《高层建筑施工》PPT课件

1,高层建筑施工,2,绪论,高层建筑的定义 1972 国际高层建筑会议 第一类高层建筑:916层(最高到50m); 第二类高层建筑:1725层(最高到75m); 第三类高层建筑:2640层(最高到100m); 超高层建筑: 40层以上(高度100m以上)。 民用建筑设计通则（JGJ137-87):10以上的住宅及总高度超过24m的公共建筑及综合建筑。,3,高层建筑的发展 我国古代:高塔 砖砌或木制的筒体结构 高层框架结构 国外古代:砖石承重结构 壁厚,使用空间小. 近代高层建筑:框架结构(钢、钢筋混凝土) 剪力墙、钢支撑、筒体,4,高层建筑施工技术发展 基础工程： 支护技术:钢板桩 混凝土灌注桩 地下连续墙 深层搅拌水泥土桩 土钉支护 施工工艺: 支撑形式:内部钢管支撑 外部土锚拉固 土锚杆:钻孔、灌浆、预应力张拉工艺 桩基础： 预制打入桩 混凝土灌注桩：大直径钻孔灌注桩 结构工程：大模板 、爬升模板、滑升模板 高层钢结构：,5,2. 地下水控制与基坑开挖,地下水控制 边坡稳定 基坑土方开挖,6,2.1地下水控制,为什么必须进行地下水控制? 补偿性基础 地下水位较高的软土地区 流砂 边坡失稳 地基承载力下降 降水:集水明排和井点降水 截水 回灌,7,补偿性基础(compensated foundation) 又称浮基础。在结构设计中使建筑物的重量约等于建筑位置挖去土重（包括水重）的基础。当建筑物的重量等于挖去的土重时，称“全补偿性基础”，此时土中的应力无变化；如挖去的土重只相当于建筑物的部分重量时，称“部分补偿性基础”。可减少建筑物的沉降，充分利用地下空间。由于开挖较深，施工较困难，需考虑基坑的支护结构、降低地下水、防止坑底隆起和管涌等问题。高层建筑中常用。,8,水在土中渗流的基本规律 达西定律： v=Q/A=k(H/L)=ki 一维渗流情况（图2-1） Q=k(H/L)A 渗透系数:k (m/d,cm/s)渗流/流线/层流/紊流/物理意义/透水性 渗流速度v（m/d,cm/s）:v=Q/A=k(H/L) 或v=ki 水力梯度:i=H/L 两个问题: A、L、v 适用于砂及其他较细颗粒的土中，孔隙较大时产生紊流；Ip特别大的粘土：v=k(i-i),一、地下水的基本特性,9,等压流线与流网 水在土中稳定渗流（水流情况不随时间而变，土的孔隙比和饱和度不变，流入任意单元体的水量等于自单元体流出的水量以保持平衡），地下水头值相等的点连成的面,称为“等水头面”，在平面或剖面上表现为“等水头线”（等势线，等压流线）。 由等压流线与流线所组成的网称为“流网”。等压流线与流线正交。 潜水与层间水（图2-4）P9 潜水：从地表至第一层不透水层之间含水层中所含的水。水无压力，重力水。 层间水：夹于两不透水层之间含水层中所含 的水。无压层间水和 承压层间水,10,二、动水压力和流砂,动水压力 单位体积土中土颗粒骨架所受到的压力总和。(kN/m3) GD=-T=-Wi (图2-5 动水压力原理图 P10) 流砂 产生条件: GDW 多发生在颗粒级配均匀而细的粉、细砂等砂性土中。粘土和粉质粘土、砾石均不易发生流砂。 危害：基坑泥泞、坍塌、基础滑移 防止措施：降水和防水帷幕,11,三、降低地下水的方法,轻型井点：一层降水深度不超过6m 确定井点系统的布置方式 确定基坑的计算图形面积 计算涌水量： 单井涌水量： 无压完整井： 群井涌水量 无压完整井：,12,无压非完整井： 承压完整井： 承压非完整井： 基坑的假想半径x0：对于矩形基坑a/b5时, 抽水影响半径R: 抽水影响半径深度H0:查表,13,井管数量:n=Q/q 井管平均间距: 校核y0:,14,喷射井点：820m k=0.120m/d 主要设备：喷射井管、高压水泵（或空气压缩机）和管路系统。 工作原理：图2-6、2-7 P12 井点布置：b10m双排布置；环状布置。井点间距23.5m。 井点系统的安装与使用： 施工工艺程序： 注意事项 ： 井点堵塞：原因、预防 喷射扬水器失效、井点倒灌：原因、预防 工作水压力升不高：原因、预防,15,电渗井点 在降水井点管的内侧打入金属棒（钢筋、钢管等），连以导线。以井点管为阴极，金属棒为阳极，通入直流电后，土颗粒自阴极向阳极移动，称电泳现象，使土体固结；地下水自阳极向阴极移动，称电渗现象，使软土地基易于排水。用于k0.1m/d的土层。 深井井点 在深基坑周围埋置深于基底的井管，依靠深井泵或深井潜水泵将地下水从深井内扬升到地面排出，使地下水位降至坑底以下。 适用于k较大（10250m/d）；土质为砂土、碎石土；地下水丰富、降水深（1050m）、面积大的情况。,16,真空深井泵： 设备：井管、滤头、电动机和真空泵。 也适用于低渗透性的粉砂、粉土和淤泥质粘土。降水深度达818m，降水服务范围达200m2左右。 深井井点系统设备： 深井、井管、深井泵和集水井等。 深井井点布置：200250m2 深井井点埋设与使用 施工工艺程序： 井点埋设与使用阶段的注意事项 ：,17,四、截水,截水帷幕：在基坑开挖前沿基坑四周设置隔水围护壁（亦称隔水帷幕）。 类型：水泥土搅拌桩挡墙、高压旋喷桩挡墙、地下连续墙。 作用：挡水和档土 厚度：满足防渗要求，k1.0*10-6cm/s 插入深度：l=0.2h-0.5b 侧向截水与坑内井点降水结合或侧向截水与水平封底结合。