[建筑行业课件]第3章 高层钢筋混凝土结构施工

第三章高层钢筋混凝土结构施工第一节高层建筑施工测量第二节现浇钢筋混凝土结构施工第三节装配式钢筋混凝土结构高层建筑施工 第一节高层建筑施工测量一、传统的吊线坠测量根据建筑物的设计高度决定线坠的质量，高度为50~80m以内的高层建筑施工，可采用10-12kg重的特别线坠。用0.1~1mm的钢丝为吊线。超高层建筑可采用数层为一分段垂吊控制，以克服吊线钢丝过长而不稳定的缺陷。有条件的则可以采用垂直塑料管沿垂直方向套着吊线，减少外部因素影响，效果会更理想、精度会更高。具体做法可视建筑物平面结构和竖向布置情况来确定起吊原点，架设固定吊架。一般均采用建筑物平面控制轴线平行内移，建立内控制轴线，在需要垂吊的轴线交点上方相应位置，垂准预留200mmX200mm或圆孔形吊线孔洞。吊线钢丝逐层穿过预留孔洞将内控制轴线交点向上引测到施工层面。配合普通工程经纬仪进行定位放线测量。下一页返回 第一节高层建筑施工测量二、普通经纬仪投影及双站串镜法测量一般的高层建筑，如场地较宽，四周没有其他障碍物限制，用普通工程经纬仪施测放线即可。但建筑物的高度与地面建立的平面控制桩的距离比不能小于1-0.8。可采用常规方法，将轴线投影测量到施工层面上。如果建筑物施工场地不能满足1:0.8的要求，经纬仪受仰角限制，可采用高层双站四点方向串镜测量方法(也有称正倒镜法)。利用直线方向控制建筑物主要轴线进行逐层测量放样(图3-1)，这种测量方法利用普通工程经纬仪观测，不需要投资专用设备，经济适用。上一页下一页返回 第一节高层建筑施工测量测量程序:(1)制定测量方案。(2)当高层建筑楼层逐渐升高，地面投影测量受仰角限制，一台经纬仪已不可能同时观测到A,D两点时，设置两台经纬仪于高层楼层端部，估测近于AD轴线的B、C两点，B、C两点位置可参照与建筑物外边设计尺寸，此数一般为常数，每一楼层均相同。两台仪器操作人员照准各自方向的地面A}方向目标，再倒转望远镜，相互观测B、C两测站点。此时两台仪器可能都不在AB直线上。按串镜法测量调整仪器，反复进行，逐步趋近仪器，使测站点B,C归化到与AD线段重合。B、C两点因有建筑外边参照，变量不会很大，熟练掌握串镜法的测量人员，仅调整数次即可满足要求。上一页下一页返回 第一节高层建筑施工测量(3)为了减少测量仪器的系统误差，施测中应定期严格检查校正仪器的各轴系间的儿何关系，以提高测量投点精度。(4)轴线投测到高层施工层面后，精测轴线间的正交角和距离，检验引测成果，分析精度，处理投点误差。上一页下一页返回 第一节高层建筑施工测量三、激光垂准仪测量与激光经纬仪天顶法、天底法测量高层建筑垂准测量，传统的方法是用吊线坠、普通经纬仪投影。随着科技进步，新一代的垂准测量仪器问世，以适应各种高层建筑日益增多且向造型复杂、超高层空间发展的趋势。100~300m高度的建筑已不少见。国内厂家已先后研制，引进生产激光垂准仪和激光经纬仪。利用上述设备，可进行垂准测量和天顶、天底测量(图3-2、图3-3)。上一页下一页返回 第一节高层建筑施工测量测量程序:(1)根据高层建筑的结构形式，施工方法和环境条件，与工程施工管理人员共同协商，制定出切实可行的测量方案。做好各项准备工作，在底层依据平面控制系统，建立竖向测量控制点。(2)测量工作前必须检查校正仪器，具体方法可按“测量仪器检查与校正”要求进行或送有关专职检测部门检校。(3)施工配合测量。上一页返回 第二节现浇钢筋混凝土结构施工一、模板技术现浇钢筋混凝土结构模板工程，是结构成型的一个重要组成部分，其造价约为钢筋混凝土结构工程总造价的25%~30%，总用工量的50%。因此，模板工程对于提高工程质量、加快施工速度、提高劳动生产率、降低工程成本和实现文明施工，都具有重要的影响。