超高层框架-核心筒结构施工技术研究

时间：2024-04-24

蔡小榜

(山西建筑工程集团有限公司，山西太原 030001)

1 超高层框架-核心筒结构施工概况

超高层建筑的核心筒结构是支撑建筑整体稳定性的重要组成部分。施工之前，需要进行详细的设计和规划，这包括核心筒的结构设计、材料选择、施工方法等，设计需要满足建筑的荷载要求、抗震性能等标准。施工开始于基础阶段，为了支撑核心筒的重量，需要进行深基坑的开挖和基础的浇筑，主要涉及到地下连续墙、桩基等结构。核心筒的主体结构通常采用混凝土浇筑，这一过程包括搭建模板、钢筋安装、混凝土浇筑等步骤，施工人员需要按照设计要求确保混凝土的质量和强度。一旦混凝土达到足够的强度，可以拆除用于支撑混凝土的模板，这通常在混凝土凝固后的特定时间段内进行[1]。超高层建筑通常由核心筒和外部框架结构组成，这两者需要进行有效的连接，以确保整体结构的稳定性，连接可以通过梁、横梁等结构实现。完成核心筒结构后，可以进行建筑设备的安装，包括电梯、管道系统、通风系统等。一旦建筑的主体结构和设备安装完成，可以进行外立面的装修和内部的装修工作。完工后需要进行结构和安全方面的验收，建筑监测系统也可能被安装，以监测建筑在使用过程中的性能。在整个施工过程中，安全是至关重要的因素，超高层建筑的核心筒结构施工需要高度专业的团队，确保施工过程中的安全性和结构质量。

2 超高层框架-核心筒结构的具体施工技术

2.1 混凝土工程

2.1.1 混凝土运输及浇筑

在混凝土工程开始前，需要准备好适当配比的混凝土，搅拌站将水泥、骨料、砂等原材料按照设计比例混合搅拌，混凝土从搅拌机卸出在一定的时间内完成浇筑，确保混凝土的强度和质量。混凝土搅拌完成后，需要迅速将混凝土运送到施工现场。对于超高层建筑，通常使用混凝土搅拌车进行运输。对于超高层建筑的核心筒结构，常常需要使用混凝土泵进行浇筑，泵送技术可以将混凝土输送到较高的高度和远距离，确保整个核心筒结构都能够得到充分浇筑。在进行混凝土浇筑前，需要在核心筒周围搭设好模板，确保混凝土能够按照设计要求进行形状的定型，模板的搭设需要满足结构的几何要求。在混凝土浇筑之前，需要按照设计要求在核心筒内部设置钢筋骨，这些钢筋起到增强混凝土结构强度和稳定性的作用。通过混凝土泵将混凝土输送至模板内，确保浇筑的均匀性和连续性。在浇筑的过程中，需要注意控制浇筑速度、振捣混凝土，以及防止混凝土出现裂缝和空洞。混凝土的浇筑要按照1∶8的坡度比例进行分层浇筑，每层的厚度约为300mm。在进行振捣的时候，要做到快速插入，缓慢拔出，振捣的时间为15～30s。在每一层浇筑的时候，其间隔时间不能超过2.5h。混凝土浇筑后，需要进行适当的温度和湿度控制，以确保混凝土的逐渐硬化和强度的提高，这可覆盖混凝土表面以减缓水分蒸发，同时采取保温措施，其中，一旦温度超过25℃，就要加盖阻燃的草帘。当混凝土达到足够的强度，可以拆除模板，模板拆除的时机需要谨慎选择，以防止对混凝土结构的影响[2]。

2.1.2 大体积混凝土热工计算

超高层框架-核心筒结构中，进行大体积混凝土(大体积混凝土)的热工计算是非常重要的，因为混凝土的温度控制直接影响其硬化过程和最终的力学性能。在施工前，需要确定混凝土的温度控制目标，这可能包括最大温升、温度梯度、混凝土表面温度等。这些目标通常与混凝土的设计强度、耐久性等性能要求相关，其中每立方米混凝土原料的相关参数如表1所示。