水平封底采用化学注浆或旋喷注浆法。,18,五、回灌,回灌措施包括回灌井点、回灌砂井、回灌砂沟等。 回灌井点：在降水井点与要保护的已有建（构）筑物之间打一排井点，在井点降水的同时，向土层中灌入一定数量的水，形成一道隔水帷幕，使井点降水的影响半径不超过回灌井点的范围，从而阻止回灌井点外侧的建（构）筑物下的地下水的流失。,19,回灌井点（砂井、砂沟）布置 与降水井点的距离不宜小于6m 间距：降水井点的间距和被保护物的平面布置 回灌井点（砂井）宜进入稳定降水曲线面下1m，且位于渗透性好的土层中，过滤管的长度应大于降水井点过滤管的长度。 设置水位观测井 回灌井点（砂井、砂沟）施工要点： 埋设方法与质量要求 抽灌平衡 设置高位回灌水箱 宜采用清水 回灌井点与降水井点应协调控制,20,工程实例,上海友谊商店工程 上海友谊商店平面尺寸为68m*36m，筏基，基坑挖深近5m，相距10m处有30年代建造的5层电台大楼，亦为筏基。该处表层为厚23的褐黄色砂质粉土。施工时为防止产生流砂采用井点降水，为防止电台大楼产生过大的沉降，在电台大楼与友谊商店之间埋设了一排8m长的产生回灌井管，注水压力约0.05Mpa。结果在降水开挖基坑到基础工程完成的136d中，实测电台大楼的平均沉降只34mm，最大沉降为7mm，最小处为零，友谊商店在降水施工过程中未对电台大楼产生有害的影响，证明回灌井点是有效的。,21,2.2边坡稳定,边坡滑动失稳：边坡土体中的剪应力大于土的抗剪强度。 影响因素： 研究土体边坡稳定的两类方法： 利用弹性、塑性或弹塑性理论确定土体的应力状态；（极限分析法） 假定土体沿着一定的滑动面滑动而进行极限平衡分析。,22,瑞典圆弧滑动面条分法（Fellenius法） 将假定滑动面以上的土体分成n个垂直土条，对作用于各个土条上的力进行力和力矩平衡分析，求出在极限平衡状态下土体稳定的安全系数。K=抗滑力矩/滑动力矩（K1.0边坡稳定，K=1.0极限平衡状态，K1.0边坡失稳。）,O,Ni,Ti,Wi,23,Bishop法 考虑竖面上的法向力和切向力。 Taylor法 该法建立在总应力基础上，并假定内聚力不随深度变化。根据理论计算结果绘制成图表（稳定系数Ns、坡角），利用该图表可以分析简单边坡的稳定。 Ns=Hc/c Hc-边坡的临界高度,24,2.3深基坑土方开挖,土方开挖方案 无支护结构的基坑开挖：放坡开挖 特点：面积大，四周空旷 上海市标准基坑工程设计规程规定：开挖深度不超过4.0m的基坑，当场地允许、经验算能保证土坡稳定时，可采用放坡开挖；开挖深度不超过4.0m的基坑，有条件采用放坡开挖时，宜设置多级平台分层开挖，每级平台的宽度不宜小于1.5m。 地下水位在坑底以上，开挖前采用井点法坑外降水。 护面措施,25,有支护结构的基坑开挖：垂直开挖 盆式开挖：先挖除基坑中间部分的土方，后挖除挡墙四周土方的开挖方式。 优点：挡墙的无支撑暴露时间短，利用挡墙四周所留土堤阻止挡墙的变形。 缺点：挖土及土方外运速度较岛式开挖慢。 多用于较密支撑下的开挖。 工程实例：上海香港广场基坑开挖 图2-93 岛式开挖：保留基坑中心土体，先挖除挡墙四周土方的开挖方式。 优缺点 常用于无内撑围护开挖（如土层锚杆）或采用边桁架等大空间支撑系统的基坑开挖 。 挖土机械及土方外运,26,土方开挖注意事项 基坑开挖的时空效应 先撑后挖，严禁超挖 防止坑底隆起变形过大 防止边坡失稳 防止桩位移和倾斜 对邻近建（构）筑物及地下设施的保护 积极保护法 工程保护法 地基加固、结构补强、基础托换、隔断法、开挖期跟踪注浆、施加支撑预应力、协调施工进度,27,安全技术 基坑工程安全管理 基坑开挖安全技术,28,3 深基坑的支护结构,支护结构的选型 挡墙的选型 支撑（或拉锚）的选型 支护结构的计算 支护结构的破坏形式与计算内容 重力式支护结构计算 非重力式支护结构计算 支护结构的施工 深层搅拌水泥土桩挡墙（水泥土挡墙式支护结构） 钢板桩（板桩式挡墙） 钻孔灌注桩（排桩式挡墙） SMW工法施工（组合式） 支护结构的监测,29,深层搅拌水泥土桩 水泥土墙式 高压旋喷桩 钢板桩 板桩式 钢筋混凝土板桩 型钢横挡板 钢管桩、预制钢筋混凝土桩 排桩式 钻孔灌注桩 支护结构 排桩与板墙式 挖孔灌注桩 体系 现浇地下连续墙 板墙式 预制装配式地下连续墙 SMW工法 组合式 高应力区加筋水泥土墙 土钉墙 边坡稳定式 喷锚支护 逆作拱墙式,30,3.1支护结构的选型,挡墙的选型 钢板桩 钢筋混凝土板桩 钻孔灌注桩挡墙 H型钢支柱、木挡板支护挡墙 地下连续墙 深层搅拌水泥土桩挡墙（重力式挡墙） 旋喷桩挡墙（重力式挡墙） 土钉墙,31,支撑（拉锚）的选型 基坑内支撑和基坑外拉锚 内支撑： 钢结构支撑 钢管支撑 H型钢支撑 钢筋混凝土支撑,32,3.2支护结构的计算,重力式支护结构 强度破坏： 稳定性破坏： 倾覆 滑移 土体整体滑动失稳 坑底隆起 管涌,非重力式支护结构 强度破坏： 拉锚破坏或支撑压曲 支护墙底部走动 支护墙的平面变形过大或弯曲破坏 稳定性破坏： 墙后土体整体滑动失稳 挡墙倾覆 坑底隆起 管涌,33,破坏形式,34,破坏形式,35,非重力式支护结构计算 1.