10高层建筑施工

本章内容：高层建筑施工特点、垂直运输设备和脚手架；高层建筑基础施工和主体结构施工等内容。重点：附着式和爬升式塔式起重机、大体积混凝土和泵送混凝土施工原理及工艺，高层建筑施工安全技术。10高层建筑施工学习要求：了解高层建筑结构体系及施工特点，高层建筑垂直运输设备和脚手架的搭设，深基坑支护结构形式、水泥土挡土桩施工和地下连续墙施工；掌握浇筑大体积混凝土产生裂缝的主要原因、防止措施和合理的施工方法；熟悉泵送混凝土施工工艺及泵送混凝土的技术要求；了解高层建筑施工的安全技术。10.1高层建筑及其施工特点10.3高层建筑基础施工10.4高层建筑结构施工10.5高层建筑施工的安全技术10.2高层建筑运输设备与脚手架End本章内容高层建筑：指10层以上的住宅及总高度超过24m的公共建筑和综合建筑。高层建筑结构按使用材料划分，主要有钢筋混凝土结构、钢结构、钢-钢筋混凝土组合结构，以钢筋混凝土结构在高层建筑中的应用最为广泛。高层建筑按结构体系划分，有框架体系、剪力墙体系、框架-剪力墙体系和筒体体系(图10.1)。10.1高层建筑及其施工特点（1）框架体系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。10.1.1高层建筑的结构体系（2）剪力墙体系剪力墙体系是建筑物的内外纵横墙除了承受竖向荷载外，还要承受由水平荷载所引起的弯矩。它承受水平荷载的能力较框架结构强，刚度大，水平位移小，现已成为高层住宅建筑的主体，建筑高度可达150m。但由于承重剪力墙过多，限制了建筑平面的灵活布置。（3）框架－剪力墙体系框架－剪力墙体系兼有框架和剪力墙体系的优点。它是在框架结构平面中的适当部位设置钢筋混凝土墙，常用楼梯间、电梯间墙体作为剪力墙而形成框架－剪力墙体系。它具有平面布置灵活，能较好地承受水平荷载，且抗震性能好的特点，适用于15～30层的高层建筑结构。（4）筒体体系是框架和剪力墙结构发展而成的空间体系，由若干片纵横交错的框架或剪力墙与楼板连接围成的筒状结构。根据其平面布置、组成数量的不同，又可分为框架－筒体、筒中筒、组合筒三种体系。筒体结构在抵抗水平力方面具有良好的刚度，并能形成较大的空间，且建筑平面布置灵活。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10.1.2高层建筑施工的特点垂直运输设备是高层建筑机械化施工的主导机械，担负着大量的建筑材料、施工设备和施工人员垂直运输任务。目前，我国高层建筑结构施工用垂直运输设备主要有：塔式起重机、混凝土泵和施工电梯。10.2高层建筑运输设备与脚手架（1）塔式起重机的选择原则塔吊参数应满足施工要求对塔吊各主要参数应逐项检查，务使所选用塔吊的幅度、起重量、起塔吊的生产效率应满足施工进度要求；10.2.1塔式起重机10.2.1.1塔式起重机的选择充分利用现有机械设备，充分发挥塔吊效能，做到台班费用最省，选用塔吊要适应施工现场环境要求，便于进场安装、架设和拆除、退场。（2）塔式起重机选择步骤根据高层建筑的体型、平面尺寸及标准层面积，确定塔吊应具备的幅度及吊钩高度参数；根据建筑构件尺寸及质量，确定塔吊起重量和额定起重力矩参数；依据上述参数确定塔吊的型号。根据施工方法、施工工艺、现场条件及设计要求，根据计划进度、施工流水段划分及工程量和吊次的计算，确定塔吊配置台数、安装位置及轨道基础走向。（3）注意事项在确定塔吊形式及高度时，应考虑塔身的锚固点与建筑物的位置；塔臂的平衡臂是否影响臂架正常回多台塔吊作业条件下，务使彼此互不干扰，处理好塔吊安装时，应保证顶升套架及锚固环的安装位置正确；同时考虑外脚架的搭设形式与挑出建筑物的距离，以免与下回转塔吊转台尾部回转时相撞。根据施工经验，下旋轨道塔式起重机用于15层以下的高层建筑；15层以上的高层建筑常选用附着式塔式起重机；30层以上的高层建筑优先考虑采用爬升式塔式起重机。