超高層建筑多設(shè)計(jì)為框架核心筒結(jié)構(gòu),根據(jù)高度的不同,又主要有兩種:

 類型1:內(nèi)筒為鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)+外筒巨柱,巨柱與核心筒之間鋼梁連接,外筒樓板為組合樓板的形式,如:廣州西塔、上海環(huán)球、深圳京基100大廈、廣州東塔,均為該結(jié)構(gòu)形式,高度均在400米以上。

 類型2:內(nèi)筒為鋼筋混凝土核心筒+外筒巨柱,巨柱與核心筒之間為鋼筋混凝土梁連接,樓板為普通的鋼筋混凝土樓板,如:重慶環(huán)球、廣州高德、目前正在投標(biāo)的合肥華潤(rùn)置地萬(wàn)象城的東、西塔樓。建筑高度約在200~400米。

超高層建筑的施工涉及到建筑施工領(lǐng)域較多的施工技術(shù)課題,主要有以下幾方面:

☆ 選擇確定合適的施工工藝流程和合理選擇模板、圍護(hù)架體系。

☆ 高強(qiáng)、高性能混凝土、鋼管混凝土等的施工質(zhì)量控制。

☆ 垂直運(yùn)輸設(shè)備的選擇。

☆ 各專業(yè)工程的合理插入施工時(shí)間。

☆ 總承包方涉及的多工序、多工種交叉作業(yè)時(shí)的管理與協(xié)調(diào)。

二、工藝順序確定

類型1:前述類型1,外框結(jié)構(gòu)為鋼梁的結(jié)構(gòu)形式,適合核心筒墻體豎向結(jié)構(gòu)先行施工,樓板等水平結(jié)構(gòu)滯后施工,外框鋼結(jié)構(gòu)及梁板滯后核心筒結(jié)構(gòu)數(shù)層進(jìn)行施工。

鋼梁與核心筒連接采用預(yù)埋件焊接耳板的連接形式。

核心筒內(nèi)梁筋需預(yù)留套筒,樓板鋼筋可采用預(yù)留胡子筋的形式,局部錯(cuò)位、漏埋可采用植筋。

外框樓板為組合樓板。

類型1工程實(shí)例照片

核心筒領(lǐng)先外框數(shù)層:

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壓型鋼板組合樓板:

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核心筒外埋件及耳板:

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板筋預(yù)留:

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如前述類型1

核心筒先行施工的優(yōu)點(diǎn)是,能很好解決多工序交叉作業(yè)提供工作面問題。

核心筒墻體結(jié)構(gòu)為第1個(gè)施工作業(yè)面

內(nèi)筒水平結(jié)構(gòu)為第2個(gè)施工作業(yè)面

鋼結(jié)構(gòu)柱和鋼梁為第3個(gè)施工作業(yè)面

外框筒組合樓板施工為第4個(gè)施工作業(yè)面

外側(cè)幕墻分段施工形成第5個(gè)施工作業(yè)面

下部樓層砌筑和精裝工程適時(shí)插入施工為第6個(gè)施工作業(yè)面

由此,一座超高層內(nèi)多道工序可以一同施工,有互相獨(dú)立,互不干擾,并且提供多個(gè)施工作業(yè)面,有利于加快施工進(jìn)度。

類型2:

前述類型2,由于外框筒結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),理論上不適合核心筒先行施工的施工工藝,理由有:

(1)、外筒梁板鋼筋需全部同截面斷開,對(duì)結(jié)構(gòu)受力性能影響較大,很難征得設(shè)計(jì)同意。

(2)、普通鋼筋混凝土樓板需支模施工。 結(jié)論:前述類型2的超高層結(jié)構(gòu)比較適合采取內(nèi)外筒一起同步施工的形式。

類型2工程實(shí)例照片

重慶環(huán)球金融中心、廣州高德均為內(nèi)外框筒一同施工:

 

三、模板、圍護(hù)系統(tǒng)選用

目前,可用于超高層建筑施工的模板及圍護(hù)系統(tǒng)有:

(1)、爬模系統(tǒng)

(2)、滑模系統(tǒng)

(3)、頂模系統(tǒng)

上述三種模板體系均可用于類型1的核心筒墻體結(jié)構(gòu)先行施工的工藝。

(4)、傳統(tǒng)翻模+爬架圍護(hù)系統(tǒng)的工藝

該工藝適合類型2內(nèi)、外筒同時(shí)施工的工藝。

爬模系統(tǒng)特點(diǎn)介紹:

爬模系統(tǒng)有專業(yè)廠家生產(chǎn),構(gòu)件設(shè)計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)件,可廠家租賃,使用完畢后廠家可以回收。

爬模由下架、上架、附墻掛座、導(dǎo)軌、液壓油缸系統(tǒng)、模板、護(hù)欄等組成。

爬模的原理是,根據(jù)墻體情況,布置機(jī)位,每個(gè)機(jī)位處設(shè)置液壓頂升系統(tǒng),架體通過附墻掛座與預(yù)埋在墻上的爬錐連接固定,爬升時(shí)先提升導(dǎo)軌,然后架體連同模板沿導(dǎo)軌爬升;

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爬模系統(tǒng)的特點(diǎn):

(1)、液壓爬?烧w爬升,也可單榀爬升,爬升穩(wěn)定性好。

(2)、操作方便,安全性高,可節(jié)省大量工時(shí)和材料。

(3)、爬模架一次組裝后,一直到頂不落地,節(jié)省了施工場(chǎng)地,而且減少了模板、特別是面板的碰傷損毀。

(4)、液壓爬升過程平穩(wěn)、同步、安全。

爬模的安裝:

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爬模外防護(hù)架:

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(5)、提供全方位的操作平臺(tái),施工單位不必為重新搭設(shè)操作平臺(tái)而浪費(fèi)材料和勞動(dòng)力。

(6)、 結(jié)構(gòu)施工誤差小,糾偏簡(jiǎn)單,施工誤差可逐層消除。

(7)、爬升速度快,可以提高工程施工速度。

(8)、模板自爬,原地清理,大大降低塔吊的吊次。

爬模,外圍鋼板網(wǎng):

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整體效果,外圍護(hù)也可為安全網(wǎng)

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總體說:爬模系統(tǒng)具有操作簡(jiǎn)便靈活,爬升安全平穩(wěn),速度快,模板定位精度高,施工過程中無需其他輔助起重設(shè)備的特點(diǎn)。

但一般機(jī)位較多,整體性不夠好,承載力也不大。以QPM-50型液壓自爬模系統(tǒng)為例,其性能參數(shù)如下:

爬模液壓油缸參數(shù)表:

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架體平臺(tái)尺寸參數(shù)表:

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爬模系統(tǒng)的爬升流程(過小于150mm的變截面):

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1、綁扎鋼筋完成              2、退模、安裝附墻掛座                3、導(dǎo)軌提升

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4、調(diào)節(jié)附墻撐,下架體傾斜   5、導(dǎo)軌提升到位,提升架體  6、合模澆筑混凝土

爬模能容易適應(yīng)較薄的墻厚變化,但墻體突變時(shí)適應(yīng)困難。

滑模系統(tǒng)特點(diǎn)介紹:

滑模施工工藝在國(guó)內(nèi)始于20世紀(jì)40年代, 已廣泛應(yīng)用于鋼筋混凝土的筒壁結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、墻板結(jié)構(gòu)。對(duì)于高聳筒壁結(jié)構(gòu)和高層建筑的施工,效果尤為顯著。

滑模施工技術(shù)是混凝土工程中機(jī)械化程度高、施工速度快、場(chǎng)地占用少、安全作業(yè)有保障、綜合效益顯著的一種施工方法。

滑模系統(tǒng)原理圖:

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滑模系統(tǒng)目前常見主要用于煙囪、礦井、倉(cāng)壁等工程施工,也可用于超高層核心筒豎向墻體施工,但由于其施工過程非常緊湊,在混凝土凝固前必須向上滑動(dòng)模板,混凝土凝固以后則無法滑動(dòng),且由于在混凝土凝固前滑動(dòng)模板,使混凝土結(jié)構(gòu)表面的觀感和結(jié)構(gòu)的垂直度控制方面有較大困難,個(gè)人觀點(diǎn)認(rèn)為不太適合用于超高層建筑核心筒的施工。

滑模系統(tǒng)工程應(yīng)用實(shí)例照片:

 

頂模系統(tǒng)采用大噸位、長(zhǎng)行程的雙作用油缸作為頂升動(dòng)力,可以在保證鋼平臺(tái)系統(tǒng)的承載力的同時(shí),減少支撐點(diǎn)數(shù)量,頂模系統(tǒng)的支撐點(diǎn)數(shù)量為3~4個(gè),配以液壓電控系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)各支撐點(diǎn)的精確同步頂升,頂模工藝為整體提升式,低位支撐,電控液壓自頂升,其整體性、安全性、施工工期方面均具有較大的優(yōu)勢(shì)。