支护结构承受的荷载 土压力 Pa=Htg2(45-/2)-2c tg(45-/2) Pp=Htg2(45+/2) +2c tg(45+/2) 水压力,36,墙后地面荷载引起的附加荷载均布荷载q:e2=q tg2(45-/2)距离支护结构一定距离有均布荷载: h1=l1Htg2(45+/2) e2=q tg2(45-/2)距离支护结构一定距离有集中荷载,37,2.支护结构的强度计算 中小型工程和非粘性土：等值梁法 粘性土: (刚度较小的钢板桩、钢筋混凝土板桩） 弹性曲线法、竖向弹性地基梁法 （刚度较大的灌注桩、地下连续墙） 竖向弹性地基梁法 有限元法：电算,38,1.悬臂式钢板桩 通过试算确定埋入深度t1 将试算求得之t1增加15%，作为 实际所需的入土深度t，以确保 板桩的稳定。 通过试算求入土深度t2处剪力 为零的点g 计算最大弯矩 计算板桩截面,EA,EP,f,h,e,g,d,b,a,t2,t1,t,H,39,2.单锚（支撑）板桩 单锚浅埋板桩： ea=(H+t)Ka ep=tKp MA=0: X=0: Mmax,H,t,ep-ea,ea,(Kp-Ka),Ra,A,Ep,Ea,40,单锚深埋板桩:等值梁法 基本原理:ab梁一端固定,另一端简支,弯矩图的正负弯矩在c点转折。若将ab梁在c点切断，并于c点置一自由支承，形成ac梁，则ac梁上的弯矩将保持不变，即称ac梁为ab梁上ac段的等值梁。,t,t0,y,x,t- t0,Pa,P0,a,b,a,c,b,等值梁原理,板桩上土压力分布图,A,B,C,D,H,Pa,P0,板桩弯矩图,等值梁,41,在计算中考虑板桩墙与土的磨擦作用，将板桩墙前与墙后的被动土压力分别乘以修正系数K和K。对主动土压力则不予折减。 板桩墙前：Kp=K*Kp=Ktg(45+/2) 板桩墙后：Kp=K*Kp=Ktg(45+/2) 步骤: 计算作用于板桩上的土压力强度,并绘出土压力分布图。t0深度以下的土压力分布可暂不绘出。 计算板桩墙上土压力强度等于零的点离挖土面的距离y: Kpy=Ka(H+y)=Pb+Ka y=Pb/(Kp-Ka) 按简支梁计算等值梁的最大弯矩和两个支点的反力。 计算最小入土深度t0： t0=y+x=y+6P0/(Kp-Ka) P0 x= (Kp-Ka)x2/6 实际入土深度t=K2*t0 K2（1.11.2),42,3.多锚（支撑）板桩：太沙基皮克实测侧压力基 础上的近似方法 支撑（锚杆）的布置 等弯矩布置 等反力布置 腰梁计算： 板桩入土深度计算：盾恩近似法和等值梁法,43,P40 1.嵌固深度计算 (1)悬臂式支护结构挡墙的嵌固深度hd计算: 图2-32 (2)单支点 (3)多支点 2.内力与变形计算:各计算工况决定(图2-34) (1)悬臂式支护结构挡墙的弯矩Mc和剪力Vc的计算 (2)有支点的支护结构挡墙的弯矩Mc和剪力Vc的计算 3.结构计算: (1)内力及支点力设计值的计算 (2)截面承载力计算,44,3.支护结构的稳定验算 整体滑动失稳验算 悬臂式支护结构:条分法 单锚式支护结构:一般不验算 多层支撑(拉锚)式支护结构:一般不验算;圆弧滑动 坑底隆起验算：开挖较深的软粘土基坑时 计及墙体极限弯矩的坑底隆起验算 太沙基和派克考虑挡墙抵抗弯矩的验算基坑的方法 同时考虑c、的坑底隆起验算法 Caguot验算基坑稳定性公式,45,管涌验算 j管涌 Kj K=1.52.0 抗管涌安全系数 j =iw=h/(h+2t)w 不发生管涌的条件： Kh/(h+2t)w t (Kh w - h)/2 4.基坑周围土体变形计算,j,t/2,h,t,46,重力式支护结构计算 1.滑动稳定性验算 Kh-抗.滑动稳定安全系数,Kh1.2;基坑边长20m时, Kh1.0。 W-墙体自重（kn/m） -基底墙体与土的摩擦系数 2.倾覆稳定性验算 Kq-抗.滑动稳定安全系数,Kq1.2;基坑边长20m时, Kq1.0。 b、hp、 hA-分别为W、Ep、EA对墙趾A点的力臂。,Ep,hp,A,b,b,EA,hA,W,47,3.墙身应力验算 W1-验算截面以上部分的墙重（N） qu、c-水泥土的抗压强度（N/mm2）、内摩擦角（）、内聚力（N/mm2） 4.土体整体滑动验算：条分法 cai=ci（1-ac）+ccoi*ac Cai-第i个水泥土桩的平均内聚力（ N/mm2 ） Ci-第i个土条的内聚力（ N/mm2 ） Ccoi-水泥土桩的内聚力（ N/mm2 ） ac -置换率（单位长度内水泥土桩面积与桩墙面积之比） 5.坑底隆起和管涌验算与非支护结构相同,R,A1,B1,Oi,48,3.3支护结构施工,深层搅拌水泥土桩挡墙施工 P35 深层搅拌水泥土桩挡墙，是采用水泥作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和水泥强制搅拌形成水泥土，利用水泥和软土之间所产生的一系列物理-化学反应，使软土硬化成整体性的并有一定强度的挡土、防渗墙。 施工机具 深层搅拌机：中心管喷浆和叶片喷浆 配套机械：灰浆搅拌机、集料斗、灰浆泵。,49,施工工艺 1.定位 2.预搅下沉 3.制备水泥浆 4.提升、喷浆、搅拌 5.重复上、下搅拌 6.清洗、移位 水泥土的配合比 1无侧限抗压强度qu=5004000kn/m2， =2030，E50=（120-150）qu 2水泥掺入比aw与qu，水灰比0.450.50,减水剂,50,提高水泥土桩挡墙支护能力的措施 1.卸荷 2.加筋 3.起拱 4.挡墙变厚度 工程实例 P39,51,钢板桩施工 P49 1.常用钢板桩的种类 2.