表1 每立方米混凝土原料质量、温度

大体积混凝土需要设计合适的混凝土配合比，考虑到其在高温条件下的抗裂性能，例如，添加掺合料、减少水灰比等是常见的方式，以改善混凝土的热性能。使用专业的软件进行混凝土的温度场模拟，这可以帮助预测混凝土在浇筑和硬化过程中的温度分布情况，模拟考虑的因素包括环境温度、混凝土自身产生的热量、混凝土内部温度梯度等。基于温度场模拟的结果，进行热应力分析，大体积混凝土在硬化过程中由于温度差异可能引起裂缝，热应力分析有助于预测潜在的裂缝位置和范围。在施工过程中，需要进行实时的温度监测，可以通过在混凝土内埋设温度传感器或者使用无损检测技术来实现，监测结果可以用于验证模拟的准确性，并及时调整施工方案。根据热工计算和监测结果，采取相应的施工措施，例如在混凝土表面喷水降温、调整浇筑时间等，以控制混凝土的温度发展。强调混凝土的质量控制，确保配合比的准确性、原材料的质量等，合理的质量控制有助于降低混凝土的温升。

2.2 模板工程

2.2.1 集水坑模板支设

在开始支设集水坑模板之前，需要对施工现场进行准备工作，主要包括了清理施工区域、检查模板材料和工具的准备情况，确保施工的顺利进行。根据设计图纸和标高要求，使用测量仪器对集水坑位置进行测量和定位，确保集水坑的位置准确无误，以便后续的模板支设[3]。根据集水坑的尺寸和形状，准备相应的模板材料，包括木板、钢板、支撑杆等，确保模板材料的质量和规格满足设计要求。同时，要安装支撑杆和立柱，将模板材料固定在支撑杆上，支撑杆可以根据需要进行调整，以确保集水坑模板的平整和稳固。在支撑模板材料后，需要对模板进行调整和校正，确保模板的水平度和垂直度，可以通过调整支撑杆的高度和位置来实现。在模板调整和校正后，使用螺栓、钢丝或其他固定材料将模板材料进行连接和固定，以确保模板的整体稳定性和刚性。在集水坑模板支设完成后，进行验收和检查，确保模板的安装质量和符合设计要求，特别注意检查模板的平整度、水平度和垂直度，以及固定和连接的牢固性。例如，在某工程中，底板集水坑模板就采用的是14mm的厚竹胶板材料，并且用50×100mm的方木背棱进行拼接，用100×100mm的方木十字撑来作为筒模，需要注意的是，模板的底部要预留一个200×200mm的洞口，方便后续进行振捣和观察，具体的支设情况如图1所示。

图1 集水坑模板支设图

2.2.2 基础梁、地梁模板支设

在进行基础梁和地梁模板支设之前，仔细分析设计图纸，了解基础梁和地梁的尺寸、形状、支座位置等关键参数，确保理解设计要求和技术规范。根据设计要求，选择合适的模板材料，包括木板、钢板、模板支撑架等，确保模板材料的质量和规格符合要求。使用测量仪器对基础梁和地梁的位置进行准确测量，并标定模板的位置，测量和标定的准确性对于后续的模板支设至关重要。在测量和标定后，搭建支撑结构以支持模板，主要涉及到支撑架、立柱、横梁等，在正常情况下，基础梁梁高为3m，确保支撑结构稳固且能够承受模板的重量和施工荷载。将预制好的模板安装到支撑结构上，确保模板与设计要求一致，特别注意基础梁和地梁的几何形状和尺寸，以保证施工的准确性。在安装后，对模板进行调整，确保其水平度和垂直度，需要通过调整支撑结构的高度和角度来实现，模板的准确性对于后续混凝土浇筑工作至关重要。然后使用螺栓、钢丝或其他固定材料将模板进行连接和固定，其中加固的间距为600mm，还要再加穿2道梁螺栓加固，用Φ14类型的钢筋来进行加固，确保模板在施工过程中不会发生移动或变形。

