George Jones, BSc C.Eng MICE MIEI, Commercial Design Concepts, UK
近年来，高层建筑在全球范围内日益增多。从豪华酒 店和公寓，到普通百姓负担得起的单元房，高层建筑物的用 途十分广泛。随着世界人口数量的增加、资源的减少和从农 村到城市的人口迁移，人口密度不可避免地会增加，人们需 要对稀缺的土地等资源更有效地加以利用。因此，建设更高 层的建筑物成为应对当前现状的必然选择。 高层建筑的框架和围护结构可以由几种不同类型的材 料搭建而成。我们将这些材料混合在一起，从而为客户提供 最佳的建筑解决方案，满足客户对建筑结构、占用率、愿景、 负担能力、耐用性、可持续性和质量等方面的要求。预制混 凝土作为混合材料的一种，已被应用于搭建整体框架，建筑 外墙，以及结构钢和现浇混凝土的混合元素
鉴于高层建筑在当下很受人们欢迎，我们以前已经撰 写数篇关于钢结构和结构混凝土高层建筑设计的参考资料。 然而，国际结构混凝土联合会预制混凝土第六委员会（fib Commission 6 for Prefabrication） 认为，当前缺少关于在 高层建筑中使用预制混凝土的最新参考资料。委员会认为， 应该将预制混凝土在高层建筑施工中的现代应用汇总在一 个文件中。因此，委员会成立了6.7 任务组，负责解决这一 问题，同时围绕该议题撰写一份“权威技术报告”。该报 告将重点关注如何将预制混凝土应用于高层建筑中，旨在 吸引专业人士和高层建筑各施工单位的兴趣，产生较大的 影响力，具备较高的实践参考价值，而非过度理论化。在 整个起草过程中，我们也很荣幸能够与 PCI 进行密切合作。 该刊物将由 fib 和 PCI 共同发布。
101 号刊物分为四个部分。前四章向读者介绍了使用 预制混凝土的优点，以及其如何集成到其他建筑物中，无论 是与其他建筑形式混合，还是作为预制系统本身。作为功能 性高层建筑的组成部分，竖井、楼梯和服务中心、分隔墙、 地板和外墙等的结构框架都可以采用预制混凝土进行构建。
除了使用传统现浇混凝土的好处外，在高层建筑中使 用预制混凝土的优点还包括：
- 便于异地装配。
- 更高的强度和更先进的材料。
- 能够在施工前和施工地以外生产建筑组件。
- 更快的施工速度，从而缩短楼层建设周期（这一点在 高层建筑施工中至关重要）。
- 确定的交付时间和所需预算（缓解了气候和物流因素 带来的不确定性）。
- 更高、更有保障的质量。
- 减少施工期间楼面的拥挤和杂乱。
- 减少现场人员数量，从而更好地保障施工人员的健康 与安全。
- 易于拆卸和重复使用。
- 更优的抗震性能。
- 自动化生产流程，精准度高，减少浪费。
- 可在工厂中制成复杂形状的混凝土，以促进建筑视觉 目标的达成。
接下来的四个章节介绍预制混凝土中的“砌块”，即 地板、柱子、墙壁和楼梯。文章描述了这些砌块在高层建筑 施工中的应用，并详细介绍了砌块的整体设计、细节设计和 生产方法。接下来的三个章节对几个读者可能会感兴趣的领 域，即建筑立面、地震带预制和建筑本身进行了介绍。
刊物结尾部分是几个案例研究。该集团非常希望找到 并呈现尽可能多的地区的案例。事实上，刊物中列举了来自 欧洲、北美和南美、澳大利亚、日本、中东和中国的案例， 已经实现了这一目标。刊物中出现的关于预制混凝土的应用 和好处的一些案例研究包括：
Breaker Tower，巴林 - 框架结构完全采用预制混凝土
这个建筑结构的框架，包括墙板、柱、梁和空心楼板， 全部使用预制混凝土搭建而成。 该建筑有35 层，高165 米，由两个基本建筑体组合而 成。高层建筑体量呈垂直状，形似圆柱锁。公寓楼高 28 层， 位于高层建筑的圆形部分，每层净高4.2 米，方便公寓住户 欣赏周围的独特景观。高层建筑体的矩形部分是稳定建筑物 的“脊柱”，也是电梯和楼梯的所在之处。该大楼的低层建 筑是一个长方形的结构，设有 5 层停车场和陈列室。
柱子位于圆形外围，方便人们自由放置隔墙。建筑后 部的剪力墙形成横向稳定结构。竖向接缝在交叉处连接各个 剪力墙。剪力墙共同起到稳定 3D 结构的作用。
预制构件的生产总是比安装计划提前至少两个楼层的 进度，从而确保所有预制构件都能按时交付。承包商以每月 2.5 层的平均速度进行预制构件安装，因此每个楼层的安装 周期为 13 天。预制梁、空心板和楼梯的铺设、安装和灌浆 需花费 7 天时间，剩余六天的时间用来安装支撑下一层的 预制柱和剪力墙。
荷兰鹿特丹伊拉斯姆斯医疗中心 - 采用创新方法生产 的预制墙框架