钢板桩打设前的准备工作 设置位置平面布置接缝处防渗止水 钢板桩的检验与矫正 导架安装 沉桩机械的选择 3.钢板桩的打设 打设方法的选择:单独打入法屏风打入法 图2-38 钢板桩的打设:插桩打桩(垂直度) 钢板桩的转角与封闭 4.钢板桩的拔除 拔除顺序拔除时间桩孔处理,52,5.施工实例 上海华亭宾馆主楼29层,建筑面积75611m2。持力层为淤泥质粉质粘土。 基础结构为桩基加箱形基础，主楼用500*500*44100（26m+18.1m)的长桩,裙房分别400*400*17500和400*400*13500的短桩,观光电梯井用609、=11 l=47500的钢管桩。 主楼地下室一层,埋深-6.65m,地下室底板厚1200mm,为梁板式结构.裙房地下室埋深-6.50m,底板厚500mm。观光电梯井基础埋深-8.00m-9.00m。 该工程周围有交通干道和高层建筑,场地狭小,挖深大,所以无法放坡开挖.因此,决定外围用封闭式钢板桩加以支护。靠近已有高层建筑的一面,为防止回灌井点的回灌水影响基坑的降水效果,因而采用了长12m的”拉森”式钢板桩,其他部位,分别采用了长9m的和长12m的槽钢,做为钢板桩用。钢板桩为单锚板桩,拉杆多用225,长度为16、17.5和20m,锚碇亦用槽钢。 整个工程用了716t、1910根钢板桩，总土方量为52109m3。,53,钻孔灌注桩施工 P84 1.设计中的有关要求 水下浇筑混凝土C20 间隔排列 2.施工要点,54,SMW工法施工:劲性水泥土搅拌桩法 P85 1 .SMW工法的特点和适用条件 特点:止水防渗好,占地小,工期短 支承荷载 构造简单,施工方便,成本低,工期短 适用条件:以粘土和粉细砂为主的松软地层 2.SMW工法施工 工艺流程 施工要点 (图2-67 P86),55,3.4支护结构的监测 P110,监测目的 监测项目及测点布置 监测项目 表2-8 P111 测点布置 监测设备 钢筋计: 工作原理 使用方法 土压力计 孔隙水压力计 测斜仪 监测数据的整理和报警标准,56,4.地下连续墙与逆筑法施工 P52,地下连续墙的施工工艺原理和适用范围 地下连续墙作为支护结构时的内力计算 地下连续墙的施工 逆筑法施工技术,57,4.1地下连续墙的施工工艺原理和适用范围,地下连续墙施工工艺原理 在工程开挖土方之前,用特制的挖槽机械在泥浆(又称触变泥浆、安定液、稳定液等）护壁的情况下每次开挖一定长度（一个单元槽段）的沟槽，待开挖至设计深度并清除沉淀下来的泥渣后，将在地面上加工好的钢筋骨架（一般称为钢筋笼）用起重机械吊放入充满泥浆的沟槽内，用导管向沟槽内浇筑混凝土。由于混凝土是由沟槽底部开始逐渐向上浇筑，所以随着混凝土的浇筑即将泥浆置换出来，待混凝土浇至设计标高后，一个单元槽段即施工完毕。各个单元槽段之间由特制的接头连接，形成连续的地下钢筋混凝土墙。,58,特点和适用范围 优点： 适用于各种土质 施工时振动小、噪音低 建（构）筑物密集地区施工，对邻近的结构和地下设施没有什么影响。 可在各种复杂条件下施工。 防渗性能好 可用于“逆筑法”施工,59,缺点： 弃土及废泥浆的处理问题 只作为支护结构，则造价较高 现浇的地下连续墙的墙面不够光滑 需进一步研究提高墙身接缝处抗渗、抗漏能力；提高施工精度和墙身垂直度 适用范围 在软土地区适用于开挖深度超过10m的深基坑。 在建筑物、地下设施密集地区且环境保护要求较高时施工深基坑。 用于以“逆筑法”施工的基坑支护结构与建筑物相结合的“两墙合一”。,60,4.2 地下连续墙作为支护结构时的内力计算,荷载 内力计算 沉降计算 构造处理,61,内力计算：竖向弹性地基梁基床系数法 构造处理 混凝土强度及保护层 混凝土强度不得低于C20（C25） 水泥用量不得少于370kg/m3，水灰比不大于0.6,坍落度宜为180210mm 混凝土保护层厚度不应小于70mm,临时结构40mm 接头设计 施工接头(纵向)接头:考虑因素 接头管接头箱隔板式 结构接头:预埋连接钢筋法预埋连接钢板法预埋钢筋 锥螺纹接头法,62,4.3地下连续墙的施工,施工前的准备工作 制订地下连续墙的施工方案 地下连续墙的施工工艺过程 地下连续墙的施工,63,施工前的准备工作 施工现场情况调查 有关机械进场条件 有关给排水和供电条件 基坑周边环境 建筑公害对周围的影响 水文地质和工程地质调查 制订地下连续墙的施工方案,64,地下连续墙的施工工艺过程 图2-39 地下连续墙的施工 修筑导墙 1.导墙的作用 作挡土墙 作为测量的基准 作为重物的支承 2.导墙的形式 图2-40 3.导墙施工,65,泥浆护壁 1.泥浆的作用 护壁 携渣 冷却和润滑 2.泥浆成分:制备泥浆自成泥浆半自成泥浆 膨润土泥浆 膨润土:触变性能湿涨性能胶体性能 水 外加剂:分散剂增粘剂加重剂防漏剂,66,3.泥浆质量的控制指标 相对密度 粘度 含砂量 失水量泥皮厚度 pH值 稳定性 静切力 胶体率,67,4.泥浆的制备 泥浆配合比 泥浆制备,68,5.泥浆处理 土碴的分离处理(物理再生处理) 重力沉降处理 机械处理 污染泥浆化学处理(化学再生处理),69,挖深槽 1.单元槽段的划分 设计构造要求 地质水文条件 地面荷载及相邻建筑物的影响 现有起重机的起重能力和钢筋笼的吊放方法 单位时间内混凝土的供应能力 工地上具备的泥浆池容积 混凝土导管的作用半径,70,2.