上的超高層建筑共計146 幢。可見,在未來十年里,我國將迎來超高層建筑的繁榮期。

隨著超高層建筑的快速發展,各種新型復雜體型及復雜結構體系大量出現,其結構體系呈現多樣化。高度超過250m 的超高層建筑結構一般采用筒體結構,包括框架- 核心筒、框筒- 核心筒、巨型框架- 核心筒和巨型框架- 核心筒- 巨型支撐4 種結構體系,分別適用于不同高度的超高層建筑,表1 列出部分超高層建筑的結構體系。

2.超高層建筑模架技術
超高層建筑工程的施工技術主要包括混凝土泵送技術、垂直運輸技術、模架技術和測量定位技術等。其中,模架作為施工操作平臺和安全圍護,是超高層建筑結構施工的關鍵技術。科學合理的模架技術,不但事關建筑結構的質量、安全和施工進度,而且對工程造價也大有影響。
目前應用比較廣泛的超高層建筑模架技術,主要包括電動整體提升腳手架技術、液壓自動爬升模板技術和整體提升鋼平臺模板技術等,其各具特色。下面結合具體工程,分別對三種模架技術進行介紹。
3. 電動整體提升腳手架技術
3.1 工藝特點
電動整體提升腳手架技術是傳統落地腳手架、散拼散裝模板技術的重大發展,是現代機械工程技術、自動控制技術與傳統腳手架施工工藝相結合的產物。與落地腳手架和挑排腳手架相比,電動整體提升腳手架技術具有顯著的優點:
3.1.1 標準化程度高。電動整體提升腳手架采用標準化定型產品,通用性強,周轉率高。
3.1.2 施工成本低。采用定型化鋼管構件,相比液壓爬模和整體成本低。
3.1.3 體型適應性強。整體提升腳手架可以根據建筑體型靈活布置,滿足體型復雜的建筑工程的施工需要。正是由于電動整體提升腳手架技術具有以上優點,才得以在超高層建筑模架技術中占有一席之地。同時,相比液壓爬模技術和整體提升鋼平臺技術,電動整體提升腳手架技術也存在著整體剛度弱、作業面狹窄和施工效率低等缺點。
3.2 工程應用實例
3.2.1 工程特點
南昌綠地中央廣場工程A 區雙子座主塔樓總高度為283m,結構共63 層,如圖2 所示。豎向結構體系采用框架—核心筒體系。標準層高為4.1m,非標層高度有3.2m、4.5m、5.0m、5.55m、6.0m 等多種。結構平面形狀變化特別劇烈,由底部平面的圓角正方形,漸變成中部的圓形,再到上部的十字花瓣狀,其結構外形俯視圖如圖2 所示。

該工程結構體型復雜,建筑物外圍形狀、周長變化特別大,給外圍護模板工程帶來相當的難度,主要包括以下幾個方面:
3.2.1.1 仰爬及俯爬
結構外柱立面在十字方向向外圍傾斜后又內收,在45°的米字方向內側收縮傾斜,對外圍模架體系的選擇和布置造成了極大的困難。
3.2.1.2 扭轉爬升
如圖3 所示, 該工程爬架最大扭轉角為1.1°,機位由扭轉引起的偏移量為65mm。因此,架體需要扭轉爬升才能適應結構體系要求,對爬架的爬升要求提出了更高的要求。

由于其斜率和扭曲變化程度非常大,采用液壓自動爬升模板技術和整體提升鋼平臺模板技術都很難實施,最終選擇了結構體型適應性強的電動提升腳手架技術。
3.2.2 模架體系
電動整體提升腳手架主要由提升動力系統、信息采集和控制臺、抗傾和防墜裝置、固定拉結裝置以及腳手架結構體系組成。模架結構體系采用兩機位加強單元型爬架體系,各斜爬架單元布置兩層桁架層以加強結構剛度,如圖4 所示。

3.2.3 方案簡述
3.2.3.1 總體路線
考慮到結構體系的體型復雜多變,施工的速度難以加快,該工程采用核心筒和外圍框架同步施工的技術路線。為適應四周邊長不斷變化的要求,將電動提升腳手架單元化,兩個機位為一個組合爬升單元,單元與單元之間設置自動伸縮擱板,背立面設置可伸縮圍護擋板。組合爬升單元進行了空間結構設計,使其滿足架體能仰爬、俯爬和扭轉爬升的剛度要求。在構造功能上,設置組合通長導軌和抗傾導向裝置,滿足各向爬升導向和受力的功能要求。
3.2.3.2 平面布置方案
電動提升腳手架采用單元式的結構形式,各爬架單元之間相對獨立而又可以同步爬升,具有靈活性好和適應性強的特點。每幢塔樓共設置外架24 組,48 個機位,共計48 組外爬架,96 個機位,機位布置圖如圖5 所示。

3.2.3.3 仰爬及俯爬
針對俯爬及仰爬這一難題,對每個機位設置雙抗傾裝置,同一平面設置4 只抗傾導輪。每個單元豎向共布置3 層,即12只抗傾導輪。
3.2.3.4 扭轉爬升
架體爬升過程中若發生扭轉,則各抗傾裝置間會由于相對位移而卡死,架體也會因較大的變形而承受巨大的內應力,因此,必須想辦法克服扭轉爬升的難題。通過采取“以折代扭”的思路,將扭轉爬升過程轉化為平面爬升和機位內縮兩個過程。此工藝路線可以解決扭轉爬升的難題。其工藝如圖6。待爬升就位且斜拉桿安裝受力后,通過拉動固定于支撐梁尾部的手動葫蘆來實現機位內移,從而實現架體扭轉。
南昌綠地中央廣場工程采用電動整體提升腳手架體系,保證了工程于2013 年11月順利竣工。
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日本鹿島公司與三井不動產公司合作,開發出了一種減振技術。通過在超高層建筑的屋頂上設置帶巨大平衡錘的鐘擺式裝置,可使長周期地震動等晃動的幅度減半。目前該技術已達到實用水平。將在三井不動產運營的東京都新宿區新宿三井大廈上首次采用。

2011年3月22-23日“第四屆超高層建筑產業峰會”在上海舉辦,來自美國、歐洲、中東地區、韓國、中國香港、臺灣、大陸等地區的超過300多位的業內資深人士齊聚一堂,就超高層建筑的最新項目、國際領先設計理念、先進施工技術、最新設備與材料等

住建部近日組織編制了《綠色超高層建筑評價技術細則》,作為綠色超高層建筑的規劃設計、施工驗收和運行管理的依據。