高層建筑主體結(jié)構(gòu)

1、高層建筑主體結(jié)構(gòu)施工秦佳俊廣東工業(yè)大學(xué)土木與交通工程學(xué)院08級(jí)工程力學(xué)高層建筑主體結(jié)構(gòu)工程施工1 國(guó)內(nèi)外高層建筑的發(fā)展概況 2 高層建筑結(jié)構(gòu)的施工概述3 高層建筑主體結(jié)構(gòu)施工用機(jī)械設(shè)備4 高層建筑主體結(jié)構(gòu)的施工5 高層建筑施工的安全技術(shù) 高層建筑是近代經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的產(chǎn)物，至今已有100余年的歷史。 多年來(lái)，世界上最高的高層建筑集中在美國(guó)、加拿大，直到80年代末，北美洲一直是世界高層建筑的中心。按1991年公布的排行表，在世界上最高的100座最高建筑中，美國(guó)占了78座，加拿大5座，墨西哥1座，即北美洲占了84%，成了當(dāng)前世界最高建筑的中心。1 國(guó)內(nèi)外高層建筑的發(fā)展概況1.1我國(guó)高層建筑

2、的發(fā)展第一階段從新中國(guó)成立到60年代末： 初步發(fā)展，20層以下的框架結(jié)構(gòu)第二階段為70年代 2030層，主要用于住宅、旅館、辦公樓 1974年建成的北京飯店新樓(20層，高87.4m，是當(dāng)時(shí)北京最高的建筑) 1976年建成的廣州白云賓館(33層、高114.05m)廣州白云賓館： 36004000800080006600030003600030006600080008000400036007000078507850230033層，112.45米，剪力墻結(jié)構(gòu)，1976年建成，國(guó)內(nèi)首棟百米高層。第三階段為80年代僅19801983年所建的高層建筑就相當(dāng)于1949年以來(lái)30多年中所建高層建筑的總和。深

3、圳發(fā)展中心大廈，(43層，高165.3m，加上天線的高度共185.3m)，是我國(guó)第一座大型高層鋼結(jié)構(gòu)建筑。第四階段從90年代開(kāi)始（1）高層建筑興建速度加快19901994年間，每年建成10層以上建筑在1000萬(wàn)平方米以上，占全國(guó)已建成的高層建筑的40%（2）超高層建筑的發(fā)展高層建筑的發(fā)展及層數(shù)和高度增長(zhǎng)更快，建成了多座200米以上的高層建筑上海明天廣場(chǎng)：60層，238m，最高的框架剪力墻結(jié)構(gòu)，98年建成。上海金茂大廈，(鋼結(jié)構(gòu)，88層，高420m，是我國(guó)目前最高的建筑)金茂大廈內(nèi)部結(jié)構(gòu)1.2 國(guó)外現(xiàn)代高層建筑的發(fā)展第一階段是19世紀(jì)中期以前，主要建筑材料是磚石和木材，且設(shè)計(jì)手段和施工技術(shù)的限制

4、，歐美國(guó)家一般只能建造6層及以下的建筑。第二階段是19世紀(jì)中期開(kāi)始至20世紀(jì)50年代初1855年發(fā)明了電梯系統(tǒng)，使人們建造更高的建筑成為可能高層建筑已經(jīng)發(fā)展到了采用鋼結(jié)構(gòu)，建筑物的高度越過(guò)了100m大關(guān)。 第三階段從20世界50年代開(kāi)始由于在輕質(zhì)高強(qiáng)材料、抗風(fēng)抗震結(jié)構(gòu)體系、施工技術(shù)及施工機(jī)械等方面都取得了很大進(jìn)步以及計(jì)算機(jī)在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，使得高層建筑飛速發(fā)展美國(guó)是世界上高層建筑最多的國(guó)家世界上最早的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)高層建筑，是1903年在美國(guó)辛辛那提建造的因格爾斯大樓，16層，高64m。1931年美國(guó)紐約曼哈頓建造了102層、高381m的著名的帝國(guó)大廈，它保持世界最高建筑達(dá)41年之久這一時(shí)期