挖槽机械选则 挖斗式 回转式 冲击式 3.挖槽中的注意事项 糊钻抱钻卡钻 漏浆 防止槽孔偏斜和弯曲 保持槽壁、防止槽壁坍方 泥浆 水文、地质条件 施工方面,71,清底 图2-50 钢筋笼的加工与吊放 1.钢筋笼的加工 2.钢筋笼的吊放 吊放过程中不能使钢筋笼产生不可恢复的永久变形 插入过程中不要造成槽壁坍方,72,混凝土浇筑 1.配合比设计 2.混凝土浇筑机具: 3.导管法: 插入深度 首批混凝土量计算: 浇筑速度 导管间距:浇筑有效半径和混凝土的和易性,73,4.4“逆筑法”施工技术,“逆筑法”的工艺原理及特点 工艺原理:先沿建筑为周围施工地下连续墙,在建筑物内部按柱网轴线施工少量中间支承柱,然后进行地下首层的梁板楼面结构施工.完成后同时施工地上、地下结构。待地下室大底板完成后，再进行复合柱、复合墙施工。,74,“逆筑法”的施工技术 中间支承柱施工 地下挖土 地下室楼板支模 地下结构相关节点施工 “逆筑法”施工期间的结构沉降控制 “逆筑法”施工的地下通风、用电和照明措施,75,5土层锚杆 P90,土层锚杆的发展与应用 土层锚杆的构造 土层锚杆的设计 土层锚杆的施工,76,5.1土层锚杆的发展与应用,土层锚杆（土锚）是一种新型的受拉构件，一端与支护结构等联结，另一端锚固在土体中，将支护结构和其他结构所承受的荷载（侧向的土压力、水压力以及水的浮力和风力带来的倾覆力等）通过拉杆传递到处于稳定土层中的锚固体上，再由锚固体将传来的荷载分散到周围稳定的土层中去。土层锚杆不仅用于临时结构，而且在永久性建筑工程中亦得到广泛应用。 岩石锚杆 1958 原联邦德国 非粘性土层 70年代 我国 软粘土,77,5.2土层锚杆的构造,组成：锚头、锚头垫座、支护结构、钻孔、防护套管、拉杆、锚固体、锚底板（有时无）。图2-69 土层锚杆根据主动滑动面，分为自由段lf（非锚固段）和lA锚固段。图2-70,78,5.3土层锚杆的设计,材料选择 锚杆布置 锚杆的承载力 锚杆的稳定性,79,材料选择： 钢绞线、粗钢筋 2232 高强度钢 水泥：普通硅酸盐水泥 #325以上 细骨料：粒径小于2mm的中细砂 含泥量3% 有害物质1% 土锚杆布置 土锚间距：取决于支护结构承受的荷载和每根锚杆能承受的拉力值。 土锚倾角：一般为1525，且不宜大于45。 土锚层数：取决于支护结构的截面和其承受的荷载。最上层锚杆的上面应有足够的覆土厚度。,80,土锚杆的承载力（极限抗拔力） 拉杆的极限抗拉强度；拉杆与锚固体之间的极限握裹力；锚固体与土体间的极限侧阻力。 土锚杆极限抗拔力的基本公式：图2-71 P93 土体抗剪强度z 非高压灌浆的锚杆： 高压灌浆的锚杆： 土锚杆的设计容许荷载：极限抗拔力/安全系数 安全系数受多种因素影响。 一般临时性的土锚杆采用的安全系数应不小于1.3。,81,土锚的稳定性 通常认为土锚锚固段所需的长度要满足承载力的要求，而土锚所需的总长度取决于稳定的要求。 土锚的稳定性分为整体稳定性和深部破裂面稳定性，其破坏形式如图2-72所示。 整体失稳：一般采用瑞典圆弧滑动面条分法。稳定安全系数1.5。 深部破裂面稳定：德国Kranz的简易计算法 图2-73 P95,82,Ea,G,b,a,c,Q,d,E1,E1,G,Ea,Q,-,Tmax,83,5.4土层锚杆的施工,施工前的准备工作 钻孔 安放拉杆 压力灌浆 张拉和锚固 土锚的试验,84,施工前的准备工作 充分研究设计文件、地质水文资料、环境条件 编制施工组织设计 修建施工便道及排水沟，安装临时水、电线路，保证供水、排水和供电。 认真检查锚杆原材料型号、品种、规格，核对质检单，必要时进行材料性能试验。 进行技术交底，明确设计意图和施工设计要求。 钻孔 钻孔机械的选择：回转式、螺旋、旋转冲击 钻孔方法的选择：干作业、水作业 成孔质量,85,安放拉杆 锚杆自由段的防腐和隔离 钢筋拉杆 钢丝束 钢绞线 插入锚杆时对中措施：定位器、撑筋环 压力灌浆 作用：形成锚固段、防止钢拉杆腐蚀、充填土层 中的孔隙和裂缝 灌浆液：水泥砂浆或水泥浆 灰砂比：1：11：2 ，水灰比0.380.45，水泥：#425 ，细骨料2mm 灌浆方法：一次灌浆，二次灌浆 图2-77,86,张拉和锚固 养护78天后，锚固段强度大于15Mpa并达到设计强度等级的75%以上后 张拉设备与预应力结构张拉所用设备相同，锚具选用与锚杆匹配。 张拉顺序 土锚的试验 基本试验（极限抗拔力试验）：循环加、卸荷法，最大的试验荷载不宜超过锚杆体承载力标准值的0.9倍。 验收试验：拉拔试验 最大的试验荷载取到锚杆轴向受拉承载力设计值,87,6土钉墙和喷锚 P101,土钉墙的设计与施工 喷锚的设计与施工,88,6.1土钉墙的设计与施工,土钉墙的特点和适用范围 类型：钻孔注浆型、打入型、射入型 特点 安全可靠：整体刚度和稳定性、增强土体破坏的延性 缩短基坑施工工期 施工机具简单、易于推广 经济效益较好 局限性：天然“凝聚力”、坡面无水渗出、软土不宜 适用范围：,89,土钉墙的设计 土钉墙的构造要求：P103 土钉墙的设计计算： 内容： 开挖基坑的几何尺寸设计 土钉的几何尺寸设计 土钉的抗拔力验算 土钉墙的整体稳定验算 土钉的抗拔力验算：图2-80 土钉墙的整体稳定验算：条分法 图2-81,90,土钉墙的施工 施工流程：图2-82 几个问题： 分层分段开挖：高度、长度 喷射混凝土的作业要求：混凝土配合比、分段 面层中钢筋网的铺设 ： 验收：土钉抗拔力试验、喷层厚度及外观检查,91,6.2喷锚的设计与施工,特点和适用范围 原理：图2-83 特点： 造价低 工期缩短 占用空间小 安全可靠、稳定性好 适用范围：流砂、淤泥、厚杂填土、饱和软土等 不良地质条件下的深基坑。