2.3 底板防水工程

2.3.1 防水导墙

防水导墙施工技术在超高层框架-核心筒结构的施工中非常重要，它可以有效保护底板不受水侵害。在进行防水导墙施工之前，需要清理施工现场，检查施工材料和工具的准备情况，确保施工的顺利进行。根据设计图纸，使用测量仪器对防水导墙的位置进行测量和标定，确保防水导墙的位置和高度符合设计要求。在防水导墙的位置上，将基础墙体处理垂直和水平的误差，确保基础墙体的平整度和垂直度符合要求。根据设计要求，选择合适的模板材料，搭建防水导墙的模板，特别注意模板的几何形状和尺寸，以保证施工的准确性。防水导墙一般采用240×115×53mm的红机砖进行砌筑，砌筑的墙厚为370mm，同时，每隔2m就需要另外增加一个370mm的砖垛。

在模板的支撑下，进行防水导墙的施工，主要包括涂刷防水材料、安装防水卷材、封闭防水层等，确保防水导墙的施工质量符合设计和规范要求。最后，在防水导墙施工完成后，使用螺栓、钢丝或其他固定材料将防水导墙进行连接和固定，确保防水导墙在施工过程中不会发生移动或变形。

2.3.2 防水层施工

在进行防水层施工之前，需要清理施工现场，检查施工材料和工具的准备情况，确保施工的顺利进行。首先对底板进行基层处理，包括清理、修复裂缝和凹凸不平的地方，确保底板表面平整、干净，并且能提供良好的附着力。根据设计要求和具体情况，选择合适的防水层材料，如涂料、卷材或者防水膜等，确保材料质量可靠，符合设计和规范要求。并且涂刷基层处理剂，在涂刷完成后，需要晾晒4h，然后再对附加层进行施工。对所有角度≤135°的阴阳角，做附加层，保证附加层的宽度是500mm。根据防水层材料的性质和施工要求，选择合适的施工方法，如刷涂、铺装或者热熔等，确保施工方法能够保证防水层的完整性和可靠性。按照选定的施工方法，进行防水层的施工，根据施工要求，进行涂刷、铺装或者热熔等操作，确保防水层的覆盖面积和厚度符合设计要求。在施工过程中，特别注意防水层的连接和封闭部位，如墙体交界处、管道穿越处等，确保这些部位的防水层与底板防水层的完全贴合和密封。而且卷材铺贴在砖胎膜上口的时候，需要预留出15～30cm的搭接长度，保证搭接是完好的。在防水层施工过程中，进行质量控制和检查，确保防水层的涂布均匀、无漏涂、无气泡等缺陷，并经过必要的检测和试验。完成防水层施工后，进行验收和检查工作，检查防水层的平整度、厚度、附着力等，确保施工质量和防水效果符合设计和规范要求。防水层施工技术是保证底板防水工程质量和耐久性的关键。在施工过程中，需要严格按照施工规范和设计要求进行操作，确保防水层的完整性和可靠性，以提供长期的防水保护[4]。

2.4 厚剪力墙混凝土成型

在进行厚剪力墙混凝土成型之前，需要根据设计要求搭设合适的模板，模板的选择和搭设要符合混凝土墙体的形状和尺寸，确保模板的稳定性和准确性。在模板搭设完成后，进行厚剪力墙的钢筋安装，根据设计要求，按照准确的布置图纸将钢筋进行连接和焊接，确保墙体的抗拉和抗弯性能。钢筋安装完成后，进行混凝土的浇筑。在浇筑混凝土时，需要确保混凝土的配合比、坍落度等符合设计要求，并采用适当的振捣设备进行振捣，以提高混凝土的密实性。在混凝土刚刚凝固但尚未硬化时进行表面处理，主要包括：刮光、抹灰、抹平等工艺，以确保混凝土墙体的表面平整光滑。采取措施控制混凝土墙体的裂缝，可以在适当的位置设置伸缩缝。完成混凝土墙体成型后，进行养护工作，保持墙体表面湿润，采取适当的养护措施，以确保混凝土的强度和耐久性。最后就要进行混凝土墙体的质量检验，包括：检查墙体的尺寸、平整度、抗压强度等指标，确保墙体的质量符合设计和规范要求。