斜線圖在天津高銀1 1 7大廈建造管理中的應(yīng)用
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葉 建1，侯玉杰2，李干椿1，黃亞洲1，賴國梁1
（1．中建三局集團有限公司工程總承包公司，湖北 武漢430064：2．中建三局集團有限公司，湖北 武漢430064）
[摘要]隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展及建設(shè)用地開發(fā)規(guī)模不斷收緊，超高層建筑以其占地少而越來越多被設(shè)計建造。超高層不同于普通高層建筑，其建筑高度大幅增加，導(dǎo)致安全施工工況、垂直運輸?shù)染c普通高層發(fā)生巨大變化。傳統(tǒng)的橫道圖、單代號時標(biāo)網(wǎng)絡(luò)圖雖然能分別反映工作的開始截止日期及一定的邏輯關(guān)系，但是無法反映超高層施工工況及垂直運輸?shù)燃s束條件及相互銜接關(guān)系。斜線圖以其二維空間反映三維乃至四維信息，為超高層建筑建造管理提供了良好的技術(shù)工具。
[關(guān)鍵詞]高層建筑；斜線圖；建造管理；多維信息
[中圖分類號]TU723 [文章編號]1002 -8498( 2016) 07 -0015 -05
0 引言
隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，超高層建筑如雨后春筍般拔地而起。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前全國正進行主體結(jié)構(gòu)施工的500m以上超高層建筑有7座，主體結(jié)構(gòu)施工階段是超高層建造的重要階段之一，也是通過合理施工部署加快建造速度的階段。
在近幾年的超高層建筑施工中，常常采用“不等高同步攀升”施工工法，外框鋼梁落后于核心筒10~15層，外框組合樓板落后于外框鋼梁4～5層。但是在實際施工中，往往樓層差距較大，在現(xiàn)場施工內(nèi)外筒節(jié)奏安排、資源投入常常缺乏定量分析，導(dǎo)致資源投入與實際節(jié)奏需求不相匹配，這將會導(dǎo)致外框與內(nèi)筒不能真正意義上形成“不等高同步攀升”。斜線圖的發(fā)明及應(yīng)用，對超高層主體結(jié)構(gòu)施工總體部署從定性分析到定量分析的跨越，在施工組織上更形象直觀，有利于超高層建筑主體結(jié)構(gòu)建造。
1 工程概況
1.1 建筑概況
天津高銀117大廈總承包工程由117大廈塔樓及裙樓、總部辦公樓E、商業(yè)廊及精品商業(yè)組成，總建筑面積84.7萬m2，其中地下總建筑面積34.2萬m2。117大廈塔樓建筑高度597m，結(jié)構(gòu)高度596. 5m，建筑樓層117層，實際結(jié)構(gòu)層130層（含設(shè)備層），建成之后將成為天津乃至華北地區(qū)的新地標(biāo)。
本工程地上工期1 470個日歷天，專業(yè)交叉施工情況較多，施工工序復(fù)雜，施工難度大，工期非常緊張。
1.2 結(jié)構(gòu)概況
117大廈塔樓為鋼筋混凝土核心筒+巨型框架支撐的結(jié)構(gòu)體系，核心筒基礎(chǔ)筏板至37層以及114二夾層至屋頂為鋼板剪力墻。外框由4根巨型柱、9道環(huán)帶桁架、巨型斜撐組成。大廈結(jié)構(gòu)如圖1，2所示。
1.3給排水及機電工程概況
本工程的給排水工程包括：給水系統(tǒng)、中水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)、雨水系統(tǒng)、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、人防給排水系統(tǒng)、室外雨、污水系統(tǒng)；日最高用水量達11 000m3。電氣工程包括：高壓變配電系統(tǒng)、低壓配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、智能照明控制系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)、消防智能應(yīng)急疏散指示逃生系統(tǒng)、剩余電流火災(zāi)報警系統(tǒng)等，地下1層設(shè)置4臺3 000kW的10kV柴油發(fā)電機作為塔樓重要負(fù)荷的應(yīng)急電源；低壓配電房分別設(shè)置在31層夾層、62層夾層、93層夾層。