頂模系統(tǒng)組成:

頂模系統(tǒng)主要由:支撐系統(tǒng)、液壓動(dòng)力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、鋼平臺(tái)系統(tǒng)、模板系統(tǒng)、掛架系統(tǒng)六大部分組成。

頂模系統(tǒng)組成圖:

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(1)、支撐系統(tǒng)包括上支撐箱梁、下支撐箱梁、支撐鋼柱,支撐箱梁上設(shè)置有可以伸縮的小牛腿。

(2)、液壓動(dòng)力系統(tǒng)包括:主油缸、牛腿伸縮小油缸,每個(gè)支撐點(diǎn)有1個(gè)主油缸和8個(gè)小油缸。

(3)、控制系統(tǒng)由:油泵、控制臺(tái)、控制電路、油路、各種控制閥門組成。

(4)、鋼平臺(tái)系統(tǒng):為型鋼組合焊接而成的桁架式鋼平臺(tái),通常由一、二、三級(jí)桁架組成。

(5)、模板系統(tǒng),由定型大鋼模板組成,模板配制時(shí)應(yīng)充分考慮到結(jié)構(gòu)墻體的各次變化,制定模板的配制方案,原則是每次變截面時(shí),只需要取掉部分模板,不需要在現(xiàn)場(chǎng)做大的拼裝或焊接;

(6)、掛架系統(tǒng),由多組可水平調(diào)節(jié)的移動(dòng)式掛架組成,掛架采用鋼制橫、豎方通及鋼板網(wǎng)組成。

頂模系統(tǒng)豎向功能分區(qū):

頂模系統(tǒng)豎向功能分區(qū)圖

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頂模系統(tǒng)工程實(shí)施照片:

大鋼模板安裝:

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鋼平臺(tái)安裝:

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支撐鋼柱安裝:

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支撐油缸伸出:

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頂模整體效果:

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頂模系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)介紹:

(1)、頂模系統(tǒng)適合用于超高層建筑核心筒的施工,頂模系統(tǒng)可形成一個(gè)封閉、安全的作業(yè)空間,模板、掛架、鋼平臺(tái)整體頂升,具有施工速度快、安全性高、機(jī)械化程度高節(jié)省勞動(dòng)力等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。

(2)、與爬模系統(tǒng)等相比較,頂模系統(tǒng)的支撐點(diǎn)低,位于待施工樓層下2~3層,支撐點(diǎn)部位的混凝土經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的養(yǎng)護(hù),強(qiáng)度高,承載力大,安全性好,為提高核心筒施工速度提供了保障。

(3)、頂模系統(tǒng)采用鋼模可提高模板的周轉(zhuǎn)次數(shù),模板配制時(shí)充分考慮到結(jié)構(gòu)墻體的各次變化,制定模板的配制方案,原則是每次變截面時(shí),只需要取掉部分模板,不需要在現(xiàn)場(chǎng)做大的拼裝或焊接。

(4)、與爬模相對(duì)比,頂模系統(tǒng)無爬升導(dǎo)軌,模板和腳手架直接吊掛在鋼平臺(tái)上,可方便實(shí)現(xiàn)墻體變截面的處理,適應(yīng)超高層墻體截面多變的施工要求。

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(5)、精密的液壓控制系統(tǒng)、電腦控制系統(tǒng),使頂模系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了多油缸的同步頂升,具有較大的安全保障。

(6)、施工速度快,每次頂升作業(yè)用時(shí)僅為2~3個(gè)小時(shí),模板掛架標(biāo)準(zhǔn)化,隨系統(tǒng)整體頂升,機(jī)械化程度高等特點(diǎn),可創(chuàng)造2-3天/層的施工速度(主要視工程量大小而進(jìn)度有所不同)。

(7)、頂模系統(tǒng)鋼平臺(tái)整體鋼度大,承載力大,平臺(tái)承載力達(dá)10kN/㎡,測(cè)量控制點(diǎn)可直接投測(cè)到鋼平臺(tái)上,施工測(cè)量方便。