5、,雖然高層建筑有了比較大的發(fā)展,但受到設(shè)計(jì)理論和建筑材料的限制,結(jié)構(gòu)材料用量較多、自重較大，且僅限于框架結(jié)構(gòu)，建于非抗震區(qū)1972年在紐約建造了世界貿(mào)易中心大樓(World Trade Center Towers)，110層，高402m，鋼結(jié)構(gòu)1974年美國(guó)在芝加哥又建成了當(dāng)時(shí)世界最高的西爾斯大廈(Sears Tower)，110層，高443m，鋼結(jié)構(gòu)。90年至今，世界上新建的最高建筑，幾乎全部集中在亞洲地區(qū)；陸續(xù)建成了超過(guò)200m、300m的高層建筑。一般高度的高層建筑（80150米）更是大量興建21世紀(jì)，亞洲將成為新的高層建筑中心馬來(lái)西亞雙塔樓 88層，450米，框筒結(jié)構(gòu)，1996年建成。

6、臺(tái)北101 101層，508米。(1)世界高層建筑委員會(huì)1972年建議，將高層建筑劃分為以下四類：第一類：916層，高度不超過(guò)50m;第二類：1725層，高度不超過(guò)75m;第三類：2640層，高度不超過(guò)100m;第四類：40層以上，高度100m以上。(2)我國(guó)對(duì)高層建筑的分類：我國(guó)民用建筑設(shè)計(jì)通則(JGJ37-87)中規(guī)定：10層及10層以上的民用建筑和總高度超過(guò)24m的公共建筑及綜合性建筑為高層建筑。建筑高度超過(guò)100m的建筑均為超高層建筑。2 高層建筑結(jié)構(gòu)施工概述2.1 高層建筑的定義：2.2 高層建筑的結(jié)構(gòu)體系與施工方法：2.2.1 結(jié)構(gòu)體系框架結(jié)構(gòu)體系剪力墻結(jié)構(gòu)體系框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系筒

7、中筒結(jié)構(gòu)體系多筒體系框架剪力墻筒體高層建筑的基本的抗側(cè)力單元由梁、柱構(gòu)件通過(guò)結(jié)點(diǎn)連接組成的結(jié)構(gòu)稱為框架優(yōu)點(diǎn)：建筑平面布置靈活，可形成較大空間缺點(diǎn)：屬柔性結(jié)構(gòu)，抗水平荷載、抗震性較差框架結(jié)構(gòu)體系框架結(jié)構(gòu)是多層房屋的主要結(jié)構(gòu)形式，也是高層建筑的基本結(jié)構(gòu)單元。但其H：B5，否則為滿足強(qiáng)度、剛度要求，易形成肥梁胖柱。剪力墻結(jié)構(gòu)體系是利用建筑物的內(nèi)墻和外墻作為承重骨架構(gòu)成剪力墻結(jié)構(gòu)體系；一般為鋼筋砼墻，H140mm 此體系側(cè)向剛度大，可承受較大水平、豎向荷載。缺點(diǎn)：平面被分隔成小開(kāi)間。施工方法：大模、滑模施工框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系框-剪結(jié)構(gòu)平面布置靈活，又能較好承受水平荷載，且抗震性能良好。適用1530層，

8、H120m高層建筑。指由一個(gè)或幾個(gè)筒體作為承重結(jié)構(gòu)的高層建筑結(jié)構(gòu)體系整個(gè)筒體如一個(gè)固定于基礎(chǔ)上的封閉的空心懸壁梁，不僅可抵抗很大彎距，也可抵消扭距，是非常有效的抗側(cè)力體系。建筑結(jié)構(gòu)布置靈活，單位面積結(jié)構(gòu)耗材少。采用滑升模板施工較為適宜。筒體體系筒中筒結(jié)構(gòu)體系深圳發(fā)展中心大廈多筒結(jié)構(gòu)體系成 束 筒高：建筑物的高度高，施工時(shí)垂直運(yùn)輸量大。深：基礎(chǔ)埋置深度深，天然地基埋置深度1/12L；樁基1/15L，深基礎(chǔ)給施工帶來(lái)很大的難度。長(zhǎng)：建筑物施工周期長(zhǎng)。密：高層建筑的施工條件復(fù)雜。2.2.2高層建筑施工的特點(diǎn)3高層建筑主體結(jié)構(gòu)施工用機(jī)械設(shè)備塔式起重機(jī)混凝土泵施工電梯腳手架高層建筑施工中主要是附著式（自