对全现浇高层建筑主体结构施工而言，关键在于科学、合理地选择模板体系。下一页返回 第二节现浇钢筋混凝土结构施工现浇混凝土的模板体系，一般可分为竖向模板和横向模板两类。竖向模板主要用于剪力墙墙体、框架柱、筒体等竖向结构的施工。常用的有大模板、液压滑升模板、爬升模板、提升模板、筒子模以及传统的组合模板(散装散拆)等。横向模板主要用于钢筋混凝土楼盖结构的施工。常用的有组合模板散装散拆，各种类型的台模、隧道模等。上一页下一页返回 第二节现浇钢筋混凝土结构施工1.组合模板组合式模板包括组合式定型钢模板和钢框木(竹)胶合板模板等，具有组装灵活、装拆方便、通用性强、周转次数多等优点，用于高层建筑施工，既可以作竖向模板，又可以作横向模板;既可按设计要求预先组装成柱、梁、墙等大型模板，用起重机安装就位，以加快模板拼装速度，也可散装散拆，尤其在大风季节，当塔式起重机不能进行吊装作业时，可利用升降电梯垂直运输组合模板，采取散装散拆的施工方式，同样可以保持连续施工并保证必要的施工速度。上一页下一页返回 第二节现浇钢筋混凝土结构施工2.台模台模是一种大型工具式模板，属横向模板体系，适用于高层建筑中的各种楼盖结构的施工。由于它外形如桌子，故称台模，或者桌模。台模在施工过程中，层层向上吊运翻转，中途不再落地，所以又称飞模。采用台模进行现浇钢筋混凝土楼盖的施工，楼盖模板一次组装重复使用，从而减少厂逐层组装的工序，简化厂模板支拆工艺，加快厂施工进度。并且，由于模板在施工过程中不再落地，可以减少临时堆放模板的场所。上一页下一页返回 第二节现浇钢筋混凝土结构施工台模主要由平台板、支撑系统(包括梁、支架、支撑、支腿等)和其他配件(如升降和行走机构等)组成。适用于大开间、大柱网、大进深的现浇钢筋混凝土楼盖施工，尤其适用于现浇板柱结构(无柱巾山楼盖的施工。台模的规格尺寸，主要根据建筑物结构的开间(柱网)和进深尺寸以及起重机械的吊运能力来确定，一般按开间(柱网)乘以进深尺寸设置一台或多台。台模一般可分为立柱式、析架式、悬架式三类。上一页下一页返回 第二节现浇钢筋混凝土结构施工3.隧道模隧道模是在大模板施工的基础上，将现浇墙体的模板和现浇楼板的模板结合为一体的大型空间模板，由三面模板组成一节，形如隧道。隧道模施工实现厂墙体和楼板一次支模，一次绑钢筋，一次浇筑成型。隧道模按拆除推移方式分为横向推移和纵向推移两种。隧道模按照构造的不同可分为整体式和双拼式两类。上一页下一页返回 第二节现浇钢筋混凝土结构施工用隧道模施工时，先在楼板面上浇筑导墙(实际上导墙是与楼板同时浇筑的)，在导墙上根据标高进行弹线，隧道模沿导墙就位，绑扎墙内钢筋和安装门洞、管道，根据弹线调整模板的高度，以保证板面水平，随后楼面绑扎钢筋，安装堵头模板，浇筑墙面和楼面混凝土。混凝土浇筑完毕，待楼板混凝土强度达到设计强度的75%以上，墙体混凝土达到25%以上时拆模。一般加温养护12~36h后可以达到拆模强度。混凝土达到拆模强度以后，双拼式隧道模板通过松动两个千斤顶，在模板自重作用下，隧道模下降到三个轮子碰到楼板面为止。然后用专用牵引工具将隧道模拖出，进人挑出墙面的挑平台上，用塔式起重机吊运至需要的地段，再进行下一循环。上一页下一页返回 第二节现浇钢筋混凝土结构施工4.塑料和玻璃钢模壳塑料和玻璃钢模壳是专用于大跨度、大空间结构的密肋楼盖浇筑的模板，具有适应性强、造价低、速度快、施工简便等优点。密肋楼板的结构形式分为双向密肋楼板和单向密肋楼板，用于双向密肋楼板施工的模壳称为M形模壳，用于单向密肋楼板施工的模壳称为T形模壳。上一页下一页返回 第二节现浇钢筋混凝土结构施工5.