采暖、通風(fēng)機空調(diào)工程包括：平時通風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)水系統(tǒng)、采暖系統(tǒng)和人防通風(fēng)系統(tǒng)。動力工程包括：市政熱水及蒸汽系統(tǒng)、塔樓酒店備用鍋爐系統(tǒng)、應(yīng)急發(fā)電機系統(tǒng)。消防工程包括：自動噴淋系統(tǒng)、消火栓系統(tǒng)、水噴霧系統(tǒng)及消防水炮系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)、火災(zāi)自動報警及聯(lián)動控制系統(tǒng)、消防廣播系統(tǒng)、消防防排煙系統(tǒng)等。
1.4幕墻工程概況
本工程幕墻工程分15個系統(tǒng)，包括：塔樓主要大面單元式幕墻、高層大堂玻璃幕墻、入口大堂構(gòu)件式玻璃幕墻、鉆石型頂樓構(gòu)件式玻璃幕墻、塔樓鋁合金外墻掛板、塔樓玻璃百葉、裙樓構(gòu)件式玻璃幕墻、裙樓鋁合金外墻掛板、雨篷系統(tǒng)、采光天窗系統(tǒng)、鋁合金板吊頂天花、裙樓鋁合金百葉、裙樓鋁合金裝飾格柵、裙樓裝飾條系統(tǒng)、欄桿系統(tǒng)。僅塔樓主要大面單元式幕墻就達14 352塊，工程幕墻總面積147 279m2。幕墻系統(tǒng)分布如圖3所示。
1.5 電梯工程概況
117辦公樓電梯工程按照樓層分裙房電梯、辦公低區(qū)電梯、辦公中區(qū)電梯、辦公高區(qū)電梯和酒店區(qū)電梯，包括無機房電梯14臺，SKYRISE電梯11臺，Elevonic高速梯60臺（其中雙轎廂電梯50臺），扶梯34臺，其中僅塔樓就需安裝75臺直梯、2臺扶梯，單井道最大運行高度超過597m（含地下室）。
2總體思路
117辦公樓整體施工采用豎向分段流水施工（見圖4），主體結(jié)構(gòu)、塔式起重機爬升、頂模提升、大型設(shè)備隨主體施工同步吊裝為第1梯隊施工內(nèi)容，鋼構(gòu)防火涂料、機電主管安裝、幕墻施工、機電支管安裝、砌體施工、電梯安裝、弱電施工、裝飾裝修等緊隨其后，形成各專業(yè)、各工種縱向流水、同步攀升的良好節(jié)奏。
117大廈核心筒與外框之間采用鋼梁及壓型鋼板組合樓板連接，部分加強層為鋼板組合樓板，該結(jié)構(gòu)形式為結(jié)構(gòu)采用“不等高同步攀升工法”組織施工提供條件，如圖5所示。依據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)、塔式起重機、頂模、風(fēng)荷載等因素，計算分析出不同階段不等高的限值。
機電大型設(shè)備、電梯曳引機隨主體結(jié)構(gòu)施工同步吊裝進入相應(yīng)樓層，幕墻、電梯等埋件隨結(jié)構(gòu)施工同步預(yù)埋，機電主管、幕墻龍骨及板塊隨結(jié)構(gòu)分段驗收后同步跟進，機電支管、裝飾裝修隨幕墻板塊安裝同步跟進。
為了能更直觀地分析各主要工作間的相互關(guān)系及各工序?qū)こ炭傮w竣工目標(biāo)的影響，實現(xiàn)工程主體結(jié)構(gòu)施工總體部署和各專業(yè)插入時間與節(jié)奏安排從定性分析到定量分析的跨越，斜線圖是超高層建造管理較好的工具。
斜線圖是建立平面內(nèi)的二維坐標(biāo)體系，以時間為橫軸，以樓層高度為縱軸，依據(jù)合約工期節(jié)點及安全施工工況、各工序之間合理邏輯關(guān)系，將各事件按照時間軸或施工周期出現(xiàn)的發(fā)展?fàn)顩r體現(xiàn)在坐標(biāo)系中，是數(shù)學(xué)函數(shù)在工程管理中的靈活應(yīng)用，具有直觀、信息量大、便于分析等多重優(yōu)點。
3主體結(jié)構(gòu)施工與塔式起重機、頂模爬升
斜線圖在117大廈項目結(jié)構(gòu)施工管理中主要應(yīng)用在總計劃斜線圖（總體施工節(jié)奏把控與滯后影響分析）、主體結(jié)構(gòu)典型區(qū)段施工流程與工期斜線圖（具體工序穿插與節(jié)奏）、主體結(jié)構(gòu)塔式起重機和頂模爬升規(guī)劃（塔式起重機、頂模與核心筒剪力墻交叉攀升關(guān)系、剪力墻混凝土分段）、動臂式塔式起重機爬升施工流程與工期斜線圖（各個塔式起重機附墻框安裝工序與節(jié)奏）。