9、升式）和內(nèi)爬式兩種要求：起重臂要長(zhǎng)；工作速度要高且能調(diào)速；采用小車(chē)變幅臂架；改善操縱條件。選擇與布置：綜合考慮建筑物的高度、結(jié)構(gòu)形式、構(gòu)件重量、現(xiàn)場(chǎng)布置等，同時(shí)要兼顧裝、拆場(chǎng)地和建筑結(jié)構(gòu)滿足錨固、爬升要求。3.1塔式起重機(jī)自升式塔式起重機(jī)內(nèi)爬式塔式起重機(jī) 連續(xù)完成混凝土的水平運(yùn)輸和垂直運(yùn)輸。能有效解決混凝土量巨大的基礎(chǔ)施工以及占總垂直運(yùn)輸量左右的高層建筑上部結(jié)構(gòu)混凝土的運(yùn)輸問(wèn)題。3.2混凝土泵:又稱人貨兩用電梯，是高層建筑施工設(shè)備中唯一可運(yùn)送人員上下的垂直運(yùn)輸設(shè)備。如不采用施工電梯，高層建筑施工中的凈工作時(shí)間損失將達(dá)30%左右。主要運(yùn)送對(duì)象是施工人員、材料、設(shè)備和工具等。3.3施工電梯施工電梯

10、腳手架鋼管扣件式腳手架爬升式腳手架：套管式附著升降腳手架；懸挑附著升降腳手架；互爬式附著升降腳手架；導(dǎo)軌式附著升降腳手架腳手架方案選擇原則：安全；適應(yīng)性強(qiáng)（技術(shù)、進(jìn)度滿足要求）；可行、經(jīng)濟(jì)；合理選擇（依高度、結(jié)構(gòu)、裝飾施工等）3.4腳手架： 我國(guó)高層建筑除少數(shù)采用鋼結(jié)構(gòu)外，大量的仍采用造價(jià)較經(jīng)濟(jì)、防火性能好的鋼筋混凝土作結(jié)構(gòu)材料。其施工工藝大多采用了結(jié)構(gòu)整體性能好，抗震能力強(qiáng)和造價(jià)較低的現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)和現(xiàn)澆與預(yù)制相結(jié)合的結(jié)構(gòu)。這部分就要介紹高層建筑現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的臺(tái)模和隧道模施工及泵送混凝土施工。4 高層建筑主體結(jié)構(gòu)的施工 高層建筑現(xiàn)澆混凝土的模板工程一般可分為豎向模板和橫向模板兩類。 豎向模板

11、：主要指剪力墻墻體、框架柱、筒體等模板。 橫向模板：主要指鋼筋混凝土樓蓋施工用模板，除采用傳統(tǒng)組合模板散裝散拆方法外，目前高層建筑采用了各種類型的臺(tái)模和隧道模施工。 4.1 臺(tái)模和隧道模施工 （1）臺(tái)模施工 臺(tái)模由臺(tái)架和面板組成，適用于高層建筑中的各種樓蓋結(jié)構(gòu)施工，其形狀與桌相似，故稱臺(tái)模。臺(tái)架為臺(tái)模的支承系統(tǒng)，按其支承形式可分為立柱式、懸架式、整體式等，如下圖所示。 立柱式臺(tái)模由面板、次梁和主梁及立柱等組成。懸架式臺(tái)模不設(shè)立柱，主要由桁架、次梁、面板、活動(dòng)翻轉(zhuǎn)翼、垂直與水平剪力撐及配套機(jī)具組成。整體式臺(tái)模由臺(tái)模和柱模板兩大部分組成。整個(gè)模具結(jié)構(gòu)分為桁架與面板，承力柱 模板、臨時(shí)支撐，調(diào)節(jié)柱模

12、伸縮裝置，降模和出模機(jī)具等。 (2) 隧道模施工 隧道模是可同時(shí)澆筑墻體與樓板的大型工具式模板，能沿樓面在房屋開(kāi)間方向水平移動(dòng)，逐間澆筑鋼筋混凝土。 圖示隧道模由三面模板組成一節(jié)，形如隧道。隧道模可分為整體式和雙拼式兩種。 雙拼式隧道模由豎向橫模板和水平向樓板模板與骨架連接而成，還有行走裝置和承重裝置。高層建筑液壓滑升模板施工：整體性好，質(zhì)量高，抗震能力強(qiáng)。施工工藝：滑一澆一，滑三澆一。1-千斤頂；2-高壓油管；3-支承桿；4-提升架；5-上下圍圈；6-模板；7-桁架；8-擱柵；9-鋪板；10-外吊架；11-內(nèi)吊架；12-欄桿；13-墻體；14-挑三角架 4.2 滑模施工 滑模施工的優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省模板，機(jī)械化程度較高，施工速度快，建筑物的整體性好?；Ｊ┕ぃ貉亟ㄖ锏闹苓吶L(zhǎng)支設(shè)約1m高的模板，隨著混凝土的澆筑，利用提升千斤頂逐步將 模板提升，直至建筑物的全