,92,喷锚与土钉墙的不同之处： 构造 工作原理 适用范围 喷锚支护设计 方案设计的必要条件： 设计方法： 非支护条件下的边壁稳定性分析 计算确定支护的各项参数 支护条件下的边壁稳定性校核 喷锚支护施工,93,7.大体积混凝土结构施工,大体积混凝土结构的特点 混凝土裂缝 混凝土温度应力 防止混凝土温度裂缝的技术措施 大体积混凝土结构施工,94,7.1大体积混凝土结构的特点,大体积混凝土的定义 U.S.A: Japan: 新观点： 温差控制 施工：,95,7.2混凝土裂缝,裂缝的种类及产生原因 1.裂缝的种类 微观裂缝： 粘着裂缝， 水泥石裂缝， 骨料裂缝 宏观裂缝： 表面裂缝 贯穿裂缝 深层裂缝,96,2.产生原因 水泥水化热的影响 内外约束条件的影响 外界气温变化的影响 混凝土收缩的影响 混凝土塑性收缩变形 混凝土的体积变形 控制裂缝开展的基本方法 “放”的方法： “抗”的方法： “放” 、“抗”结合的方法：后浇带法，跳仓打法，水平分层间歇法,97,7.3混凝土温度应力,结构中的温度场 大体积混凝土内部的最高温度是由浇筑温度、水泥水化热引起的温升和混凝土的散热温度三部分组成；在绝热条件下，是混凝土浇筑温度与水泥水化热之和和。 混凝土的绝热最高温升计算： 混凝土的最高温升计算： 只考虑单位体积水泥用量及 混凝土浇筑温度两个主要因素 水化热实测升降温曲线,98,温度应力的计算 1.计算温度应力的基本假定 高层建筑基础工程中的大体积混凝土的特点 混凝土强度级别较高，水泥用量较大，收缩变形大； 均为配筋结构，配筋率较高，配筋对控制裂缝有利； 几何尺寸不是十分巨大，降温与收缩的共同作用是引起混凝土开裂的主要因素； 地基对混凝土底部的约束比坝基弱，地基是非刚性的； 控制裂缝的方法是依靠合理配筋、改进设计、采用合理的浇筑方案和浇筑后加强养护。 结论：均匀温差和均匀收缩 外约束力是主要的。,99,2.温度应力的计算 H/L0.20、一维约束的大体积混凝土结构 浇筑在非刚性基底上的大体积混凝土的温度应力计算公式： 考虑混凝土徐变引起的应力松弛： H/L0.20、二维约束的结构最大温度应力计算：,100,（1） Cx阻力系数，软粘土为0.010.03N/mm2 砂质粘土为0.030.06N/mm2 坚硬粘土为0.060.10N/mm2 Cx=Q/F （采用桩基时） 当桩与结构铰接时： 当桩与结构固接时：,101,（2）应力松弛系数S(t) 只考虑荷载持续时间、忽略混凝土龄期影响的松弛系数。其值见表3-2。 考虑荷载持续时间和混凝土龄期影响的松弛系数。其值见表3-3。 （3）一定龄期的混凝土弹性模量E(t) （4）结构计算温差T 混凝土各龄期收缩当量温差Ty(t)：Ty(t)=y(t) /（3-17） 混凝土各龄期水泥水化热降温温差Tm ： 查表3-8 3-9 P151 Tm= T2+(T1-T2)/2（3-9） T1:计算法（3-11） 图表法（表3-6） T2：（3-16）,102,3.最大整浇长度（伸缩缝间距）的计算 由（3-4）推出：,103,4.其他各种情况下温度应力和整浇长度的计算 （1）H/L0.20的结构：边缘干扰范围定为0.40L 图3-5 查表3-11：m 按照等效原理:用“计算墙体”的计算高度H代替H,104,（2）其他断面结构 箱形断面结构： 单孔： 双孔： 箱形断面结构的基础底板先期浇筑，侧墙和顶板后期浇筑： 单孔： 双孔： 箱形断面结构的基础和侧墙已浇筑，后期浇筑顶板：,105,7.4防止混凝土温度裂缝的技术措施,水泥品种选择和用量控制 选用中热或低热的水泥品种 充分利用混凝土的后期强度 掺加外加料 掺加外掺剂 掺加外掺料 骨料的选择 粗骨料的选择 细骨料的选择 骨料质量的要求 控制混凝土出机温度和浇筑温度 混凝土出机温度计算： 控制混凝土浇筑温度,106,加强养护，延缓混凝土降温速率 保湿、保温养护的作用： 适当材料覆盖： 蓄水养护： 热阻系数 蓄水深度： 提高混凝土的极限拉伸值：混凝土二次振捣 混凝土二次振捣的恰当时间（振动界限） 自身重力 国外：测定贯入阻力值 改进混凝土的搅拌工艺：二次投料的净浆裹石搅拌新工艺,107,改善边界约束和构造设计 合理分段浇筑 合理配筋 设置滑动层 设置应力缓和沟 设置缓冲层 避免应力集中 加强施工监测工作,108,7.5大体积混凝土结构施工,钢筋工程：数量多，直径大，分布密，上下 钢筋高差大 卡尺限位绑扎 设立支架支撑上层钢筋 模板工程： 泵送混凝土对模板侧板压力计算 按我国现行有关规范计算： 混凝土结构工程施工及验收规范取两式中的较小者 借鉴外国经验：表3-18,109,侧模及支撑 垫层浇筑后其面层不可能在同一水平面上：小方木 模板的最后校正：三道拉杆 确保模板的整体刚度：三道统长横向围檩 确保模板的安全和稳定：模板外侧另加三道支撑 混凝土工程 施工平面布置 混凝土泵车的布置 防止泵送堵塞的措施 大体积混凝土的浇筑 混凝土浇筑方法 混凝土振捣 （图3-16） 混凝土的泌水处理和表面处理 泌水处理 （图3-17） 表面处理,110,高层建筑结构施工,高层建筑脚手架工程 高层建筑施工用起重运输机械 高层现浇混凝土结构模板工程 高层建筑混凝土工程施工 钢结构高层建筑施工,111,8.