高层建筑主体结构

高层建筑主体结构施工秦佳俊广东工业大学土木与交通工程学院08级工程力学高层建筑主体结构工程施工1国内外高层建筑的发展概况2高层建筑结构的施工概述3高层建筑主体结构施工用机械设备4高层建筑主体结构的施工5高层建筑施工的安全技术高层建筑是近代经济发展和科学技术进步的产物，至今已有100余年的历史。多年来，世界上最高的高层建筑集中在美国、加拿大，直到80年代末，北美洲一直是世界高层建筑的中心。按1991年公布的排行表，在世界上最高的100座最高建筑中，美国占了78座，加拿大5座，墨西哥1座，即北美洲占了84%，成了当前世界最高建筑的中心。1国内外高层建筑的发展概况1.1我国高层建筑的发展第一阶段从新中国成立到60年代末：初步发展，20层以下的框架结构第二阶段为70年代20—30层，主要用于住宅、旅馆、办公楼1974年建成的北京饭店新楼(20层，高87.4m，是当时北京最高的建筑)1976年建成的广州白云宾馆(33层、高114.05m)广州白云宾馆：36004000800080006600030003600030006600080008000400036007000078507850230033层，112.45米，剪力墙结构，1976年建成，国内首栋百米高层。第三阶段为80年代仅19801983年所建的高层建筑就相当于1949年以来30多年中所建高层建筑的总和。深圳发展中心大厦，(43层，高165.3m，加上天线的高度共185.3m)，是我国第一座大型高层钢结构建筑。第四阶段从90年代开始（1）高层建筑兴建速度加快1990—1994年间，每年建成10层以上建筑在1000万平方米以上，占全国已建成的高层建筑的40%（2）超高层建筑的发展高层建筑的发展及层数和高度增长更快，建成了多座200米以上的高层建筑上海明天广场：60层，238m，最高的框架—剪力墙结构，98年建成。上海金茂大厦，(钢结构，88层，高420m，是我国目前最高的建筑)金茂大厦内部结构1.2国外现代高层建筑的发展第一阶段是19世纪中期以前，主要建筑材料是砖石和木材，且设计手段和施工技术的限制，欧美国家一般只能建造6层及以下的建筑。第二阶段是19世纪中期开始至20世纪50年代初1855年发明了电梯系统，使人们建造更高的建筑成为可能高层建筑已经发展到了采用钢结构，建筑物的高度越过了100m大关。第三阶段从20世界50年代开始由于在轻质高强材料、抗风抗震结构体系、施工技术及施工机械等方面都取得了很大进步以及计算机在设计中的应用，使得高层建筑飞速发展美国是世界上高层建筑最多的国家世界上最早的钢筋混凝土框架结构高层建筑，是1903年在美国辛辛那提建造的因格尔斯大楼，16层，高64m。1931年美国纽约曼哈顿建造了102层、高381m的著名的帝国大厦，它保持世界最高建筑达41年之久这一时期,虽然高层建筑有了比较大的发展,但受到设计理论和建筑材料的限制,结构材料用量较多、自重较大，且仅限于框架结构，建于非抗震区1972年在纽约建造了世界贸易中心大楼(WorldTradeCenterTowers)，110层，高402m，钢结构1974年美国在芝加哥又建成了当时世界最高的西尔斯大厦(SearsTower)，110层，高443m，钢结构。90年至今，世界上新建的最高建筑，几乎全部集中在亚洲地区；陆续建成了超过200m、300m的高层建筑。一般高度的高层建筑（80—150米）更是大量兴建21世纪，亚洲将成为新的高层建筑中心马来西亚双塔楼88层，450米，框—筒结构，1996年建成。台北101101层，508米。(1)世界高层建筑委员会1972年建议，将高层建筑划分为以下四类：第一类：916层，高度不超过50m;第二类：1725层，高度不超过75m;第三类：2640层，高度不超过100m;第四类：40层以上，高度100m以上。(2)我国对高层建筑的分类：我国《民用建筑设计通则》(JGJ37-87)中规定：10层及10层以上的民用建筑和总高度超过24m的公共建筑及综合性建筑为高层建筑。建筑高度超过100m的建筑均为超高层建筑。2高层建筑结构施工概述2.1高层建筑的定义：2.2高层建筑的结构体系与施工方法：2.2.1结构体系框架结构体系剪力墙结构体系框架—剪力墙结构体系筒中筒结构体系多筒体系框架剪力墙筒体高层建筑的基本的抗侧力单元由梁、柱构件通过结点连接组成的结构称为框架优点：建筑平面布置灵活，可形成较大空间缺点：属柔性结构，抗水平荷载、抗震性较差框架结构体系框架结构是多层房屋的主要结构形式，也是高层建筑的基本结构单元。