總計劃斜線圖根據(jù)合約規(guī)定的結(jié)構(gòu)封頂時間，結(jié)合結(jié)構(gòu)施工工況、塔式起重機爬升規(guī)劃、頂模爬升規(guī)劃、施工電梯安裝、各工種工程量變化、塔式起重機吊運降效、混凝土泵送降效、季節(jié)變化等諸多因素，確定各段結(jié)構(gòu)總體施工節(jié)奏，用斜率表現(xiàn)出來。
主體結(jié)構(gòu)施工分核心筒、巨柱、外框水平結(jié)構(gòu)、內(nèi)筒水平結(jié)構(gòu)4個部分，并分別將各部分分成4個區(qū)域。主體結(jié)構(gòu)典型區(qū)段施工流程與工期斜線圖根據(jù)總計劃斜線圖確定的各段總體施工節(jié)奏，重點解決內(nèi)筒與外框結(jié)構(gòu)施工期間的資源需求矛盾，如：塔式起重機使用、混凝土輸送泵管使用、各工種勞動力組織等矛盾，并根據(jù)各工種作業(yè)對環(huán)境要求的不同，采取均衡、流水施工。
主體結(jié)構(gòu)塔式起重機和頂模爬升規(guī)劃是以不明確的時間軸（次數(shù)）為橫軸，以建筑樓層（高度）為縱軸，結(jié)合結(jié)構(gòu)高度、剪力墻變化、碰撞沖突等情況，確定塔式起重機、頂模與核心筒剪力墻交叉攀升關(guān)系和剪力墻混凝土分段，如圖6所示。
動臂式塔式起重機爬升施工流程與工期斜線圖根據(jù)總計劃斜線圖確定的塔式起重機附墻框安裝時間，結(jié)合單個塔式起重機附墻框分解和安裝順序，確定各個塔式起重機附墻框分解部件的安裝順序與時間。動臂式塔式起重機爬升施工如圖7所示。
4 永久電梯與正式電梯轉(zhuǎn)換
117辦公樓施工采用了國內(nèi)首創(chuàng)的通道塔技術(shù)，通過通道塔上附著的5部施工電梯，解決在正式電梯投入使用前大宗材料和人員的垂直運輸問題。然而為了可以及時插入通道塔位置幕墻封閉和后續(xù)裝飾收尾，避免由此對竣工節(jié)點產(chǎn)生不利影響，必須提前使用部分正式電梯，以便盡早拆除通道塔及附著施工電梯。通過斜線圖的使用，可以直觀體現(xiàn)通道塔的適宜拆除時間、臨時使用正式電梯的安裝調(diào)試時間，便于正式電接入時間測算和臨時使用正式電梯的插入時間、施工節(jié)奏等的把控。施工電梯投入使用斜線圖如圖8所示。
5 各工序間穿插
天津1 17大廈專業(yè)多、施工工序復(fù)雜、工期緊張，各專業(yè)縱向分段流水是超高層建筑科學(xué)合理的施工組織方法，結(jié)構(gòu)、機電、幕墻、裝飾等專業(yè)以縱向形成“不等高同步施工”節(jié)奏，將場地、設(shè)備、勞動力等資源科學(xué)組織。
因同一樓層空間有限，為了盡量減少同一樓層存在多個專業(yè)同時施工的情況，斜線圖得到了應(yīng)用。在總計劃斜線圖中，根據(jù)竣工目標(biāo)的時間要求，通過規(guī)定不同專業(yè)不同工序的插入時間與施工節(jié)奏，確定了自上而下分主體結(jié)構(gòu)施工段、二次結(jié)構(gòu)和機電施工段、裝飾施工段，鋼構(gòu)防火涂料和幕墻施工以不影響機電和裝飾施工為前提進行進度安排的相對穩(wěn)定的施工步調(diào)。各大段內(nèi)又根據(jù)專業(yè)交叉的情況細(xì)分，但各大段內(nèi)的工作分別以主要專業(yè)為核心開展，相互配合。有效減少了工作面沖突的問題，同時也能直觀分析出延誤影響。
6事件分析
事件分析是斜線圖的一種擴展應(yīng)用。主要用于計算理論上圖紙、材料審批延誤對工程工期造成的影響。方法是以明確的時間軸為橫軸，以事件為縱軸，將事件審批延誤時間在時間軸上投影，所得的時間即為影響的工期。117大廈項目辦公樓幕墻前期影響分析如圖9所示。
7 結(jié)語
斜線圖在天津117大廈項目工程管理中得到了成功應(yīng)用，使該工程的施工組織收到很好的效果，極大提高了效率。斜線圖的使用是當(dāng)今社會超高層建筑施工不斷發(fā)展的產(chǎn)物，是超高層建筑施工組織的重要工具，是廣大工程技術(shù)人員智慧的結(jié)晶。只有結(jié)合實際，充分利用好這個工具，才能又好又快地組織好現(xiàn)場施工，實現(xiàn)對業(yè)主的履約，筑造更多的精品工程。
