浅谈高层建筑主体结构的施工特点.

辽宁省2013年度注册结构工程师

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《浅谈高层建筑主体结构的施工特点》

作业姓名:执业师编号:

工作单位:

2013年6月18日

浅谈高层建筑主体结构的施工特点

摘要:

高层建筑是城市化、工业化和科学技术发展的产物。城市工商业的迅速发展,人口的猛增,建设用地的日渐紧张,促使建筑向空中发展。而我国高层建筑大规模的建设,也标志着我国的施工技术和施工能力又上了一个新台阶。

关键词:高层建筑;主体结构;施工特点

一、高层建筑的定义

高层建筑的定义在不同的国家和地区有不同的理解,而且从不同的角度,如结构、消防和运输来看,也会得出不同的结论。

1972年召开的国际高层建筑会议确定为:

第一类高层建筑 9—16层(最高到50m;

第二类高层建筑 17—25层 (最高到75m;

第三类高层建筑26—40层 (最高到100m;

第四类高层建筑超高层建筑,40层以上(高度在100m以上。

我国《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3—2002规定,10层及10层以上或房屋高度大于24m 的建筑物为高层建筑。

二、高层建筑结构材料与结构体系

1.高层建筑结构材料

高层建筑主要以钢筋混凝土和钢材为结构材料。高层建筑按结构材料分,有钢筋混凝土结构、钢结构、钢-混凝土组合结构和混合结构等。国内高层建筑大量采用的是钢筋混凝土结构,其次是钢-混凝土组合结构和混合结构,用得最少的是钢结构。但从我国历年建造的高层建筑的结构材料看,钢结构、钢-混凝土组合结构和混合结构所占比重逐年增大,尤其

是随着国家建筑技术政策由以往限制使用钢结构转变为积极合理扩大应用钢结构,必定推动高层钢结构的快速发展。钢-混凝土组合结构和混合结构由于其优越的经济效益和结构性能,将是今后国内外高层建筑采用的主要结构形式。钢-混凝土组合结构是指在同一个结构部位采用不同的结构材料形成的结构形式,如型钢混凝土结构、钢管混凝土结构等。混合结构是指在同一座高层建筑的不同部位采用不同的结构材料形成的结构形式,如钢框架与混凝土核心筒组成的框筒结构体系等。

2.高层建筑结构体系

高层建筑按结构体系分主要有:框架结构体系、框架-剪力墙结构体系、剪力墙结构体系、框肢剪力墙

结构体系、框架-筒体结构体系和筒体结构体系等,框架结构和框架剪力墙结构体系适用于各类公共建筑,并向大柱网、扁梁(暗梁发展;剪力墙结构体系适用于高层住宅,并向大开间、少内纵墙和短肢剪力墙发展;框肢剪力墙结构体系适用于商住楼、旅馆等需要设置底部大空间的高层建筑;筒体结构体系主要用于高耸的塔形建筑,其外柱柱距逐步加大,形成框架-筒体结构体系,以满足建筑要求。框架-筒体结构和筒体结构体系由于具有良好的水平刚度,并能形成较大空间,适用于高度在100mm以上的超高层建筑。

三、高层建筑楼盖结构

高层建筑由于层数多、高度大,因此对楼盖结构要求也高。高层混凝土结构一般采用现浇混凝土楼盖结构;高层钢结构通常采用压型钢板组合楼盖结构。现浇楼盖结构按梁系

布置方式的不同,又可分为肋梁楼盖、井格梁楼盖、密肋楼盖和无梁楼盖等。随着预应力混凝土技术的不断发展,为了克服普通钢筋混凝土楼盖用料多,自重大的缺点,目前无粘结预应力混凝土楼盖正在被广泛的应用。无粘结预应力混凝土楼盖能够满足大跨度、大空间结构灵活使用的要求,不仅用于现浇框架结构,还用于大开间剪力墙结构和筒体结构等。在压型钢板与混凝土组合楼盖结构中,压型钢板既用作永久性模板,又充当楼板底面的受拉钢筋,与混凝土共同承担楼面荷载。压型钢板作为模板,可省去支模、拆摸工序,方便施工,充分发挥钢结构快速施工的特点。

四、高层建筑施工特点

1 工程量大,造价高,我国当前每栋高层建筑平均建筑面积为14620m2,相当于全部竣工工程平均每栋建筑面积3110 m2 的4.7倍,实际工程量还大于此倍数。高层建筑平均造价较全部竣工工程平均造价约贵47%~67%。

2 工期长、季节性施工(雨施、冬施不可避免我国全部竣工建筑单栋工期平均为10个月左右,高层建筑平均为2年左右。因此,必须充分利用全年时间,合理部署,才能缩短工期。

