高层建筑施工.ppt

第七章 高层建筑施工 第一节 概 述 我国建设部民用建筑设计通则（JGJ3787）中规定，高层建筑是指10层以上的住宅及总高度超过24米的公共建筑及综合建筑。一、国内高层建筑的发展 二、高层建筑的特点及分类 随着建筑高度的增加，它所承受的水平荷载也就越大；由于房屋的高宽比增大，其侧向刚度也就变差。1、框架结构 框架体系是我国采用较早的一种梁、板、柱结构体系，其优点是建筑平面布置灵活，可以形成较大的空间，特别适用于各类公共建筑，建筑高度一般不超过60m。但由于侧向刚度差，在高烈度地震区不宜采用。,框架结构的型式主要分为梁板式和无梁式。（1）梁板式框架 梁板式框架是由柱、主梁联系梁和楼板组成。根据梁板布置方向不同，又可分为横向框架承重，纵向框架承重，纵、横向框架混合承重三种。（2）无梁式框架 无梁式框架由板和柱子组成，具有板底平整、室内净高有效利用等优点。无梁式结构类型较多，有现浇整体无梁楼盖、装配式无梁结构、采用升板法施工的升板结构、装配整体式的板柱结构，还有整体预应力装配式的板柱结构。,2、框架剪力墙结构 为了增加建筑的刚度，需增设一些刚度较大的 剪力墙来代替部分框架，使水平荷载的大部分由剪力墙来承担，用以提高结构抵抗水平位移的能力，而框架主要承担竖向荷载。这样就产生了框架剪力墙结构体系。3、剪力墙结构 随着房屋层数和高度的进一步增加，需要设置剪力墙数量越来越多来抵抗水平荷载，就形成了剪力墙体系。4、筒体结构 当房屋由高层向超高层发展时，其结构体系从平面结构向空间结构发展，就形成了筒体结构。筒体结构就是在房屋中设置刚性筒体以抵抗水平力。,筒体结构，就是在房屋中设置刚性筒体以抵抗水平力。它利用房屋中的电梯井、楼梯间、管道间以及服务间等作为核心筒体，也可以利用四周外墙作为外筒体。有单筒体系和筒中筒体系。筒体常与框架结合在一起，水平荷载有筒体承受，框架主要承受竖向荷载，它在建筑布置和使用方面都比较灵活，时超高层建筑结构的一种较好体系。此类结构施工时，筒体部分可利用大模板或滑升模板施工，框架部分可用滑模或工具式模板现浇，楼面则用台模、定型组合式模板或永久模板浇筑。高层建筑施工特点是：基础埋置深度大，垂直运输量大，浇筑钢筋混凝土工程是高层建筑施工的主导工程。,第二节 施工机具 高层建筑施工垂直运输量大，因此高层建筑的施工速度在一定程度上取决于施工所需物料的垂直运输速度。因此，施工机具的正确选择和使用非常重要。在选择施工机具时，要考虑以下几方面：1）运输能力满足规定工期的要求。2）机械费用低。高层建筑施工中机械费用较高，在选择机械类型和配套时，应力求降低机械费用。3）综合经济效益好。一、塔式起重机二、施工电梯 施工电梯是安装于高层建筑物外部，供运送施工人员和建筑器材的垂直提升机械，是高层建筑施工中最繁忙的一种机械，已被公认为高层建筑施工中不可缺少的关键设备之一。,施工电梯分为齿轮驱动和钢丝绳驱动两类。齿轮驱动又可分为单箱式和双箱式。一般载重量1t，可乘12人；重型可载重2t，可乘24人。高层建筑施工时，应根据建筑体型、建筑面积、运输量、工期及电梯价格、供货条件等选择电梯。其参数（载重量、提升速度、提升高度）要满足要求。根据我国一些高层建筑施工时施工电梯配置数量的调查，一台单笼齿轮条驱动的施工电梯，其服务面积一般为（24)104m2。外用施工电梯布置的位置，应便利人员上下和物料集散；由电梯出口到各施工处的平均距离应最近；便于安装附墙装置；接近电源，又良好的夜间照明。,三、泵送混凝土施工机械 选择混凝土泵时，应根据工程结构特点、施工组织设计要求、泵的主要技术参数及技术经济比较等进行。