但其H：B≯5，否则为满足强度、刚度要求，易形成肥梁胖柱。剪力墙结构体系是利用建筑物的内墙和外墙作为承重骨架构成剪力墙结构体系；一般为钢筋砼墙，H≮140mm此体系侧向刚度大，可承受较大水平、竖向荷载。缺点：平面被分隔成小开间。施工方法：大模、滑模施工框架—剪力墙结构体系框-剪结构平面布置灵活，又能较好承受水平荷载，且抗震性能良好。适用15~30层，H≯120m高层建筑。指由一个或几个筒体作为承重结构的高层建筑结构体系整个筒体如一个固定于基础上的封闭的空心悬壁梁，不仅可抵抗很大弯距，也可抵消扭距，是非常有效的抗侧力体系。建筑结构布置灵活，单位面积结构耗材少。采用滑升模板施工较为适宜。筒体体系筒中筒结构体系深圳发展中心大厦多筒结构体系成束筒高：建筑物的高度高，施工时垂直运输量大。深：基础埋置深度深，天然地基埋置深度≮1/12L；桩基≮1/15L，深基础给施工带来很大的难度。长：建筑物施工周期长。密：高层建筑的施工条件复杂。2.2.2高层建筑施工的特点3高层建筑主体结构施工用机械设备塔式起重机混凝土泵施工电梯脚手架高层建筑施工中主要是附着式（自升式）和内爬式两种要求：起重臂要长；工作速度要高且能调速；采用小车变幅臂架；改善操纵条件。选择与布置：综合考虑建筑物的高度、结构形式、构件重量、现场布置等，同时要兼顾装、拆场地和建筑结构满足锚固、爬升要求。3.1塔式起重机自升式塔式起重机内爬式塔式起重机连续完成混凝土的水平运输和垂直运输。能有效解决混凝土量巨大的基础施工以及占总垂直运输量左右的高层建筑上部结构混凝土的运输问题。3.2混凝土泵:又称人货两用电梯，是高层建筑施工设备中唯一可运送人员上下的垂直运输设备。如不采用施工电梯，高层建筑施工中的净工作时间损失将达30%左右。主要运送对象是施工人员、材料、设备和工具等。3.3施工电梯施工电梯脚手架钢管扣件式脚手架爬升式脚手架：套管式附着升降脚手架；悬挑附着升降脚手架；互爬式附着升降脚手架；导轨式附着升降脚手架脚手架方案选择原则：安全；适应性强（技术、进度满足要求）；可行、经济；合理选择（依高度、结构、装饰施工等）3.4脚手架：我国高层建筑除少数采用钢结构外，大量的仍采用造价较经济、防火性能好的钢筋混凝土作结构材料。其施工工艺大多采用了结构整体性能好，抗震能力强和造价较低的现浇结构和现浇与预制相结合的结构。这部分就要介绍高层建筑现浇钢筋混凝土结构的台模和隧道模施工及泵送4高层建筑主体结构的施工高层建筑现浇混凝土的模板工程一般可分为竖向模板和横向模板两类。竖向模板：主要指剪力墙墙体、框架柱、筒体等模板。横向模板：主要指钢筋混凝土楼盖施工用模板，除采用传统组合模板散装散拆方法外，目前高层建筑采用了各种类型的台模和隧道模施工。4.1台模和隧道模施工（1）台模由台架和面板组成，适用于高层建筑中的各种楼盖结构施工，其形状与桌相似，故称台模。台架为台模的支承系统，按其支承形式可分为立柱式、悬架式、整体式等，如下图所示。立柱式台模由面板、次梁和主梁及立柱等组成。悬架式台模不设立柱，主要由桁架、次梁、面板、活动翻转翼、垂直与水平剪力撑及配套机具组成。整体式台模由台模和柱模板两大部分组成。整个模具结构分为桁架与面板，承力柱模板、临时支撑，调节柱模伸缩装置，降模和出模机具等。(2)隧道模是可同时浇筑墙体与楼板的大型工具式模板，能沿楼面在房屋开间方向水平移动，逐间浇筑钢筋混凝土。图示隧道模由三面模板组成一节，形如隧道。隧道模可分为整体式和双拼式两种。双拼式隧道模由竖向横模板和水平向楼板模板与骨架连接而成，还有行走装置和承重装置。高层建筑液压滑升模板施工：整体性好，质量高，抗震能力强。施工工艺：滑一浇一，滑三浇一。1-千斤顶；2-高压油管；3-支承杆；4-提升架；5-上下围圈；6-模板；7-桁架；8-搁栅；9-铺板；10-外吊架；11-内吊架；12-栏杆；13-墙体；14-挑三角架4.2滑模施工滑模施工的优点：节省模板，机械化程度较高，施工速度快，建筑物的整体性好。滑模施工：沿建筑物的周边全长支设约1m高的模板，随着混凝土的浇筑，利用提升千斤顶逐步将模板提升，直至建筑物的全高，完成混凝土的浇筑成型。适用于筒壁结构、框架、框剪及剪力墙结构的现浇混凝土施工。5高层建筑施工安全技术高层建筑脚手架的搭设和拆除：支撑牢固；设安全网、防护板等。高层建筑施工的防雷保护措施：做好接地；装避雷针等高层建筑施工其他安全措施：四口（楼梯口、电梯口、垃圾口、预留洞口）设盖板；五临边（阳台边、屋面周边、井架侧边、楼层周边、斜道侧边）设双层围栏或设安全网。另要防电、消防安全等。