(8)、大型布料機(jī)可直接安放在頂模鋼平臺(tái)上,材料可大噸位(由鋼筋吊裝點(diǎn)及塔吊吊運(yùn)力而確定)直接吊運(yùn)放置到鋼平臺(tái)上,頂模系統(tǒng)可方便施工,提高效率,減少塔吊吊次,是爬模等其他類似系統(tǒng)所無法比擬的。

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頂模系統(tǒng)特點(diǎn)介紹:

頂模系統(tǒng)”目前無專業(yè)廠家生產(chǎn)提供,需要根據(jù)工程特點(diǎn)不同進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)。

主要涉及到的技術(shù)問題有:

1、頂模系統(tǒng)支撐點(diǎn)位置的合理布置,會(huì)涉及到與塔吊位置相碰,如何合理避讓的問題。

2、頂模鋼平臺(tái)桁架的布置要既有利于系統(tǒng)受力安全,又能盡可能少影響鋼結(jié)構(gòu)的安裝。

3、頂模的爬升步距需與塔吊協(xié)調(diào)一致,并盡可能方便施工。

4、頂模系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮盡可能減少后期結(jié)構(gòu)變動(dòng),頂模系統(tǒng)的變更改造方便。

傳統(tǒng)翻模+自爬架工藝:

前述類型2,采取內(nèi)外框筒一同施工的工藝,為盡可能加快施工進(jìn)度,模板支撐體系可考慮采用新型模板體系,如:可調(diào)立桿盤扣式滿堂腳手架,鋁合金模板系統(tǒng)等快拆體系。

外圍護(hù)系統(tǒng)可考慮采用目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較為成熟的專業(yè)廠家生產(chǎn)的“爬架”或“建筑保護(hù)屏”。

盤扣式滿堂腳手架:

 

集成式升降操作平臺(tái)“爬架”工程實(shí)例照片:

建筑保護(hù)屏工程實(shí)例照片:

四、高強(qiáng)、高性能混凝土的施工

超高層建筑的施工常會(huì)用到高強(qiáng)、高性能混凝土,如:廣州西塔和深圳京基100大廈設(shè)計(jì)都用到了C80的高強(qiáng)混凝土,鋼管內(nèi)澆筑高拋?zhàn)悦軐?shí)混凝土,混凝土的超高泵送等是超高層混凝土施工的技術(shù)課題。

主要涉及:

(1)、優(yōu)化配合比,通常說來,混凝土強(qiáng)度越高,其粘性越大,可泵性能越差,需要通過反復(fù)適配,確定最優(yōu)配合比,在保證混凝土強(qiáng)度的同時(shí),有良好的工作性能?陕(lián)合混凝土生產(chǎn)廠商做該項(xiàng)工作。

施工時(shí)應(yīng)重點(diǎn)控制,混凝土生產(chǎn)時(shí)所用材料是否符合要求,現(xiàn)場(chǎng)抽測(cè)混凝土的塌落度,擴(kuò)展度,溫度,倒筒時(shí)間等。

(2)、超高層經(jīng)常會(huì)設(shè)計(jì)用到鋼管混凝土,由于鋼管混凝土的特殊性,我司所建工程西塔和深圳京基100都應(yīng)用了高拋?zhàn)悦軐?shí)混凝土,輔助人工振搗。

自密實(shí)混凝土除控制混凝土的塌落度,擴(kuò)展度,溫度,倒筒時(shí)間外,增加U形管的控制指標(biāo)。

深圳京基100的鋼管混凝土更具代表性,其設(shè)計(jì)為矩形鋼管柱,內(nèi)有橫、豎向隔板及鋼筋籠。

鋼管混凝土的實(shí)體檢測(cè)是一施工難題,目前,施工規(guī)范中仍采用超聲波檢測(cè)的方法,但鋼管柱內(nèi)的隔板和鋼筋籠會(huì)影響超聲波檢測(cè)的結(jié)果。

深圳京基100大廈施工中,聯(lián)合湖南大學(xué)嘗試采用“壓電陶瓷”法對(duì)鋼管混凝土進(jìn)行檢測(cè),是對(duì)檢測(cè)方法一種新的嘗試。鋼管混凝土實(shí)體檢測(cè)有進(jìn)一步研究的需求。

(3)、關(guān)于混凝土的超高泵送,目前,中聯(lián)重科生產(chǎn)的HBT90.40.572RS泵機(jī)及三一重工生產(chǎn)的HBT90CH-2135D泵機(jī)都有多棟超高層建筑的施工實(shí)例,性能穩(wěn)定。

注意要點(diǎn):