该建筑有35 层，高120 米，具有完整的预制混凝土结 构框架。建筑立面由建筑隔热夹心墙组成，每个单元重达 34 吨。内部实心墙形 成建筑体的服务轴和循环轴。地板由空心板组成。所有的墙壁都是承重墙，它们 共同作用，相互支撑，保证建筑的横向稳定性。
当预制元件重量实现最大化，施工速度便也能够实现最大化。通常情况下， 起重机的能力及其对强风的敏感性会阻滞预制建筑的施工速度。在这种情况下， 承包商决定代替传统的塔式起重机方法，使用爬升棚来处理和安装预制构件。这 些元件一次能够安装一个楼层，当某个楼层安装完成时，棚子会升到下一楼层。 爬升棚可以将垂直和水平元件分开运输，而塔式起重机则通常将二者混在一起运 输。通过将垂直和水平运输分开，在 43m x 19m 的建筑面积上，楼层的建设周 期缩短至5 天时间。此外，爬升棚的顶部保证了封闭的工作环境，能够更好地保 护施工人员的健康和安全。大风等天气对施工进度的影响不大，有利于非结构性 施工工作的提早动工。
起重机在棚内的龙门系统中运行，因此借助直接升力，可以提升比传统起重 机更重的预制构件。
城市码头广场，日本——使用预制框架并具备抗震性能
广场上最大的公寓楼有52 层，高180 米。其附近还有一座高32 层的建筑。
该建筑是使用三井住友快速RC 集 成方法（简称SQRIM）设计和建造的。 设计此方法的目的是为了将所有主要结 构构件转换为预制混凝土构件。该方法 利用所有框架元件来抵抗侧向力。这是 一种配备地震阻尼装置的结构，部分结 构构件使用抗压强度为 120N/mm2 的混 凝土生产而成。
该建筑的施工期为 33 个月，应用 SQRIM 快速集成方法安装地板结构框架 的周期为 3-4 天。施工现场准备了七台 塔式起重机，每台载重量为 15 吨。预制 构件总数为 24035 个，分别由 12 个预 制工厂生产。现浇混凝土构件转换为预制件的百分比为：柱为100%，梁为95% ，楼板为 74% 。这样一来，现场浇筑模板的劳动力需求减少了95% ，固定钢筋 所需的劳动力则减少了97% 。
鼎峰大厦，墨尔本，澳大利亚 - 将预制和现浇混凝土相结合的施工方法
该项目以建成墨尔本最高的大厦为目标，是墨尔本最负盛名的开发项目之。 该项目的灵感来自于碧昂丝名为“Ghost”的MV，并因此而名声大噪。在该MV中， 扭动的舞者全身被困在有弹性的布料中，不断扭动身体。
大厦的外观是由Elenberg Fraser 设计的，十分优雅灵动，线条富于变幻。 大厦位于墨尔本最大的火车终点站南十字站台对面的岛上。大厦建成后预计将达 到78 层（高 249 米），提供780 间一居室和两居室公寓， 180 间酒店套房， 以及一系列休闲设施。
墨尔本的建筑业倾向于使用混凝土作为建筑材料，并普遍使用预制垂直构件
（柱子和墙板）与后张预应力无梁楼板相结合的施工方法。
为了将建筑物在大风作用下的轻微晃动保持在可接受 的范围内，我们在立面上安装了预制巨型柱，从而使稳定结 构达到最大的宽度。建筑的悬臂梁被隐藏在两层到三层间的 党墙内，而预制巨型柱则通过这些悬臂梁被固定在楼体的核 心部位。此外，这些预制巨型柱还被固定在中层的辅助悬臂 梁上。
预制巨型柱的尺寸被设计为可同时承受重力和风的荷 载。风荷载产生的力可以重达柱子能够支撑的重量。由于巨 型柱的重量非同寻常，因此生产商和结构工程师通过密切 合作，设计出一个在建筑结构内部组装“巨型柱”的方案， 以便塔式起重机能够在施工现场将预制柱安全地吊起。
通过一番努力，一个复合“壳式”预制柱应运而生。 该预制柱不仅具有所需的垂直载重量，而且还可以轻松与建 筑物的悬臂梁固定在一起。
Paragon 综合大楼，圣达菲，墨西哥——大楼立面由 预制混凝土材料组成
这家27 层高的酒店坐落在圣达菲新开发区海拔最高的 位置，并因此成为圣达菲的重要地标性建筑。建筑立面由建 筑预制混凝土构件组成，包括 520 个弯曲部件和径直部件 （凹面或者凸面）。
起伏的外观设计缩小了比较庞大的视觉效果。此外， 预制面板与大窗户相融合，为住户提供了广阔的景观视野。
这座建筑有一个蜿蜒的“S”形轮廓，要想实现这种独 特的外观，经过精密制造的预制板是不可或缺的关键。建筑 所使用的预制板在异地高质量制造而成，使构建复杂的几何 形状和圆形浮雕、弯曲的面板、立方体突出结构和阳台成为 可能。
在建筑外围，混凝土面板沿水平方依次竖立起来。这 样能够方便早期施工阶段每个楼层的外壳安装，也可以释放 大部分外墙空间用于固定玻璃，同时保护内部装修工作人 员。在早期阶段进行封闭施工也便于酒店业主根据特定需求 调整室内设计。
无论是大风因素、施工场地限制、建筑高度、还是波 浪形设计、顶层突出的窗户和紧张的施工进度，都为施工带 来了诸多挑战，而预制建筑板则是应对这些挑战的最佳选 择。