高层建筑施工--高等教育出版社本科教材

高层建筑施工（2016.01出版）高等教育出版社主编：杨国立土建类应用型本科教材（集成课件、施工视频、动画）课件索要联系方式：[e-mail]第一章概述1.1高层建筑的发展1.2高层建筑施工技术的发展1.联合国科教文组织高层建筑划分标准在世界各国高层建筑及超高层建筑都没有固定的划分标准，联合国科教文组织所属的世界高层建筑委员会1972年建议按高层建筑的层数和高度分为四类：第一类：9～16层(最高到50m)；第二类：17～25层(最高到75m)；第三类：26～40层(最高到100m)；第四类：40层以上(即超高层建筑)。1.1高层建筑的发展1.1.1高层建筑的定义2.我国高层建筑划分标准1980年10月1日试行的《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规定》(JGJ3-79)中，第一章第3条：“本规定适用于八层及八层以上的高层民用建筑…”。自1983年6月1日开始试行的国家标准《高层民用建筑设计防火规范》(GBJ45-82)第1.0.3条规定适用于十层及十层以上的住宅建筑和建筑高度超过24m的其他民用建筑。由1987年10月1日开始试行的部标准《民用建筑设计通则》(JGJ37-87)第1.0.5条又进一步明确按民用建筑层数划分：1、住宅建筑按层数划分为：1～3层为低层；4～6层为多层；7～9层为中高层；10层以上为高层。2、公共建筑及综合性建筑高度超过24m者为高层(不包括高度超过24m单层主体建筑)。3、建筑物高度超过100m时，不论住宅或公共建筑均为超高层。现行高层建筑规定2011年10月1日开始执行的《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)第1.0.2条中规定：本规程适用于10层及10层以上或房屋高度超过28m住宅建筑以及房屋高度大于24m的其他高层民用建筑混凝土结构。1.1.2高层建筑的发展公元523年建于河南登封县的嵩岳寺塔(图1.1.1)，10层高41m，为砖砌单筒体结构。公元704年西安大雁塔(图1.1.2)，7层高64m。公元1055年建于河北定县的料敌塔(图1.1.3)，11层，高67m。这些筒体结构，刚度很大，有利于抵抗水平风载和地震水平力，结构体系合理，体现了我国古代能工巧匠高超的建筑技术水平。1.1.2高层建筑的发展公元523年建于河南登封县的嵩岳寺塔(图1.1.1)，10层高41m，为砖砌单筒体结构。公元704年西安大雁塔(图1.1.2)，7层高64m。公元1055年建于河北定县的料敌塔(图1.1.3)，11层，高67m。这些筒体结构，刚度很大，有利于抵抗水平风载和地震水平力，结构体系合理，体现了我国古代能工巧匠高超的建筑技术水平。陕西应县木塔（图1.1.4），建于公元1056年，塔高67.3m，八角形，底层直径30.27m。该塔共9层，是我国保存至今的唯一木塔，也是现存最高的木结构之一。它虽经多次大地震仍完整无损，足以证明我国历史上木结构的辉煌成就。在西方古代七大建筑奇迹中，有两座是高层建筑。巴贝尔塔和亚历山大港口的灯塔。公元前338年在巴比伦城所建的巴贝尔塔（图1.1.5），塔高约90m，供王室观赏。公元前280年建于亚历山大港口的灯塔（图1.1.6），高约150m，塔身用石砌，曾耸立在港口一千多年，引导船只避免触礁。在近代高层建筑史上，西方一般把芝加哥誉为“高层建筑的故乡”-----世界第一幢近代高层建筑（芝加哥的家庭保险公司）(即1885年芝加哥的家庭保险公司HomeInsurance大楼，高55m，10层，是用铸铁柱和钢梁组成的框架结构。此大楼是由工程师詹尼设计，1931年被拆除)。直到1968年建成的广州宾馆高87m、27层，才首次超过上海国际饭店高度。我国第一栋超过100m高度的超高层建筑是1976年建成于广州的白云宾馆，高112m，33层。