混凝土泵按混凝土压力高低分为高压泵与中压泵，凡混凝土压力大于7N/mm2的为高压泵小于和等于为中压泵。高压本输送距离大，单价格高，液压系统复杂，维修费用大，且需配用厚壁输送管。混凝土泵的主要技术参数有，混凝土泵的实际平均输出量和混凝土的最大输送距离。混凝土泵启动后，先送适量水进行湿润，再泵送水泥浆或1：2水泥砂浆进行润滑。泵送速度应先慢后快，逐步加速，宜使活塞以最大行程进行泵送。当泵送压力升高且不稳定、油温升高、输送管振动明显时，应查明原因，不得强行泵送。泵送完毕，应及时清洗混凝土泵和管道。,四、高层建筑施工用脚手架 高层建筑施工中，脚手架使用数量大、要求高、技术复杂，对人员安全、施工质量、施工速度和工程成本有重大影响，所以要慎重对待，需有专门的设计和计算，必须绘制脚手架施工图。高层建筑施工常用的脚手架有：扣件式钢管脚手架、碗扣式钢管脚手架、门型组合式脚手架、外挂脚手架等。1、扣件式钢管脚手架（1）构造要求 高层建筑钢管扣件脚手架的材料性能和搭拆方法与一般多层脚手架相同，但在搭设高度与立杆间距方面有限制要求：搭设高度在2030m，单根立杆纵距为1.8m；搭设高度在3040m，单根立杆纵距为1.5m；搭设高度在4050m，单根立杆纵距为1.0m。立柱必须用连墙件与建筑物连接，连墙件间距应符合表71的规定。每个连墙件抗风荷载的最大面积应小于40M2。,（2）搭设要求 为保证脚手架搭设过程中的稳定性，必须按施工组织设计中规定的搭设顺序进行搭设。脚手架必须配合施工进度进行，一次搭设高度不应超过相邻连墙件以上两步。没搭设完一步脚手架后应按规定校正立柱的垂直度、布距和排距和柱距。在地面平整、排水通畅后，铺设厚度不小于40mm、长度不少于2跨的木垫板。搭设立柱时，不同规格的钢管严禁混用。连墙件、剪刀撑、横向斜撑、抛撑都需要按构造搭设。构件规格必须与钢管外径相同。螺栓拧紧扭力矩不应小于40N.m，也不大于60N.m。在六级及六级以上大风和雾、雨、雪天应停止脚手架搭拆工作。临街搭设应有防护措施。脚手架不应在电线下方搭设。,（3）脚手架设计计算时的主要内容：1）脚手板、横向水平杆、纵向水平杆等受弯构件的强度2）轴心受压构件的稳定性3）脚手架与主体结构的连接强度4）脚手架地基基础的承载力2、外挂脚手架 外挂脚手架时一种工具式脚手架，利用穿入结构预留的孔洞中的螺栓外挂在墙面上，随着结构施工向上逐层提升，以满足结构施工的需要。待结构工程施工结束后，开始进行装饰施工时，为适应建筑物外装饰施工的需要，外挂式脚手架又随着装饰施工借助提升工具逐层下降，或从屋顶吊挂，以吊篮架子的形式为外装饰服务。因此外挂式脚手架用于高层建筑施工，经济效益十分显著。,第三节 深基坑挡土支护结构 高层建筑的基础埋深比较大，有利于增加建筑物的稳定性和充分利用地下空间、改善建筑物的功能，但是，基础埋深加大会给施工带来很多困难，尤其是在城市建筑物密集地区，很多情况不允许采用比较经济的放破开挖，而需要在人工支护条件下进行基坑开挖。支护结构一般包括挡墙和支撑（拉锚）两部分。一、挡土支护结构的计算 1、支护结构的破坏形式和计算内容 非重力式支护结构和重力式支护结构的破坏形式不同，其计算内容也不同。非重力式支护结构挡墙的破坏包括强度破坏和稳定性破坏。,强度破坏包括：（1）拉锚破坏或支撑压曲（2）支护墙底部走动（3）支护墙的平面变形过大或弯曲破坏 非重力式支护结构的稳定性破坏包括：（1）墙后土体整体滑动失稳（2）挡土墙倾覆（3）坑底隆起（4）管涌 重力式支护结构的破坏也包括强度破坏和稳定性破坏两个方面。