☆合理選擇泵機(jī),泵機(jī)的出口壓力和泵送方量參數(shù)應(yīng)能滿足泵送高度的需求。

☆應(yīng)選擇滿足泵送需求的耐磨超高壓輸送泵管。

☆注意泵機(jī)出口部位水平泵管的長(zhǎng)度應(yīng)大于樓高(泵送高度)的1/4。

☆泵管豎向適當(dāng)位置設(shè)置彎管,可彌補(bǔ)水平段不足。

☆推薦泵管按樓層高度進(jìn)行配管,離樓板上400~600處有接頭,方便接管施工外框樓板。

HBT90.40.572RS泵機(jī):

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泵管墻上固定:

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泵管水平段固定:

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截止閥:

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關(guān)于高性能混凝土的研究:

廣州西塔項(xiàng)目進(jìn)行了C100高強(qiáng)度混凝土的研究,并成功泵送至411m。

深圳京基100大廈進(jìn)行了C120高強(qiáng)混凝土的研究,并成功泵送至417m的高度。

五、垂直運(yùn)輸設(shè)備的選擇

超高層建筑施工,垂直運(yùn)輸設(shè)備是保證工期的關(guān)鍵,主要是塔吊和施工電梯的選型和布置需滿足施工需求。

塔吊選型要點(diǎn):

(1)、塔吊滿足鋼結(jié)構(gòu)吊重需求,吊次分析滿足鋼構(gòu)和土建施工進(jìn)度需求。

(2)、塔吊的布置位置及材料堆場(chǎng)的關(guān)系。

(3)、塔吊的容繩量滿足建筑高度需求。

(4)、群塔布置滿足的安全距離要求。

(5)、塔吊基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)、塔吊爬升規(guī)劃、塔吊拆除措施等。

施工電梯選型要點(diǎn):

(1)、施工電梯運(yùn)力分析需滿足人員上下班高峰期運(yùn)人需求,材料運(yùn)輸能力滿足施工進(jìn)度需求。

(2)、施工電梯布置位置盡量對(duì)后期施工影響最小。

(3)、施工電梯分段管理,劃分?繕菍,提高效率。

(4)、選擇高速電梯,電梯的電機(jī)性能直接影響電梯的性能,選擇有實(shí)力的生產(chǎn)廠家。

(5)、施工電梯梯籠尺寸及運(yùn)載重量可以綜合考慮滿足運(yùn)輸幕墻板塊及機(jī)電設(shè)備的需求。

(6)、樓層過高,電壓降對(duì)施工電梯的影響,電纜線防卷問題。

六、各專業(yè)工程的插入施工

外框樓板插入施工

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磚砌筑插入施工

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幕墻工程插入施工

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機(jī)電安裝插入施工

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機(jī)電安裝插入施工

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防火涂料插入施工

七、總承包方的協(xié)調(diào)管理

超高層建筑施工,涉及到各專業(yè)分包、甲指分包的勞務(wù)隊(duì)伍數(shù)量眾多,協(xié)調(diào)管理難度大,主要以下方面。

(1)、安全管理

(2)、消防管理

(3)、各專業(yè)隊(duì)伍之間塔吊使用的協(xié)調(diào)分配

(4)、各專業(yè)隊(duì)伍之間施工電梯使用的協(xié)調(diào)分配

(5)、對(duì)幕墻單位、永久電梯施工單位、防火涂料單位等專業(yè)分包單位的協(xié)調(diào)管理。

八、總結(jié)超高層建筑施工的重難點(diǎn)

超高層建筑的施工常見的重、難點(diǎn)問題:

(1)、一般超高層建筑工程地址處于城市繁華地段,施工用地緊張,材料堆場(chǎng)狹小,堆場(chǎng)的合理布置、管理是難點(diǎn)。

(2)、基坑周邊會(huì)存在建筑物、管線、地鐵等設(shè)施,對(duì)周邊環(huán)境影響的監(jiān)控是重難點(diǎn)。

(3)、超高層建筑高度超高,工作面多、分布廣,安全、消防體系龐大,管理困難。

(4)、施工過程中專業(yè)穿插多,總包管理工作內(nèi)容繁瑣,協(xié)調(diào)工作量大。

(5)、超高層測(cè)量精度要求高,對(duì)施工過程中建筑物變形監(jiān)控檢測(cè)是施工重難點(diǎn)。

(6)、部分超大鋼構(gòu)件安裝是重難點(diǎn)。