永久性模板永久性模板，又称一次性消耗模板，即在现浇混凝土结构浇筑后模板不再拆除，其中有的模板与现浇结构叠合后组合成共同受力构件。该模板多用于现浇钢筋混凝土楼(顶)板工程中。永久性模板的最大特点是:简化厂现浇钢筋混凝土结构的模板支拆工艺，使模板的支拆工作量大大减少，从而改善厂劳动条件，节约厂模板支拆用工，加快厂施工进度。永久性模板分两类，一类是各种配筋的混凝土薄板，包括预应力混凝土薄板、双钢筋混凝土薄板和冷轧扭钢筋混凝土薄板;另一类是压型钢板模板，主要应用于钢结构高层建筑。其中，预应力混凝土薄板作永久性模板的施工工艺。上一页下一页返回 第二节现浇钢筋混凝土结构施工二、钢筋连接技术1.电渣压力焊(接触电渣焊)钢筋电渣压力焊工艺，属于熔化压力焊范畴，是利用在两个被焊钢筋间形成电弧和熔渣，使电能转换为热能来熔化被焊部位，再经挤压而形成接头的一种焊接方法。(1)电渣压力焊的焊接原理如图3-4所示，其焊接工艺过程及适用范围见表3-1。(2)焊接设备和材料。(3)焊接工艺、质量检验及注意事项。上一页下一页返回 第二节现浇钢筋混凝土结构施工2.气压焊钢筋气压焊是利用一定比例的氧气和乙炔燃烧的火焰作为热源，加热烘烤两钢筋的接缝处，使其达到热塑状态，同时施加30~40N/mm2的压力，使钢筋顶锻在一起的焊接方法。钢筋气压焊有敞开式和闭式两种。上一页下一页返回 第二节现浇钢筋混凝土结构施工3.钢筋机械连接钢筋机械连接能加快施工速度，安全适用。对不能明火作业的施工现场，以及一些对施下防火有特殊要求的建筑尤为适用。特别是一些可焊性差的进口钢材，采用机械连接更有必要。(1)钢筋套筒挤压连接。(2)螺纹套筒连接。上一页下一页返回 第二节现浇钢筋混凝土结构施工三、泵送混凝土与高强混凝土技术1.泵送混凝土高层建筑现浇混凝土施工的特点之一是混凝土量大，据统计，混凝土垂直运输量约占总垂直运输量的75%。因此，正确地选用混凝土的垂直运输方法显得尤为重要。而泵送混凝土能一次连续完成水平和垂直运输，配以布料设备还可进行浇筑，具有效率高、省劳力、费用低的特点，尤其在高层和超高层建筑混凝土结构施工中应用，更能显示它的优越性。(1)原材料的选用。(2)配合比。(3)泵送混凝土的拌制与运送。上一页下一页返回 第二节现浇钢筋混凝土结构施工2.高强混凝土高强混凝土是指用常规的水泥、砂石作原材料，用常规的制作工艺，主要依靠添加高效减水剂，或同时添加一定数量的活性矿物材料，使拌合物具有良好的工作度，并在硬化后具有高强性能的混凝土。(1)高强混凝土的特点、原材料、配合比和配制。(2)浇筑、养护与检验。上一页下一页返回 第二节现浇钢筋混凝土结构施工四、高层建筑的结构体系与施工方法目前在高层建筑中常用的结构体系有下列儿种。1.框架结构体系框架结构体系是由梁与柱用刚性接点连接在一起的矩形网格结构，同时承受竖向荷载和水平荷载，是我国多层和高层建筑中应用较多的结构形式之一。高层建筑以水平荷载为主，框架结构承受水平荷载后，首先整体上表现为悬臂梁产生侧移变形;其次梁和柱受到弯曲和剪切应力，产生挠曲变形，后者的变形量远超过前者。框架结构分为单向框架和双向框架。上一页下一页返回 第二节现浇钢筋混凝土结构施工从框架结构的受力和变形特征可看出它的缺点，即建筑物的侧向变形取决于柱的刚度，由于柱与墙相比刚度小得多，因而框架结构的变形较大，抗震性能也较差。为了解决框架结构抗侧力弱的问题，可把框架与剪力墙结合起来应用，成为“框架剪力墙结构体系”，其示意图如图3-5所示。在该结构体系中，框架与剪力墙共同承担水平力，但由于剪力墙的刚度比框架大得多，通过刚度无限大的楼盖协调其变形，因而绝大部分(80%一90%)水平力由剪力墙承受。上一页下一页返回 第二节现浇钢筋混凝土结构施工2.剪力墙结构体系这种结构体系是利用建筑物的分隔墙和外墙承受竖向和水平风荷载。