其强度破坏只有水泥土抗剪强度不足，产生剪切破坏，为此需要验算最大剪应力处的墙身应力。其稳定性破坏包括：,（1）倾覆（2）滑移（3）土体整体滑动失稳（4）坑底隆起（5）管涌2、非重力式支护结构计算（1）支护结构承受的荷载，一般包括土压力、水压力和墙后地面荷载引起的附加荷载。（2）支护结构的强度计算 支护结构受力计算方法很多，目前常用的有“等值梁法”、“弹性曲线法”、竖向弹性地基法”和“有限元法”,二、地下连续墙 1、地下连续墙施工工艺原理 地下连续墙施工：在地面上采用专用挖槽机械设备，按一个单元槽段长度(一般68m)，沿着深基础或地下构筑物周边轴线，利用膨润土泥浆护壁开挖深槽。待开挖至设计深度并清除沉渣后，将在地面加工好的钢筋骨架用机械设备吊放入充满泥浆的沟槽内，用导管向沟槽内浇筑混凝土，待混凝土浇筑至设计标高后，一个单元槽段即施工完毕。各个单元槽段之间由特制的接头连接，形成连续的地下钢筋混凝土墙。如呈封闭状，则工程开挖土方后，地下连续墙就既可挡土又可防水，便利于地下工程和深基础施工。如将地下连续墙作为建筑的承重结构，则经济效益更好。,2、施工前的准备工作 在地下连续墙设计和施工之前，必须认真调查，以确保施工的顺利进行。调查包括施工现场情况调查和水文、地质情况调查。施工现场情况调查的主要内容包括：施工机械进入现场和进行组装的可能性、挖槽时弃土的处理和外运、给排水和供电条件、地下障碍物和相邻建筑物情况、噪声、振动与污染等公害引起的有关问题等；水文、地质情况调查的内容包括：地下水位及水位变化情况、地下水流动速度、承压水层的分布与压力大小情况，必要时对地下水的水质进行分析。3、制订施工方案 由于地下连续墙一般多用于施工条件较差的情况下，而且其施工的质量在施工期间不能用肉眼直接观察，一旦发生质量事故返工处理就比较困难，所以在施工前详细制定施工方案十分重要。地下连续墙的施工组织设计包括以下内容：,（1）工程规模和特点，水文、地质和周围情况以及其他与施工有关条件的说明。（2）挖掘机械等施工设备的选择。（3）导墙设计（4）单元槽段划分及其施工顺序（5）预埋件和地下连续墙与内部结构连接的设计和施工详细图。（6）护壁泥浆的配合比、泥浆循环管路布置、泥浆处理和管理。（7）废泥浆和土渣的处理（8）钢筋笼加工详细图，钢筋笼加工、运输和吊放所用的设备和方法。（9）混凝土配合比设计，混凝土供应和浇筑方法。（10）动力供应和供水、排水设施。（11）施工平面图布置。（12）工程施工进度计划、材料及劳动力等的供应计划。（13）安全施工措施、质量管理措施和技术组织措施,4、地下连续墙的施工工艺过程 现浇式钢筋混凝土壁板式地下连续墙，修筑导墙、泥浆制备与处理、深槽挖掘、钢筋笼制备与吊装以及混凝土浇筑，是地下连续墙的主要工序。其施工工序见教材图75。,5、地下连续墙施工（1）修筑导墙（2）泥浆护壁（3）挖深槽 1）单元槽段划分 2）挖槽机械 3）防止槽壁坍塌的措施（4）清底（5）钢筋笼加工与吊放 2）钢筋笼加工 3）钢筋笼的吊放（6）浇筑混凝土（7）槽段接头处理,三、钢板桩施工1、钢板桩打设前的准备工作 钢板桩的设置位置应便于基础施工，在基础结构边缘外并留有支、拆模板的余地。钢板桩布置的平面位置，应尽量平直整齐，避免不规则的转角，以便充分利用标准钢板桩和便于支撑。2、钢板桩打设方式选择（1）单独打入法 这种方法是从板桩墙的一角开始，逐块打设，直到工程结束。方法简便、迅速，不需要辅助支架。但是易使板桩向一侧倾斜。