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当前钢结构超高层主流施工技术总结

查看:448| 2016-2-24 08:36| 系统分类:装修日记| 举报

简介:高层及超高层建筑定义根据我国《民用建筑设计通则》GB50352-2005第3.1条规定:1、10层及10 层以上的居住建筑及高度超过24米的公共建筑为高层建筑。2、 ...

高层及超高层建筑定义

根据我国《民用建筑设计通则》GB50352-2005第3.1条规定:

1、10层及10 层以上的居住建筑及高度超过24米的公共建筑为高层建筑。

2、建筑高度大于24米者为高层建筑(不包括建筑高度大于24米的单层建筑)

建筑高度大于100m的民用建筑为超高层建筑。

国际上一般把高度超过30层或100m以上的高楼称之为超高层建筑。



一些超高层案例


深圳京基100大厦


位于深圳市罗湖区红宝路南侧,地下 4层,地上100 层,建筑总高度 441. 8m,总建筑面积约24万平方米,框架-核心筒结构。


上海环球金融中心


塔楼地上101层,地面以上高度为492m,地下3层,总建筑面积381600m2。主体结构采用由巨型柱、巨型斜撑以及带状桁架构成的三维巨型框架结构、钢筋混凝土核心筒结构和构成核心筒和巨型结构柱之间相互作用的伸臂钢桁架组成的三重结构体系。


广州珠江新城东塔


总建筑面积507681平方米,建筑物总高度为530米。塔楼结构形式为带加强层的钢管混凝土巨柱框架筒体结构。


天津117大厦


地下3层,地上117层,建筑高度597m,总建筑面积约37万m2。结构高度587m,高宽比达到9.0,采用巨型支撑筒+钢筋混凝土核心筒的筒中筒抗侧力体系,是目前国内结构高度最高、高宽比最大的超高层建筑之一。


深圳平安国际金融中心大厦


总建筑面积460665.0m2,塔楼地上118层,标准层层高4.5m,塔尖高度为660m,主体结构屋盖高度为588m。整体结构采用在带状桁架间设置单斜撑的方案,塔楼结构采用巨型钢斜撑外框架+劲性钢筋混凝土核心筒+伸臂钢桁架结构+空间带状桁架+角部V形撑体系。


超高层建筑结构形式多设计为框架核心筒结构,根据高度的不同,又主要有两种:

类型1:内筒为钢筋混凝土核心筒结构+外筒巨柱,巨柱与核心筒之间钢梁连接,外筒楼板为组合楼板的形式,如:深圳京基100大厦、广州东塔、深圳平安金融大厦,均为该结构形式,高度均在400米以上。



类型2:内筒为钢筋混凝土核心筒+外筒巨柱,巨柱与核心筒之间为钢筋混凝土梁连接,楼板为普通的钢筋混凝土楼板,如:重庆环球、广州高德等。建筑高度约在200~400米。


重庆环球大厦


由于外框筒结构为钢筋混凝土结构,理论上不适合核心筒先行施工的施工工艺,理由有:

(1)外筒梁板钢筋需全部同截面断开,对结构受力性能影响较大,很难征得设计同意。

(2)普通钢筋混凝土楼板需支模施工。




当前主流施工工艺技术


结构施工顺序

当前超高层建筑施工主流工序为:

一、总体施工顺序:采取塔楼顺作,裙楼逆作的施工工艺。

二、基坑形式:地下连续墙结构加环形钢筋混凝土内支撑体系。

三、主体结构:主楼上部结构一般分三个节拍:1)核心筒墙体施工;2)矩形柱及外围楼板施工;3)核心筒内楼板施工。


围护提升系统

当前超高层建筑施工的围护与提升系统主要有两种形式:

一、整体液压顶升钢平台配合顶模或爬模技术

顶升系统介绍



平台系统介绍


平台桁架是由主桁架、次桁架、连系桁架通过螺栓及销轴连接而成。在桁架上铺设钢板,在临边洞口设置内外防护,形成一个封闭施工平台。平台上设置钢筋堆载区域,钢结构焊接器具堆载区域,消防水箱,顶模系统智能化控制机房,移动厕所,休息棚等,同时也是各种施工机械的附着体,如布料机、施工电梯等。


平台系统构成



模板系统


模板系统由标准模板、非标准模板、阴角模板、竖向补偿模板、背楞及对拉螺栓组成。


模板系统(铝合金模板的推广与应用)


顶模挂架与防护系统


挂架系统由竖杆、横杆、钢板网防护、水平走道板、可翻转踏板及上下楼梯等组成。挂架分为外挂架和内挂架2部分,外挂架共设6步,内挂架共设5步,覆盖3个结构层,分别是为工人提供绑扎钢筋、支设及清理模板、清理墙体洞口、埋设预埋件等的操作平台。


钢平台顶模技术优点

1、最少顶升点


根据核心筒特点设置3-4个顶升支撑点,最大限度降低支撑立柱与核心筒墙体的作用关系点,最大限度降低核心筒变化对本系统的影响,减少高空改模的次数,使得本系统的适应性大大增强。


2、低位顶升


顶升立柱支撑牛腿支撑在新浇筑混凝土的下二层结构层,可以避免因混凝土早期强度达不到顶升要求而造成的间歇,缩短了施工工期。


3、液压油缸选型

    

采用长行程、大吨位的顶升油缸,一次顶升高度为5m,顶升力300t,顶升5m高度仅需2个小时,减少顶升程序,使得顶升速度显著提高。


4、智能化操作


本系统设置一套电控系统,主要包括一个集中控制台、连接各种电磁闸阀与控制台的的数据线、主缸行程传感器、油缸行程限位等,实现对整个系统电磁闸阀动作的控制与监控,实现顶升过程全智能化操作,达到各顶点同时顶升的精度。


