2 结构体系

1高层建筑的结构体系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。高层建筑按结构类型体系划分，有框架体系、剪力墙体系、框架-剪力墙体系和筒体体系(图1.1)。图1.1高层建筑结构体系（1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钢筋混凝土基础钢筋混凝土梁钢筋混凝土柱钢筋混凝土楼板钢筋混凝土屋顶钢筋混凝土框架结构（2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。施工方法可选用大模板。（3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，常用柱之间、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，刚度较大，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。施工方法除了滑模，大模板，爬升模板都可以。框架剪力墙剪力墙剪力墙框架-剪力墙（4）筒体体系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。中筒连梁外筒框架核心筒筒中筒结构建筑核心筒结构建筑2高层建筑基础施工技术特点：基础埋置深度大，需要支护措施；用钢或钢筋混凝土材料来建造坚固的墙体；工期紧迫，运流密集，组织工作繁重；劳动安全防护问题突出。•排水措施：对地下水位较高的地区采用集水井降水或井点降水。•开挖形式：放坡和支护两种，放坡适用于基础较浅（2-4m）；支护适用于基础较深，支护形式有重力式挡土墙（适合6m埋深）、围护壁加锚杆（土体物理力学性质好，适合锚杆嵌入锚固的工程条件）、围护壁加内支撑（适用用不同土质、不同深度的基坑）等。•高层建筑施工顺序：顺作法和逆作法，见图1.1和图1.2顺作法施工步骤：（1）开挖表层土，施工围护壁顶的圈梁和第一道支撑；（2）开挖第一道支撑至第二道支撑标高处的土方，接着施工第二道支撑；（3）依次类推，开挖第n-1道支撑至第n道支撑标高处土方，施工第n道支撑；（4）开挖第n道支撑至坑底标高处土方，浇筑地板垫层和施工钢筋混凝土底板，并做好底板与围护壁的传力带；（5）拆除第n道支撑，施工第n层地下室结构，做好该层结构顶板与围护壁的传力带；（6）拆除第n-1道支撑，施工第n-1层地下室结构，做好该层结构顶板与围护壁的传力带；（7）依次类推，拆除第一道支撑，施工地下一层结构，基础地下室施工完成。图1.1顺作法施工逆作法施工步骤：（1）开挖表层土，施工地下室一层的顶板（2）开挖地下室一层的顶板至第二层顶板标高的土方，施工第二层顶板，并适时施工地下室一、二层顶板间的钢筋混凝土柱；（3）依次类推，开挖地下室第n-1层至第n层顶板标高的土方，施工地下室第n层顶板，并适时施工地下室n-1层与n层顶板间的钢筋混凝土柱；（4）开挖地下室n层顶板至坑底的土方，并在该开挖过程中于层间某合适标高处架设钢支撑，浇筑底板垫层和钢筋混凝土底板；（5）施工地下室n层顶板至地下室底板间的钢筋混凝土柱；（6）施工各层地下室外墙的内衬结构，完成全部地下室的结构施工。图1.2逆作法施工逆作方法（1）封闭式逆作法在地下一层顶板完成后，上部结构与地下工程同时进行，使工期缩短。（2）敞开式逆作法在敞开的状态下，利用较大型挖土机械对地下室土方进行开挖，待土方工程完成后，先浇筑地下室结构的墙和楼盖梁，利用其作为支护墙的水平支撑，底板和楼板则最后自下而上逐层浇筑。（3）半逆作法先放坡开挖基坑中心部位的土体，并顺做该部位的地下结构，待顶板完成而形成水平支撑后，再逆作施工周边的地下结构，上部结构也同时施工。“逆作法”施工“逆作法”的施工程序：中间支承柱和地下连续墙施工→地下室-1层挖土和浇筑其顶板、内部结构→从地下室-2层开始地下室结构和地上结构同时施工→地下室底板封底并养护至设计强度→继续进行地上结构施工，直至工程结束。（1）中间支承柱施工中间支承柱的作用:在地下室底板未浇筑之前与地下连续墙一起承受地下和地上各层的结构自重和施工荷载；在地下室底板浇筑后，与底板连接成整体，做为地下室结构的一部分，将上部结构及承受的荷载传递给地基。底板以下的中间支承柱要与底板结合成整体，多做成灌注桩形式，其长度亦不能太长，否则影响底板的受力形式，与设计的计算假定不一致；底板以上的中间支承柱的柱身，多为钢筋混凝土柱或H型钢柱，断面小而承载能力大，而且也便于与地下室的梁、柱、墙、板等连接。由于中间支承柱上部多为钢柱，下部为混凝土柱，所以，多采用灌注桩方法进行施工。在泥浆护壁下用反循环或正循环潜水电钻钻孔时，顶部要放护筒。