10.2.1.2附着式塔式起重机和爬升式塔式起重机（1）附着式塔式起重机附着式塔式起重机的塔身固定安装在建筑物外侧的钢筋混凝土基础上，随着塔身的升高，每隔20m左右用一套锚固装置与高层建筑结构相连接，以保证塔身的刚度和稳定。一般高度为70~100m，特点是适合狭窄工地施工。附着式塔吊的锚固装置由套在塔身上的锚固环、附着杆及固定在建筑结构上的锚固支座构成(图10.2)。锚固环必须装设在塔身标准节对接处，或设置在水平腹杆断面处；锚固环必须牢固，紧紧地箍紧塔身结构，不得松脱。建筑物上的锚固支座可安装在柱上或埋设在现浇混凝土墙板内，锚固点应紧靠楼板，其距离以不大于20cm为宜。附着式塔吊锚固装置的安装与拆卸必须遵守有关安全操作规程的规定，在施工时应特别注意以下几点：安装和固定附着杆时，必须用经纬仪对塔身结构的垂直度进行检查。在塔式起重机使用过程中，应经常对锚固装置各个部位及连接件进行检查，如有松动或短缺，应立即加以紧固或补齐。降落塔身与拆除附着杆系应同步进行，严禁先期拆卸附着杆，再逐节拆卸塔身，以免大风造成塔身扭曲倒毁事故。（2）爬升式塔式起重机爬升式塔式起重机特别适宜于超高层建筑结构施工。它通过电梯或楼板预留开孔的空间进行爬升，一次可以爬升一层或二层楼；来自塔吊上部的荷载，通过支承系统和楔紧装置传给楼板结根据爬升孔的尺寸和建筑结构特点，确定楼板开通过变幅小车，使塔吊起重臂和平衡臂方向平衡，以便塔身平稳爬升；爬升时，起重臂的指向应与风速达5爬升式起重机进行爬升作业时，应注意以下事项：爬升过程中如有异常响声或出现故障，必须立即停机检查，故障未经排除不得继续爬升爬升到要求的楼层后，应立即伸出塔身底座的支腿并锚固，并通过爬升框架支承塔吊传爬升作业完成后，必须经过周密检查，确认无异常后，方可投入正式使用。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。施工电梯主要有两种，即单笼式和双笼式。一般载重量1t，可乘12人；重型可载重2t，可乘24人。10.2.2施工电梯为使施工电梯充分发挥效能，其安装位置应满足：便于施工人员和物料的集散；便于安装和设置附严格对人货电梯运输的组织与管理。采取施工楼层相对集中，增加作业班次，白天运送人员为主、晚上以运送材料为主等措施，缓解高峰时的运输矛盾。（1）钢管扣件脚手架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20~30m，单根立杆纵距为1.8m；搭设高度在30~40m，单根立杆纵距为1.5m；搭设高度在40~50m，单根立杆纵距为1.0m。10.2.3高层建筑施工用脚手架10.2.3.1外墙脚手架钢管扣件脚手架的搭设高度大于30m时，应采用钢制可调节连接杆，承受拉力要求不低于6.8kN，并与高层建筑物连接，按下列要求施工：按垂直方向每隔3.6m，水平方向每隔5.4m设置一道按上述位置，在施工中将预埋件埋置在混凝土柱墙、圈梁内，且预埋件应保持上下垂直一线；连墙杆尽量靠近小横杆与立杆的连接处，但不应将小横杆作连墙杆。(2)悬挑式外脚手架是利用建筑结构外边缘向外伸出的悬挑结构作支承的脚手架。其关键是悬挑结构必须有足够的强度、刚度和稳定性，±0以下结构工程不能及时回填土，而主体结构必高层建筑主体结构四周有裙房，脚手架不能支承超高建筑施工时，脚手架搭设高度超过了容许搭设高度，因此将整个脚手架按允许搭设高度分成若干段，每段脚手架支承在建筑结构向外悬挑的结构上。将脚手架吊篮的悬挂点固定在建筑物顶部的悬挑装置上，由卷扬机驱动，通过滑轮组和钢丝绳，可使吊篮在建筑物外侧升降，除进行外墙装饰作业外，还能进行建筑设备的安装及外墙清洗等作业。吊篮脚手架一般由吊篮、支承设施、吊索、滑轮组、升降设备和安全装置组成。支承设施有两种，一种为由固定挑梁和平衡重组成的支承设施；另一种为可以纵向移动的支承设施。升降设备为电动驱动机构。10.2.3.2吊篮脚手架高层建筑常用的基础结构可分为片筏基础、箱形基础、桩基础和复合基础。