钢平台顶模施工工艺



液压爬模施工工艺


液压自爬模为附墙自爬升模板,它具有结构简单,安装容易、操作方便、安全程度高、施工速度快、劳动力投入低等特点,是目前超高层普遍采用的附墙爬模技术。     


液压自爬模组成



液压自爬模爬升流程


二、整体升降围护系统配合传统翻模技术



垂直输送系统

1、超高层建筑施工垂直运输运力大

     (1)超高层建筑规模庞大,将建筑材料及时运送到所需部位是一项庞大的任务;

    (2)超高层建筑施工现场作业量大,所需人员多,对垂直运输体系是严峻考验;

    (3)超高层施工过程中产生较多的建筑垃圾,垂直运输可以及时运出。

     综上所述,所有这些对超高层建筑施工的垂直运输系统的运送能力提出了极高的要求。


2、超高层建筑施工垂直运输产生效益高

超高层建筑施工投入大,加快施工速度能显著提高建设单位的投资效益。所以,垂直运输体系的合理配置对加快超高层建筑施工速度,降低施工成本具有非常重要的作用。

    一是高效的垂直运输体系是超高层建筑顺利施工的先决条件。

    二是确保施工人员快捷到达施工作业面。


超高层建筑施工垂直输送系统主要有:塔吊、施工电梯、输送泵

(1)塔吊:当前主流塔吊的安装方式主要有内爬式和外附式两种,目前应用最先进起重量最大的塔吊为M1280D塔吊,最大起重量100T。深圳平安大厦和上海金融中心都已应用。

(2)施工电梯:超高层建筑施工目前主要使用的是中高速施工电梯。

 按速度分类:

1)低速电梯 电梯额定速度V<1.0m/s; 

2)中速电梯 电梯额定速度1.0m/s≤V<2.0m/s; 

3)高速电梯 电梯额定速度2.0m/s≤V<4.0m/s; 

4)超高速电梯 电梯额定速度V≥4.0m/s. 

(3)输送泵:

混凝土泵选型: 目前,对于超高层建筑的泵送施工一般采用接力泵送或一泵到顶来实现。接力泵送就是通过一台混凝土泵将混凝土输送到事先放置于一定高度的另一台混凝土泵料斗内,然后通过第二台输送泵将混凝土送到目的地;该方案经济、比较可靠;相对而言,对泵的要求也不太高,与此同时,该工程完成后,这些泵能够经济地使用于其他一般工程;缺点是施工较繁琐,施工时第一泵和第二泵要协调一致;随着泵送设备技术的发展,接力泵送方式逐步被一泵到顶的技术替代。输送泵的选型流程:泵送压力估算——设备型号初选——设备型号确定。



关键工序控制技术


测量控制

一、超高层建筑测量控制介绍

1、超高层建筑测量控制主要分三类:平面轴线网络控制、楼层高程传递、建筑物沉降观测

2、测量控制的方法主要有:外控法、内控法和内外控法;主要技术有GPS测量技术和天顶垂准测量(仰视法)。

3、当前采用的前沿设备为带GPS功能的电子激光全站仪,可以兼顾轴线坐标投放和高程激光传递的功能。


二、测量控制的要点

测量方案的选择、一二级导线网的设保


三、测量控制的措施

1、工:人员的资格、业务水平、职业操守;

2、料(机):测量仪器选择、鉴定、管养;

3、法:对测量方案的编、审、批人的资格和测量方案的可行性审查。交接桩的复测、一二级导线网的建立。

4、环:一级季度复测、二级月度复测


围护结构

一、围护结构的几种形式

1、钻孔桩+锚索;地下连续墙+内支撑


二、围护结构需要重点关注的几个方面及措施

1、外放值的选择 :     控制范围10-15cm

2、成桩质量的控制:   倾斜度(放线与机械)、成孔(泥浆与连续浇注)、验收(小应变30%-5抽芯%)

3、预应力锚索:成孔(有套管/无套管)、穿索与注浆(自由端和锚固端)、张拉(伸长量计算、设备验收、过程控制(超张拉5%))、验收

4、监测:沉降与位移和支撑应力三方面;初始值:监测项目初始值应在相关施工工序之前测定,并取至少连续观测3次的稳定值的平均值,支撑应力初始值应开挖前提前1周连续2天的稳定值。报警(黄色双70%单80%;橙色双80%单控;红色双控制值)


主体结构

一、主体结构两种形式钢筋混凝土结构、劲性混凝土

二、两种结构形式的控制要点及措施

1、大体积混凝土: 大体积混凝土施工规范(GB_50496-2009)混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土,或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。底板大体积混凝土一次性浇注量大:上海金融中心4.5厚的底板42小时一次连续成功浇筑28900方,深圳平安中心4.5米厚的底板混凝土总方量3万方,72小时浇筑完成。

措施:

工:工前、重点振捣方法;料:配合比;

机:搅拌站、运输机械、输送泵、振动棒以及辅助设备;

法:施工方案的选择,重点上面提的作业与管理人员配备、机械选择、运输线路选择、减少内外水化热的方法、配合比的选择等等,保连续作业保减少开裂;

环:施工期天气科学选择与预防


钢结构

一、钢结构工艺


钢结构施工过程中的垂直度控制、竖向变形控制、内力控制、异种材质焊接控制是超高层复杂巨型钢结构安装的技术难题。我们从分析材料的时变特性出发展开研究。



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