钻孔后吊放钢管，钢管的位置要十分准确；利用导管浇筑混凝土，钢管的内径要比导管接头处的直径大50~100mm，钢管底端埋入混凝土的深度一般为1m左右，混凝土柱的顶端一般高出底板面30mm左右，混凝土浇筑完毕吊出导管。钻孔上段中的泥浆需进行固化处理，泥浆的固化处理方法，是在泥浆中掺入水泥形成自凝泥浆，使其自凝固化。水泥掺量约10%。中间支承柱亦可用套管式灌注桩成孔方法，它是边下套管、边用抓斗挖孔。由于有钢套管护壁，可用串筒浇筑混凝土，亦可用导管法浇筑，要边浇筑混凝土边上拔钢套管。在施工期间要注意观察中间支承柱的沉降和升抬的数值。（2）土方开挖进行分层开挖土方，开挖时应注意以下几点：①开挖下层土方应待上一层梁板结构混凝土强度达到设计强度的90%时才能进行；②土方开挖的高差不能太大，一般保持在1m内；③应沿支承柱四周均衡开挖，避免产生变形；④应由中间向外扩展开挖，以平衡土压力对墙体的压力；⑤开挖期间，对基坑进行监测，及时反馈信息和调整，做到信息化施工；⑥土方开挖前，对地下水位较高的地区做好坑内的降水工作。（3）地下室结构施工根据“逆筑法”的施工特点，地下室结构不论是哪种结构型式都是由上而下分层浇筑的。地下室结构的浇筑方法有两种：①利用土模浇筑梁板对于地面梁板或地下各层梁板，挖至其设计标高后，将土面整平夯实，浇筑一层厚约50mm的素混凝土(地质好抹一层砂浆亦可)，然后刷一层隔离层，即成楼板模板。对于梁模板，如土质好可用土胎模，按梁断面挖出槽穴即可，如土质较差可用模板搭设梁模板。柱头模板施工时，先把柱头处的土挖出至梁底以下500mm左右处，设置柱子的施工缝模板，柱子钢筋通穿模板向下伸出接头长度，在施工缝模板上面组立柱头模板与梁模板相连接。施工缝处的浇筑方法，国内外常用的方法有三种，即直接法、充填法和注浆法。a.直接法在施工缝下部继续浇筑混凝土时，仍然浇筑相同的混凝土，有时添加一些铝粉以减少收缩。为浇筑密实可做一假牛腿，混凝土硬化后可凿去。b.充填法在施工缝处留出充填接缝，待混凝土面处理后，再于接缝处充填膨胀混凝土或无浮浆混凝土。c.注浆法在施工缝处留出缝隙，待后浇混凝土硬化后用压力压入水泥浆充填。②利用支模方式浇筑梁板用此法施工时，先挖去地下结构一层高的土层，然后按常规方法搭设梁板模板，浇筑梁板混凝土，再向下延伸竖向结构(柱或墙板)。需解决两个问题：a.设法减少梁板支撑的沉降和结构的变形;b.解决竖向构件的上、下连接和混凝土浇筑。为了减少楼板支撑的沉降和结构变形，施工时需对土层采取措施进行临时加固。加固的方法：可以浇筑一层素混凝土，以提高土层的承载能力和减少沉降，待墙、梁浇筑完毕，开挖下层土方时随土一同挖去，这就要额外耗费一些混凝土；另一种加固方法是铺设砂垫层，上铺枕木以扩大支承面积，这样上层柱子或墙板的钢筋可插入砂垫层，以便与下层后浇筑结构的钢筋连接。由于上、下层构件的结合面在上层构件的底部，再加上地面土的沉降和刚浇筑混凝土的收缩，在结合面处易出现缝隙，故宜在结合面处的模板上预留若干压浆孔，以便用压力灌浆消除缝隙，保证构件连接处的密实性。（4）垂直运输孔洞的留设“逆作法”施工是在顶部楼盖封闭条件下进行，在进行地下各层地下室结构施工时，需进行施工设备、土方、模板、钢筋、混凝土等的上下运输，所以需预留一个或几个上下贯通的垂直运输通道。为此，在设计时就要在适当部位预留一些从地面直通地下室底层的施工孔洞。亦可利用楼梯间或无楼板处作为垂直运输孔洞。（5）地下室底板封底在底板面下20cm左右处设置一道钢筋混凝土临时支撑，然后将其四壁凿毛后浇入底板内。也可采用“中心岛法”。清理场地涂脱模剂或塑料薄膜•钢筋混凝土支撑的制作钢筋混凝土支撑的制作工序：制作底模在地模上绑扎钢筋在钢筋笼两侧架设支撑侧模浇筑混凝土并养护顺作法优点：1.施工作业面多；2.方法简单、速度快；3.支撑构架单纯；4.工期较易掌握；5.较易掌控工程质量；6.工程造价低。顺作法缺点：1.有安全支撑在，开挖受限制；2.工期长；3.适合浅开挖工程；4.城市生活干扰大；5.对周围环境破坏大。逆作法优点：1.以刚性高的地下结构体作为挡土支撑，挡土墙变位较小，周围地盘与邻房之不良影响较小，安全性较高；2.节省构台支撑之时间与费用；3.不规则基地施工较易；4.地上地下结构体同时施工，进度较快，工期短；5.地下施工，降低噪音；6.受气候影响小。逆作法缺点：1.逆打接头施工复杂；2.弃土作业有时需有特殊设备；3.垂直构件续接处理困难，特别在强度与止水性方面；4.钢柱需插入桩基，吊放钢柱困难；5.开挖至最底部若产生上举现象，对基桩会有不良影响；6.适合深开挖；7.作业环境差。顺作法适合大多1-3层地下室结构的施工，当基坑过深，或地下室层数过多时，顺作法呈不合理现象。逆作法适合于深基坑，同时一些地面需要尽快恢复交通的工程或希望施工中一边向下挖掘，一边向上建造的工程。