混凝土剪力墙的厚度不小于140mm，结构体系的侧向刚度大，能承受很大的水平和竖向荷载。竖向荷载(如建筑物自重等)通过每层楼盖传给墙体，墙体如宽而扁的柱子一样承受竖向力，根据约束情况验算强度和稳定性。水平荷载通过每层楼盖等水平结构逐层传给剪力墙，剪力墙就如悬臂梁一样受力。上一页下一页返回 第二节现浇钢筋混凝土结构施工剪力墙结构按剪力墙的布置分为横墙体系、纵墙体系和双向体系，其示意图如图3-6所示。横墙体系和纵墙体系承受垂直于墙面的水平力时，结构受力状态就类似由墙和楼板组成的枢架，受力状态不利，所以完全是一个方向的剪力墙体系并不多见。上一页下一页返回 第二节现浇钢筋混凝土结构施工3.筒体结构体系筒体结构体系是指由一个或儿个筒体作为承重结构的高层建筑结构体系。水平荷载主要由筒体承受，具有很大的空间刚度和抗震能力。筒的概念是美国的FazlerR.Khan提出的。这种结构体系抵抗水平荷载时，整个筒体就如一个固定于基础上的封闭空心悬臂梁，它不仅可以抵抗很大的弯矩，也可以抵抗扭矩，是非常有效的抗侧力体系。采用这种结构体系，建筑布置灵活，单位面积的结构材料消耗量少，是目前超高层建筑的主要结构体系之一。上一页下一页返回 第二节现浇钢筋混凝土结构施工筒体体系最适用于建筑平面为正方形或接近正方形的建筑中。按其结构体系和布置方式的不同，筒体体系又分为下述儿种形式:核心筒体系、框筒体系、筒中筒体系、成束筒体系。筒体体系有混凝土结构，亦有钢结构，因而其施工方案有所不同。上述各种结构体系的高层建筑中，模板的结构，以及其与承重结构的构造连接是非常重要的。一般情况下，楼板必须保证自身平面内的刚度，能可靠地传递水平力。如楼板上开有较大的孔洞，则应复核其抗剪能力。上一页返回 第三节装配式钢筋混凝土结构高层建筑施工一、高层预制盒子结构施工盒子结构是把整个房间(一个房间或一个单元)作为一个构件，在工厂预制后运送到工地进行整体安装的一种房屋结构。每一个盒子构件本身就是一个预制好的，带有采暖、上下水道及照明等所有管线的，装修完备的房间或单元。它是装配化程度最高的一种建筑形式，比大板建筑装配化程度更高、更为先进。下一页返回 第三节装配式钢筋混凝土结构高层建筑施工1.盒子结构体系盒子结构体系常用的有以下儿种:(1)全盒子体系[图3-7(a)]。全盒子体系是完全由承重盒子或承重盒子与一部分外墙板组成。(2)板材盒子体系[图3-7(b)]。这种结构体系是将设备复杂的小开间的厨房、卫生间、楼梯间等做成承重盒子，在两个承重盒子之间架设大跨度的楼板，另用隔墙板分隔房间。(3)骨架盒子体系[图3-7(c)]。这种结构体系是由钢筋混凝土或钢骨架承重，盒子结构只承受自重，它宜于建造高层建筑。除上述三种主要体系外，还有一种中心支承盒子体系，它类似于悬挂结构。上一页下一页返回 第三节装配式钢筋混凝土结构高层建筑施工2.盒子种类盒子构件按大小分，有单间盒子和单元盒子。盒子构件按材料分，有钢、钢筋混凝土、铝、木、塑料等盒子。盒子构件按功能分，有设备盒子(如卫生间、厨房、楼梯间盘子)和普通居室盒子。盒子构件按制造工艺分，有装配式盒子和整体式盒子。上一页下一页返回 第三节装配式钢筋混凝土结构高层建筑施工3.盒子构件的制作钢盒子构件多采用焊接式轻型钢框架，在专门的工厂制作。装配式钢筋混凝土盒子，是先在工厂预制各种类型的大型板材(墙板、底板、顶板)然后再组装成空间结构的盒子，它可以利用大板厂的设备进行生产。装配式钢筋混凝土盒子也可以在施工现场附近的场地上制作和组装。不同种类的盒子采用不同的方法，根据混凝土浇筑方法分。上一页下一页返回 第三节装配式钢筋混凝土结构高层建筑施工4.盒子构件的运输和安装正确选择运输设备和安装方法对盒子结构的施工速度和造价有一定的影响。