我国近代高层建筑起源于本世纪20年代的上海，1934年建成的上海国际饭店高82m，22层，作为国内最高建筑历时34年。进入90年代以来，我国的高层、超高层建筑技术发展迅速，其特点---------高、深、大、复杂当前世界2014年11月以前不完全统计世界上已建或在建高度在前十位的高层建筑：哈利法塔（图1.1.7a）：该塔位于阿拉伯联合酋长国迪拜境内，始建于2004年，于2010年竣工，该塔总高度828m。“迪拜大楼”内装有世界上速度最快的56部电梯，速度最高达每秒17.4米(约每小时63公里)，另外还有双层的观光升降机，每次最多可载42人。集中了多个“世界之最”，被描述为“海湾地区明珠”。该摩天大楼最吸引人的地方位于第124层的观景台。麦加钟楼的饭店群共包括7座塔，麦加钟楼主体包括662米的混凝土建筑和155米高的“克雷森特”金属尖顶，顶端是个新月标志。建筑整体高度达到817米，仅比迪拜的哈利法塔低11米。这座世界第二高建筑麦加钟楼最大的亮点在于由德国公司设计制造的巨大时钟，这个高43米，宽45米四面立体的时钟成为了世界上最大的时钟。这座时钟夜里在17公里以外都可看见，白天可在11公里至12公里外看到。麦加钟楼（图1.1.7b）：亦称为“麦加皇家钟塔饭店”，位于沙特阿拉伯王国的伊斯兰教圣城--麦加。建筑整体于2004年开工，2012年竣工开放。深圳平安国际金融中心（图1.1.7c）：“平安国际金融中心”位于深圳市中心区1号地块，即福华路和益田路交汇处西南角。本工程始建于2009年，预计2016年底竣工。“平安国际金融中心”塔楼118层，高660米；裙楼11层、高55米；地下室5层，29.8米，基坑最深为-33.3米，是国内目前最深的大型基坑。工程塔楼结构采用“巨型框架—核心筒—外伸臂”体系，裙楼采用“钢框架—剪力墙”体系。“上海中心”大厦（图1.1.7d）：“上海中心”大厦位于浦东新区陆家嘴金融贸易区，在2008年11月29日主楼桩基开工，预期2015年竣工。该楼总高度632m，人可到达的主体建筑结构高度为580m，总建筑面积达57.6万m2。“上海中心”呈螺旋造型，象征着中国和谐的文化精神，体现中国和世界的连接；内部则由九个圆柱形建筑彼此叠加构成；大厦内、外立面间形成的“空中中庭”将为人们提供聚会场所。武汉绿地中心（图1.1.7e）：武汉绿地中心位于武昌滨江商务区核心区，与汉口百年外滩隔江相望。于2011年7月份动工，预计2017年完工。2010年12月8日开建，高606米，根据初步规划，这座超高层建筑共有124层，其中地下5层，地上119层。武汉绿地中心集采众家之长，外观呈流线型，顶部尖而光滑，犹如一枚待发的导弹，在规划设计、安全防火、交通组织等方面均为世界超高层建筑技术集大成者。中国117大厦（图1.1.8a）：中国117大厦位于天津高新区，2008年9月开工，预计2016年竣工。本工程地下3层，地上117层，总设计高度在570米以上，工程由甲级写字楼为主、六星级豪华酒店、观景台、特式酒吧、精品商业、屋面空中花园及其他设施为一体的大型超高层建筑，建成后将是高新区乃至天津市极具代表性的标志性建筑。千年塔世界商业中心（图1.1.8b）：千年塔世界商业中心位于韩国的港口城市釜山。本工程2007年开工，2013年竣工。其高度为560米(1,837英尺)。该建筑的特点是三座锥形塔从一个坚固的基础层升起，从建筑物上不同的角度都能看到美丽的山海景色。世界贸易中心一号楼（图1.1.8c）：原称为自由塔，是兴建中的美国纽约新世界贸易中心的摩天大楼，将坐落于“911”袭击事件中倒塌的原世界贸易中心的旧址。该建筑于2004年7月开工，于2013年11月12日竣工。该建筑高度541.3米，1776英尺，它的高度将达到1776英尺，正好与美国建国的年份1776年相吻合。这暗示了美国要在世贸原址上重塑自由信仰的决心。它从底层往上逐渐削尖，呈消瘦的四方锥体状。它的旋转上升的结构和尖顶的设计，象征着“自由女神”像一手高举火炬的造型。