高层建筑脚手架工程,悬挑式脚手架 构造 计算 实例 附着升降式脚手架 形式和工作原理 构造、安装和使用 计算 悬吊式脚手架,112,8.1悬挑式脚手架,构造：斜拉式和下撑式 图4-1 三角式挑架：图4-2 挑梁 钢底梁 小横梁 压板 定位销,113,悬挑式脚手架的计算： 钢底梁的计算：简支梁 图4-6 抗弯强度计算 4-1 抗剪强度计算 4-2 局部承压计算 4-3 整体稳定验算 4-4 挠度计算 4-5 实例,114,三角挑架的计算 内力计算： 验算挑梁拉弯强度:4-9 钢挑梁埋入验算:4-10 钢挑梁嵌固端混凝土局部承压验算:4-11 斜杆验算 强度:4-12 稳定性:4-13 斜杆焊缝验算:4-14,F,F,Nx,Ny,N,a,b,l,P,115,8.2附着升降式脚手架,形式和工作原理 套管式 整体提升式 互升降式 构造、安装和使用 构造要求： 架体结构：足够强度和刚度，构造合理 附着支承结构：安全可靠、适应与主体结构特点，防倾要求 升降动力装置：可靠 控制系统：保证同步升降 防坠安全装置：可靠 安装和使用的有关要求,116,计算 架体结构和附着支承结构按“概率极限状态设计法”计算：0SR 吊具、索具按机械设计的“容许应力设计法”计算：K 荷载： 恒载标准值 施工活荷载标准值 风荷载标准值：Wk=KzszW0 按“概率极限状态设计法”设计：4-18 4-19 吊具、索具荷载计算时：按表4-4荷载计算系数,117,材料及材料强度 钢材：Q235A 表4-5 扣件：表4-6 焊缝强度设计值：表4-7 螺栓强度设计值：表4-8 吊具、索具材料容许应力取值： 结构计算规定： 三种工况：使用、升降与坠落 材料强度设计值与容许应力值： 考虑材料强度调整系数m 表4-9 升降机构中吊具、索具的安全系数应达到6.0 设计计算包括下列项目：5,118,9.高层建筑施工用起重运输机械,塔式起重机 附着自升式 内爬式 混凝土泵 施工电梯 起重运输机械的选择 作用 组合方式 原则,119,9.1塔式起重机,附着自升式塔式起重机 基础 分离式: 整体式: 桩基础:上海博物馆 附着式塔式起重机与建筑物的拉结:超过限定自由高度 附着装置:锚固环和附着杆 附着装置的布置方式:三杆式和四杆式 图4-20,A,B,C,Fx,Fy,M,N1,N2,N3,120,内爬式塔式起重机 将塔身支撑在建筑结构的梁、板上或电梯井壁的预留孔内，利用自身装备的液压顶升系统随建筑结构的升高而逐层向上爬升。 内爬式塔式起重机的三个爬升框架分别安装在三个不同楼层上，最下面的框架用作支承底架，承受塔式起重机全部荷载并传递给建筑结构。上面两套框架用作爬升导向架和交替用作定位和支承底架。 上、下两道支承架的水平力和扭力：,121,9.2混凝土泵,输送和浇筑混凝土的机械 按工作原理分： 活塞泵和挤压泵 活塞式混凝土泵的主要组成部分是两个内由液压系统操纵的活塞混凝土缸。 两个缸通过Y型管与混凝土输送管道相连。保证混凝土泵正常工作的关键部件是控制两个混凝土缸在正确时刻由料斗中吸入混凝土和向管道中排送混凝土的分配阀。图4-23 按移动方法分：固定泵、拖式泵、混凝土泵车 图4-24 混凝土泵车：混凝土布料杆、混凝土输送管道,122,9.3施工电梯,主要用于施工人员上下楼层，运送材料和小型机具。 按驱动方式：齿轮齿条驱动式和绳轮驱动式 吊厢和塔架。 施工电梯的平面布置：结合流水段的划分 施工电梯应由专职司机操作 施工电梯的提升速度约0.6m/s。服务楼层面积约为600m2。,123,9.4起重运输机械的选择,垂直运输的作用： 起重运输机械的组合 方式：施工需要+费用高低+ 综合经济效益 塔式起重机+混凝土泵+施工电梯 塔式起重机+施工电梯 塔式起重机+快速提升机（井架起重机）+施工电梯 井架起重机+施工电梯 起重运输机械选择的原则：根据工程特点、施工条件按参合理、生产率充分满足需要和投资少、经济效益高的原则进行。 塔式起重机：起重参数、工作速度参数 塔式起重机台班工作生产率：,124,10.高层现浇混凝土结构模板工程,大型工具式模板：简化模板的安装、拆除，节省模板材料，加快工程进度。 滑升模板施工 爬升模板施工 大模板施工 楼盖结构施工用模板,125,10.1滑升模板施工,概述： 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。 滑模装置包括模板系统、操作平台系统、液压提升系统和施工精度控制系统四个部分。