（2）屏风式打入法 这种方法是将1020块板桩成排插入导架内，呈屏风桩，然后分批打入。,四、土层锚杆施工 土层锚杆是一种新型的支撑受拉杆件，它一段与支护结构等连接，另一段锚固在土体中，将支护结构和其他结构所承受的荷载通过拉杆传递到处于稳定土层中的锚固体中，再由锚固体将传来的荷载分散到周围稳定的土层中。土层锚杆不仅用于临时支护，而且在永久性建筑工程中也应用广泛。（一）土层锚杆的形式与构造 土层锚杆，通常由锚头（锚具）、锚头垫座、支护结构、钻孔、防护套管、拉杆（拉索）、锚固体、锚底板（有时无）等组成。土层锚杆沿长度方向上分为自由段（非锚固段）和锚固段。,（二）土层锚杆的施工1、施工准备 在土层锚杆施工之前，一般需要做如下工作：1）必须清楚施工地区的土层分布和各土层的物理力学特性。这对于确定土层锚杆的布置和选择钻孔方法都十分重要。还需要了解地下水位及其随时间的变化情况，以及地下水中化学物质的成分和含量，以便研究对土层锚杆腐蚀的可能性和采取防腐措施。2）要查明土层锚杆施工地区的地下管线、构筑物等的位置和 情况，慎重研究土层锚杆施工对它们产生的影响。3）要研究土层锚杆施工队临近建筑物等的影响。如土层锚杆的长度超出建筑红线，还应得到有关部门和单位的批准或许可。同时也应研究附近的施工对土层锚杆施工带来的影响。4）编制土层锚杆施工组织设计。,2、钻孔 土层锚杆钻孔工艺，直接影响土层锚杆的承载能力、施工效率和整个支护工程的成本。钻孔时尽量不要扰动土体，尽量减少原来应力场的变化，不使自重应力释放。根据土质、钻孔深度和地下水情况选择机械，根据土质和钻孔机械选择钻孔方法。（1）螺旋钻孔干作业法（2）压水钻进法（3）潜钻成孔法土层锚杆的钻孔要注意达到以下要求：1）孔壁要平直2）孔壁不得坍塌和松动3）钻孔时不得使用膨润土循环泥浆护壁，,3、安放拉杆 土层锚杆用的拉杆，常用的有钢管、粗钢筋、钢丝束和钢绞线。主要根据土层锚杆的承载能力和现有材料的情况来选择。承载能力较小时，多用粗钢筋；承载能力较大时，多用钢绞线。（1）钢筋拉杆 为了增加拉杆与锚固体的握裹力需在拉杆表面设置定位器。（2）钢丝束拉杆（3）钢绞线拉杆4、压力灌浆 压力灌浆时土层锚杆施工中的一个重要工序。灌浆的作用是：形成锚固段，将锚杆固定在土层中；防止钢拉杆腐蚀；充填土层中的孔隙和裂缝。5、张拉锚固 如果是预应力锚杆还需要进行张拉锚固,第四节 上部结构施工一、升板法施工 升板法施工是就地预制，提升安装楼板、屋面板而建造钢筋混凝土板柱结构的施工方法。二、大模板施工 大模板施工，就是采用工具式大型模板，配以相应的吊装机械，以工业化生产方式在施工现场浇筑钢筋混凝土墙体。采用大模板施工，要求建筑结构设计标准化，预制构配件与大模板配套，以便能使大模板通用，提高重复使用次数，降低施工中模板的摊销费用。在建筑方面，大模板施工要求设计参数简化，开间和进深尺寸的种类要减少，而且应该符合一定得模数，层高要固定，在一个地区内墙厚也应固定，这样就为减少大模板的类型创造了条件。此外，还要求建筑物体形力求简单，尽量避免结构刚度的突变，以减少扭转、振动及应力集中。,（一）、大模板的构造及施工流程 大模板的构造由于面板材料的不同亦不完全相同，通常由面板、骨架、支撑系统和附件等组成。面板的作用是使混凝土成型，具有设计要求的外观。骨架的作用是支撑面板，保证所需的刚度，将荷载传递给穿墙螺栓等，通常由薄壁型钢、槽钢等做成横肋、竖肋组成。支撑系统包括支撑架和地脚螺丝，一块大模板至少设两个，用于调整模板的垂直度和水平标高，支撑模板使其独立。附件包括操作平台、穿墙螺栓、上下卡板、爬梯等。