高层建筑的基础因地基承载力、抗震稳定和功能要求，一般埋置深度较大，且有地下结构。当基础埋置深度不大，地基土质条件好，且周围有足够的空地时，可采用放坡方法开挖。放坡开挖基坑比较经济，但必须进行边坡稳定性验算。在场地狭窄地区，基础工程周围没有足够的空地，又不允许进行放坡时，则采用挡土支护措施。10.3高层建筑基础施工（1）悬臂式护坡桩(无锚板桩)对于粘土、砂土及地下水位较低的地基，用桩锤将工字钢桩打入土中，嵌入土层足够的深度保持稳定，其顶端设有支撑或锚杆，开挖时在桩间加插横板以挡土。10.3.1支护结构（2）支撑(拉锚)护坡桩基坑开挖较深施工时，在基坑附近的土体稳定区内先打设锚桩，然后开挖基坑1m左右装上横撑(围檩)，在护坡桩背面挖沟槽拉上锚杆，其一端与挡土桩上的围檩(墙)连接，另一端与锚桩(锚梁)连接，用花篮螺栓连接并拉紧固定在锚桩上，基坑则可继续挖土至设计深度，如图10.3(a)所示。支护护坡桩基坑附近无法拉锚时，或在地质较差、不宜采用锚杆支护的软土地区，可在基坑内进行支撑，支撑一般采用型钢或钢管制成。支撑主要支顶挡土结构，以克服水土所产生的侧压力。支撑形式可分为水平支撑和斜向支撑。水平支撑见图10.3（b),斜向支撑见图10.3(c)。（3）土层锚杆土层锚杆：将受拉杆件的一端(锚固段)固定在边坡或地基的土层中，另一端与护壁桩(墙)连接，用以承受土压力，防止土壁坍塌或滑坡，如图10.4所示。（1）深层搅拌水泥土挡土桩施工深层搅拌水泥土挡土桩：利用水泥作固化剂，将土与水泥强制拌和，使土硬结形成具有一定强度和遇水稳定的水泥土加固桩。深层搅拌水泥土挡土桩施工流程见图10.5所示。若将深层水泥土单桩相互搭接施工，即形成重力坝式挡土墙。常见的布置形式有：连续壁状挡土墙、格栅式挡土墙。(图10.6)10.3.2常用护坡桩施工（2）钢筋混凝土护坡桩钢筋混凝土护坡桩分为预制钢筋混凝土板桩和现浇钢预制钢筋混凝土护坡桩施工时，沿着基坑四周的位置上，逐块连续将板桩打入土中，然后在桩的上口浇筑钢筋混凝土锁口梁，用以增加板桩的整体刚度。现浇钢筋混凝土护坡桩，按平面布置的组合形式不同，有单桩疏排、单桩密排和双排桩，见图10.7所示。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6~8m)，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。地下连续墙施工过程主要划分为三个阶段：准备工作阶段、成槽阶段和浇筑混凝土阶段。地下连续墙按单元槽段逐段施工，每段施工程序如图10.8所示。10.3.3地下连续墙施工（1）地下连续墙挖槽机械设备的选择挖槽机械设备主要是深槽挖掘机、泥浆制备搅拌机及处理机具。地下连续墙挖掘机械有多头钻、挖掘机及抓斗式挖掘机，如图10.9所示。（2）为了保证挖槽竖直并防止机械碰撞槽壁，成槽施工之前，在地下连续墙设计的纵轴线位置上开挖导沟，在沟的两侧浇筑混凝土或钢筋混凝土导墙。导墙断面形式见图10.10所示。10.3.3.1准备工作（3地下连续墙施工是利用泥浆护壁成槽。泥浆的作用是维持直立槽壁面的稳定性，利用泥浆循环携带出挖掘土渣，同时泥浆还能降低钻具温度，减少磨损。通常用机械将膨润土搅拌成泥浆；控制泥浆性能的指标有密度、粘度、失水量和泥皮性质。地下连续墙施工单元槽段的长度，既是进行一次挖掘槽段的长度，也是浇筑混凝土的长度。划分单元槽段时，还应考虑槽段之间的接头位置，以保证地下连续墙的整体性。开挖前，将导沟内施工垃圾清除干净，注入符合要求的泥浆。10.3.3.2成槽施工机械挖掘成槽时应注意以下事项：钻机钻进速度应与吸渣、供应泥浆的能力相适应。钻进过程中，应使护壁泥浆不低于规定的高度；对有承压力及渗漏水的地层，应加强泥浆性能指标的调整，以防止大量水进入槽内危及槽壁安全。成槽应连续进行。成槽后将槽底残渣清除干净，即可安放钢筋笼。地下连续墙