对于高层盒子结构的房屋，多用履带式起重机、汽车式起重机和塔式起重机进行安装。盒子构件多有吊环，用横吊梁或吊架进行吊装。至于吊装顺序，可沿水平方向安装。盒子安装之后，盒子间的拼缝用沥青、有机硅或其他防水材料进行封缝。在顶层盒子安装后，往往要铺设玻璃毡保温层，再浇一薄层混凝土，然后再做防水层。上一页下一页返回 第三节装配式钢筋混凝土结构高层建筑施工二、高层升板法施工1.升板设备高层升板施工的关键设备是升板机，主要分电动和液压两大类。(1)电动升板机。电动升板机是国内应用最多的升板机(图3-8)。一般以1台3kW电动机为动力，带动2台升板机，安全荷载约300kV，单机负荷150kV，提升速度约1.9m/h。。电动升板机构造较简单，使用管理方便，造价较低。上一页下一页返回 第三节装配式钢筋混凝土结构高层建筑施工(2)液压升板机。液压升板机可以提供较大的提升能力，日前我国的液压升板机单机提升能力已达500-750kV，但设备一次投资大，加工精度和使用保养管理要求高。液压升板机一般由液压系统、电控系统、提升工作机构和自升式机架组成(图3-9)。上一页下一页返回 第三节装配式钢筋混凝土结构高层建筑施工2.施工前期工作(1)基础施工。预制柱基础一般为钢筋混凝土杯型基础。施工中必须严格控制轴线位置和杯底标高，因为轴线偏移会影响提升环位置的准确性;杯底标高的误差会导致楼板位置差异。(2)预制柱。上一页下一页返回 第三节装配式钢筋混凝土结构高层建筑施工3.楼层板的制作楼层板的制作分胎模、提升环放置和板混凝土浇筑三个步骤。(1)胎模。胎模就是为厂楼板和顶层板制作而铺设的混凝土地坪。(2)提升环放置。提升环是配置在楼板上柱孔四周的构件。它既抗剪又抗弯，故又称剪力环，是升板结构的特有组成部分，也是主要受力构件。(3)板混凝土浇筑。浇筑混凝土前，应对板柱间空隙和板(包括胎模)的预留孔进行填塞。每个提升单元的每块板应一次浇筑完成，不留施工缝。当下层板混凝土强度达到设计强度的30%时，方可浇筑上层板。上一页下一页返回 第三节装配式钢筋混凝土结构高层建筑施工4.升板施工升板施工阶段主要包括现浇柱的施工，板的提升就位以及板柱节点的处理等。(1)现浇柱的施工。现浇柱有劲性配筋柱和柔性配筋柱两种。(2)划分提升单元和确定提升程序。(3)板的提升。(4)板的就位。(5)板的最后固定。5.其他高层升板方法其他高层升板方法见表3-2。上一页下一页返回 第三节装配式钢筋混凝土结构高层建筑施工三、高层大模板建筑施工1.大模板的构造与类型(1)大模板的构造。大模板的构造由于面板材料的不同亦不完全相同，通常由面板、骨架、支撑系统、操作平台和附件等组成。(2)大模板的类型。上一页下一页返回 第三节装配式钢筋混凝土结构高层建筑施工2.工程施工准备工程施工准备除去施工现场为顺利开工而进行的一些准备工作之外，主要就是编制施工组织设计，在这方面主要解决吊装机械选择、流水段划分、施工现场平面布置等问题。(1)吊装机械选择。(2)流水段划分。(3)施工现场平面布置。上一页下一页返回 第三节装配式钢筋混凝土结构高层建筑施工3、大模板工程施工(1)测量放线。1)轴线的控制和引测。2)水平标高的控制与引测。(2)钢筋绑扎。(3)大模板的安装和拆除。(4)浇筑混凝土上一页返回 表3一1电渣压力焊的焊接原理、工艺过程及适用节围返回 表3一2其他高层升板方法返回 图3一1双站四点串镜法返回 图3一2天顶垂准测量返回 图3一3天底铅垂测量返回 图3一4竖向钢筋电渣压力焊原理示意图返回 图3一5框架剪力墙结构体系返回 图3一6剪力墙结构体系返回 图3一7盒子体系结构返回 图3一8电动升板机构浩返回 图3一9液压升板机构浩简图返回