对于外承式大模板还包括外承架。对于高层建筑，大模板施工宜采用内横墙和内纵墙同时浇筑混凝土的施工方法，以增强结构的刚度。,（二）大模板爬升施工 爬升施工是一种特殊的大模板施工，模板随着建筑物结构施工而上升，兼具有大模板墙面平整和滑模不落地的有点，可以减少塔式起重机和其他垂直运输设备的工作。大模板爬升施工有两大类：一类仍利用塔式起重机或其他垂直运输设备将支撑在承重墙上的大模板垂直吊到上一层就位。另一类爬升模板带有自动爬升的设备，不需要塔式起重机或其他垂直运输设备吊装。自动爬升模板：1、模板组成 自动爬升模板一般由大模板、爬升支架和爬升设备三部分组成。2、工艺原理 3、适用范围,第五节 滑升模板施工 滑升模板是施工现浇混凝土工程的有效方法之一。它机械化程度高，施工速度快，建筑物的整体性好。因而在国内外得到广泛的应用。一、滑升模板的构成 滑升模板由模板系统、操作平台系统、液压提升系统以及施工精度控制与观测系统等四部分组成。（一）模板系统1、模板 模板按其材料不同有钢模板、木模板、钢木组合模板等，一般以钢模板为主。钢模板可采用22.5mm厚的钢板冷压成型，或用22.5mm厚的钢板与角钢肋条制成，角钢肋条的规格不小于 304。,2、围圈 围圈又称围檩，其作用是固定模板位置，承受模板传来的水平与垂直力。围圈分上、下两层，沿模板外侧横向布置，用以将模板与提升架连成整体。3、提升架 提升架又称千斤顶架或门架，其作用是固定围圈的位置，防止模板侧向变形，把模板系统和操作平台联成整体，承受模板和操作平台的荷载，并将荷载传递给千斤顶。（二）操作平台系统 操作平台系统主要包括：主操作平台、外挑操作平台、吊脚手架等。在施工需要时，还可设置上辅助平台。它是供材料、工具、设备堆放和施工人员进行操作的场所。,1、操作平台 操作平台既是施工人员进行施工操作的场所，也是材料、工具、设备堆放的场所。2、内外脚手架 内外吊脚手架的作用：检查混凝土质量、表面装饰以及模板的检修和拆卸等工作。吊脚手架的主要组成部分：吊杆、横梁、脚手板、防护栏杆等。（三）提升系统 提升机具系统的组成：支承杆、液压千斤顶、针形阀、油管和油路、分油器、液压控制台、油液与阀门等。是液压滑模施工的重要组成部分。1、支撑杆 支撑杆又称爬杆，一般用25mm圆钢制成，采用冷拉法事先调整，支撑杆加工长度为35米。,2、千斤顶 液压千斤顶又称穿心式液压千斤顶，其中心穿支承杆，在给千斤顶供油和回油的周期性作用下向上滑升。3、液压控制装置 由电动机带动高压油泵，将油液通过换向阀、分油器、截止阀及管路输送给各千斤顶，在不断供油回油的过程中使千斤顶的活塞不断地被压缩、复位，通过千斤顶在支承杆上爬升而使模板装置向上滑升。（四）施工精度控制系统 施工精度控制系统主要包括水平度和垂直度观测与控制装置以及通信联络设施。,二、滑升模板的施工工艺（一）模板的滑升 模板的滑升分为初试滑升、正常滑升和完成滑升三个阶段。1、模板的初试滑升阶段 2、正常滑升阶段3、模板的完成滑升阶段4、停滑措施5、模板滑升速度（1）当支承杆无失稳可能时，模板的滑升速度可按下式计算：,（2）当支撑杆受压时，按支撑杆的稳定条件控制模板的滑升速度。（3）当以施工过程中的工程结构整体稳定来控制模板的滑升速度时，应根据工程结构具体情况经计算确定。（二）阶梯形变截面壁厚的处理1、调整丝杆法2、衬模板法3、吊柱调整法4、平移提升架 加立柱法5、模板双挂钩法三、滑框倒模施工工艺 滑框倒模施工是在滑模施工工艺的基础上发展起来的。这种方法兼有滑模和倒模的优点。,