3 高空作业突出,高空作业要重点解决好材料、制品、机具设备和人员的垂直运输问题。

在施工全过程中,要认真做好高空安全保护、防火、用水、用电、通讯、临时厕所等问题,防止物体坠落打击事故。

4 基础工程施工难度大,高层建筑基础的埋深越来越大,施工复杂性日益突出,造价进一

步提高,其中深基坑支护技术已成为地基基础工程领域的一个难点、热点问题。高层建筑的基础,不论筏形基础、箱形基础,还是桩基复合基础都有较厚的钢筋混凝土底板,属于大体积混凝土结构,其施工技术和施工组织也都比一般混凝土结构复杂。因此,需认真研究深基坑开挖、支护及大体积混凝土施工技术。

5 施工用地紧张,高层建筑一般在市区施工,施工用地紧。要尽量压缩现场暂设工程,减少现场材料、制品、设备储存量,根据现场条件合理选择机械设备,充分利用工厂化、商品化成品。

6 主体结构施工技术复杂目前国内高层建筑以现浇钢筋混凝土结构为主,并逐步发展钢结构、钢-混

凝土组合结构和混合结构,因此需要着重研究各种工业化模板、钢筋连接、高性能混凝土配制与运输及钢结构安装等施工技术。

7 装饰、防水、设备要求较高为了美化街景、丰富城市面貌,高层建筑的立面处理要求高。深基础、地下室、墙面、屋面、厨房、卫生间的防水和管道冷凝水要处理好。高层建筑的设备繁多,高级装修装饰多,从施工前期就要安排好加工定货,在结构施工阶段就要提前插入装修设备施工,保证施工质量。

8 工程项目多,工种多,涉及单位多,管理复杂大型复杂的高层建筑,总、分包涉单位多,协作关系涉及许多部门,必须精心施工,加强集中管理。

9 层数多、工作面大,需进行平行流水立体交叉作业高层建筑标准层占主体工程的主要

部分,设计基本相同,便于组织逐层循环流水作业。同时高层建筑工作面大,装修设备工程可以在结构阶段较早插入,进行立体交叉作业。

高层建筑和多层建筑主体结构的施工技术有相同之处,但也有不同之处。从逐层施工的方法来看,基本相同;但从整个建筑来看,并不相同。主要原因是由高度增高而带来施工条件的差异。高层建筑的施工概括起来,要掌握好“高”、“深”、“长”、“密”四个特点。

高层建筑施工对塔式起重机的要求:1.起重臂要长高层建筑起重机标准臂长一般为30~45m,可以接长到50~60m。有的重型自升式塔式起重机的标准起重臂长80m,最长可接到95m。

工作速度要高而且能调速:起重机的提升机构普遍具有3~4种工作速度,重物提升速度超过100m/min,有的重型塔式起重机,在起吊较轻荷载时的最大提升速度可达233m/min。

混凝土输送泵:混凝土泵是用压力将混凝土拌合物沿管道输送的一种设备,它能连续完成混凝土的水平运输和垂直运输。配以布料杆或布料机,就可方便地进行混凝土浇筑。在现浇结构的高层建筑施工中,采用泵送混凝土能有效地解决混凝土量巨大的基础施工以及占总垂直运输量70%左右的高层建筑上部结构混凝土的运输问题。

悬挑式附着升降脚手架:悬挑式附着升降脚手架是目前应用较广的一种附着升降脚手架,其种类也很多,由脚手架、爬升机构和提升系统3部分组成。脚手架可用扣件式钢管脚

手架或碗扣式钢管脚手架搭设而成;爬升机构包括承力托盘、提升挑梁、导向轮及防倾覆防坠落安全装置等部件;提升系统一般使用环链式电动葫芦和控制柜,电动葫芦的额定提升荷载一般不小于70kN,提升速度一般不宜超过250mm/min。

模板现浇混凝土结构的施工工艺:1.准备工作。先设计模板组装图,标明组装顺序;组装模板;预留门、窗框的位置;埋好预埋件;弹出墙身线;在组装好的模板上刷好脱模剂;将绑扎好的纲筋放入大模板内;并检查位置是否正确。2.浇筑混凝土。浇筑前应进行检查,如发现问题,及时校正;按设计要求进行配料,以便使混凝土能达到强度要求;浇筑时每次浇筑高度为30cm~40cm。

总结:我国高层建筑在相当长的时期内是以钢筋混凝土结构为主,而高层钢筋混凝土主体结构施工最为关键的是混凝土的成型。高层混凝土主体结构施工中,模板技术主要有用于浇筑大空间水平构件的台模、密肋楼盖模壳,及用于浇筑竖向构件的大模板、滑动模板、爬升模板等。高层建筑大规模的建设必然会带来机遇。