台北101大厦（图1.1.8d）：被称为“台北新地标”的101大楼于1998年1月动工，于2004年12月完工。此楼高508m，28.95万m2，地上101层，地下3层有世界最大且最重的“风阻尼器”，还有两台世界最高速的电梯，从一楼到89楼，只要39秒的时间。上海环球金融中心（图1.1.8e）：上海环球金融中心地上101层，地下3层，建筑主体高度达到492.5m。本楼1997年年初首次开工；后遭1997年亚洲金融危机停工，于2003年2月工程复工，2008年8月29日竣工。上海环球金融中心是一幢以办公为主，集商贸、宾馆、观光、会议等设施于一体的综合型大厦，位于中国上海陆家嘴，比邻金茂大厦和上海中心大厦。1.1.3高层建筑的优缺点1.高层建筑的优点高层建筑占地面积小，提高土地利用率，扩大市区空地，利于城市绿化，改善卫生环境。缓解城市用地紧张的问题。可以改善城市面貌，丰富城市艺术。还具有减少市政建设投资、用垂直交通代替横向(水平)交通,以减少城市交通拥堵等明显的社会经济效益。2.高层建筑发展存在的问题(1)高楼引来“风速杀手”。(2)“热岛效应”。(3)电子屏蔽效应。(4)高楼造价和施工成本剧增，维护和管理费用也剧增。(5)安全隐患大1.2高层建筑施工技术的发展1.2.1高层建筑基础与结构体系1.基础形式多变高层建筑基础类型有：(1)钢筋砼条形基础，宽度可达2m以上，一般设在承重墙下；(2)柱下梁式基础，又有柱下条基，柱下交叉梁基础等；(3)钢筋砼柱基础，一般是独立基础；(4)片筏基础（图1.2.1），钢筋砼连续底板，又分平板式和梁板式。⑤箱形基础基础由顶板、底板和纵横墙体组成的钢筋混凝土整体结构，基础刚度很大，可减少不均匀沉降。箱基大部分为补偿式基础。参见图1-2。图1-2箱形基础⑥桩基础由桩和承台组成，承台高于地面的为高承台，低于地面的为低承台，高层中一般采用低承台，在水平力作用下，周围的土体可发挥一定的稳固作用，桩还可与筏、箱组成桩筏基础，桩箱基础等。参见图1-3，1-4。图1-3桩筏基础图1-4桩箱基础2.结构形式多变(1)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1.2.5）(2)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。1.2.2基础工程施工技术的发展在桩基运用方面，混凝土灌注桩、混凝土方桩、预应力管桩、钢桩等现浇、预制桩皆有应用。在基坑支护方面，常用的挡土结构有灌注桩、钢板桩、土钉支护、土锚支护及地下连续墙等。在深基坑施工降低地下水位方面，对于因降水而引起附近地面严重沉降的问题，也研究了防止措施。在大体积混凝土裂缝控制方面，计算理论日益完善。大体积混凝土施工规范GB50496-2009为大体积混凝土施工中裂缝的控制提供了技术保证。1.2.3主体结构施工技术的发展1.模板工程我国目前已经形成组合模板、木模板、爬升模板和滑升模板的成套工艺，组合模板方面除55系列钢模板外，还推广了肋高70、75mm的中型组合钢模板；还有55、63、70、75、78、90系列的钢框（木）胶合板，板块尺寸更大，使用更方便。还研究推广了早拆体系，大大提高了模板的周转次数。大模板工艺在剪力墙结构和筒体结构中已广泛应用，已形成“全现浇”、“内浇外挂”、“内浇外砌”成套工艺，且已向大开间建筑方向发展。2.钢筋工程钢筋技术方面，推广了钢筋对焊、电渣压力焊、气压焊以及机械连接（套筒挤压、锥螺纹和直螺纹套筒连接）。3.混凝土工程在混凝土技术方面除大力发展预拌混凝土外，近年来还推广预拌砂浆。预拌混凝土可以避免出现施工现场砂石堆放困难、混凝土搅拌噪声大、混凝土强度不稳定等问题。另外，高性能混凝土和特种混凝土得到了更广泛的应用。高性能混凝土(HighPerformanceConcrete，HPC)，以耐久性为基本要求，强化某些性能的混凝土，如补偿收缩混凝土、自密实免振混凝土等，实现高工作度、高体积稳定性和高抗渗性