图4-28 工程设计上的要求： 平面布置 结构截面尺寸 结构配筋 滑模计算应考虑的荷载,126,滑模施工 滑模组装 混凝土浇筑与模板滑升 混凝土：强度、抗渗性、早期强度的增长速度 坍落度、初凝时间 混凝土浇筑：分层均匀，每层厚度，间隔时间 模板滑升： 试滑前 试滑时 正常滑升阶段 末滑阶段 滑升速度： 4-27 4-28,127,滑模施工的精度控制 水平度控制 限位卡挡法 激光自动调平控制法 垂直度控制：激光铅直仪、经纬仪 楼板施工 逐层空滑楼板并进法：逐层封闭或滑一浇一法 先滑墙体楼板跟进法 先滑墙体楼板降模施工法 滑框倒模工艺 图4-34,128,10.2爬升模板施工,爬模构造 爬模施工 爬架计算 内外墙整体爬模、无爬架爬模,129,爬模构造 模板 他图4-35 爬架：附墙架和支承架 图4-37 提升设备 葫芦 千斤顶 爬模施工 爬模组装 爬模爬升：模板爬升、爬架爬升,130,爬架的计算： 荷载：竖向荷载和水平荷载 内力： 支承架：按偏心受压的格构式构件验算整体强度、整体稳定、允许长细比、单肢稳定和缀条 图4-43 附墙架和附墙连接螺栓,131,内外墙整体爬模、无爬架爬模 内外墙整体爬模 无爬架爬模,132,10.3大模板施工,大模板的构造和形式 大模板的计算 大模板的施工,133,大模板的构造和形式 大模板的构造：面板、骨架、支撑架和附件 大模板的形式：平模、小角模、大角模、筒模 大模板的计算 荷载计算： 混凝土的侧压力：表4-16 面板计算： 仅有横肋：按连续梁计算 横肋之间焊有小肋：按双向板计算 小肋、横肋和竖肋： 单独计算小肋、横肋 与板共同工作的小肋、横肋 竖肋 大模板的自稳角验算：,134,大模板的施工 抄平放线 敷设钢筋 大模板的安装和拆除 浇筑混凝土,135,10.4楼盖结构施工用模板,利建模板体系和早期拆模体系 台模和隧道模 用预应力薄板浇筑叠合楼板 用压延型钢浇筑楼板,136,利建模板体系和早期拆模体系 利建模板体系 模板、空腹工字梁、独立钢支撑 早期拆模体系 原理：保持楼板跨度不超过2m 组成： 模板系统：模板块、托梁、升降头 支撑系统： 施工组织：升降头处混凝土的冲切强度验算 流水施工,137,台模和隧道模 组合式台模 工具式台模 悬架式台模 隧道模 用压延型钢浇筑楼板 图4-77 （简支时） （两跨或多跨时）,138,用预应力薄板浇筑叠合楼板 预应力薄板的制造、运输和堆放 制作工艺： 表面处理方法：划毛、刻凹槽、预留结合钢筋 运输：平放，垫木必须上下对准、位置紧靠吊环 堆放：垫木紧靠吊环 堆放高度不得超过10块 堆放时间不应超过23个月 堆放时支点位置 悬臂长度与两点间距之比应 在0.20.25范围内 预应力薄板的安装与叠合板浇筑,139,11.高层建筑混凝土工程施工,粗钢筋连接技术 电渣压力焊 气压焊 钢筋挤压连接 钢筋锥螺纹套管连接 混凝土泵送施工技术 混凝土泵送技术发展 混凝土拌合物的泵送性能 混凝土泵送施工,140,11.1粗钢筋连接技术,电渣压力焊(熔焊) 利用电流通过渣池产生的电阻热量将钢筋端部熔化,然后施加压力使上、下两段钢筋焊接为一体。 适用：1440mm的竖向或斜向钢筋连接 设备和材料：焊机和焊剂 工艺参数： 外观检查和强度检验 气压焊 机理 设备：氧气、乙炔瓶、加热器、加压器及钢筋卡具等 工艺过程：砂轮锯、磨光机、夹具、碳化焰、中性焰 外观检查：检查项目及标准 机械性能检验：拉伸试验或弯曲试验,141,钢筋挤压连接 钢筋径向挤压连接 适用：2040mm的带肋钢筋的连接 钢套筒： 挤压设备： 工艺过程：压接方式 工艺参数： 检验：外观检验和机械性能检验 钢筋轴向挤压连接 钢套筒、压模 挤压设备：挤压机和超高压泵站 钢筋锥螺纹套管连接,142,11.2混凝土泵送施工技术,混凝土泵送技术发展:分配阀 混凝土拌合物的泵送性能 混凝土可泵性: 原材料和配合比 坍落度 混凝土泵送施工 泵送混凝土的供应 泵送混凝土的拌制 泵送混凝土的运送,143,混凝土泵的选择和配管 混凝土泵的选择原则: 主要参数:实际平均输出量和最大输送距离 配管:尽量缩短管线长度,少用弯管和软管,144,混凝土泵送与浇筑 混凝土泵送之前检查 混凝土泵启动后 开始泵送时 正常泵送时 长时间停泵 泵送过程中 混凝土输送管堵塞时 混凝土泵送即将结束时 混凝土泵送结束时 浇筑,145,12.钢结构高层建筑施工,钢结构材料与结构构件 高层钢结构安装 结构安装前的准备工作 钢结构构件安装与校正 钢结构构件的连接施工 高层钢结构施工的安全措施,146,12.1钢结构材料与结构构件,钢结构材料 普通碳素钢、普通低合金钢、热处理合金钢 Q235（215235N/mm2）塑性和韧性都较好 16锰钢（315345N/mm2） 结构构件 柱：宽翼缘工字形截面（宽翼缘H型截面） 箱形截面、十字形截面 梁：H型截面 构件之间的连接：高强螺栓连接、焊接或混合连接,147,12.2高层钢结构安装,结构安装前的准备工作 钢构件预检和配套 预检: 计量工具和标准事先统一(钢卷尺的标准) 预检项目预检数量预检条件(中转堆场) 配套:中转堆场(作用面积) 钢柱基础检查 定位轴线检查 柱间距检查 单独柱基中心线检查 柱基地脚螺栓检查:检查内容预埋方法 基准标高实测,148,标高块设置及柱底灌浆 图4-88 钢构件现场堆放 安装机械的选择 安装流水段的划分 钢结构构件安装与校正 安装：钢柱（单机吊装与双机吊装 图4-92） 钢梁（扶手杆和扶手绳） 校正： 钢柱：先调整标高（低碳钢板垫高） 后调整位移 最后调整垂直度（激光经纬仪、丈量 法） 钢梁：,149,钢结构构件的连接施工 钢结构构件焊接工艺 高层钢结构焊接顺序：结构对称、节点对称 焊接的工艺流程：图4-96 焊接的准备工作： 焊条烘焙、气象条件检测、坡口检查、垫板和引弧板 焊接工艺：预热、焊接 焊缝质量检验： 钢结构构件高强度螺栓连接 高强度螺栓连接副 高强度螺栓连接的施工 高强度螺栓连接副的质量检查与验收,150,高层钢结构施工的安全措施 走道板 安全网 操作平台 设备平台 登高电梯 电器机械和设备均须接地 风速 防火,