建筑工程施工绪论

《土木工程施工》绪论授课教师：刘平建筑工程施工——将设计者的思想、意图及构思转化为现实的过程。

现代的摩天大厦古代的穴居巢处

都江堰三峡大坝

设想（设计）施工现实一、课程研究内容1.研究对象施工技术：研究每个工种工程的施工工艺、施工方法、施工机械选择、质量安全措施等施工规律。施工组织：研究建筑产品生产过程中，各工种工程之间互相配合、互相协调的施工规律。施工技术是以各工种工程施工的技术为研究对象，选择合理的施工方案，确定最有效的施工技术措施。研究一个建筑产品（项目或单位工程）生产过程中各主要工种工程的生产工艺、原理和方法。以完成一个建筑产品为主要目的。以现场施工为主。施工组织是以科学编制一个工程的施工组织设计为研究对象。研究生产过程中各生产要素之间的合理组织。 2.研究内容

（1）施工技术研究一个工种工程本身的施工规律，包括施工工艺、方法、机械选择、质量和安全等。实例：混凝土工程制备运输浇筑养护质量检验1.原材料？2.配合比？3.搅拌机械？4.设计与施工条件？

（2）施工组织研究一个产品生产过程中，各工种工程之间相互配合、相互协调的施工规律。施工方案（顺序、流向、方法等）施工进度劳动资源的组织（材料、人员、工作面等）施工现场的平面布置注意：考虑一个工种工程——技术问题。考虑各个工种间——组织问题3.任务：研究建筑工程施工技术和施工组织的一般规律，具有解决一般建筑工程施工技术和组织计划问题的初步能力。如何依据施工对象的特点、规模和实际情况，应用合适的施工技术、方法和组织，完成符合设计要求的工程。二、现代建筑工程施工技术的发展（一）新材料与建筑工程施工（二）施工机械的进步带动施工技术水平的提高。（三）新工艺的涌现大大提高了施工效率。（四）先进的计算手段使信息化施工成为可能，保证了施工质量。（五）高水平施工管理为建筑工程施工保驾护航。（一）新材料与建筑工程施工新型建筑材料主要包括：新型墙体材料、新型防水密封材料、新型保温隔热材料、装饰装修材料四大类。

这里新材料也包括对“老材料”的改造升级，仅举几例。1.高性能混凝土特征：高强高耐久性良好的施工性能20世纪90年代初期，我国先后研究开发成功了C60、C70高性能混凝土。1994年又开始研究开发C80预拌高性能混凝土，并于1995年应用于新上海国际大厦第21层楼(87m高)施工，取得了级配设计、预拌、运输、泵送入模的成功经验。1994年东方明珠电视塔工程一次将C40混凝土泵送到350m高度1997年在金茂大厦工程一次将C40混凝土泵送到382.5m高度。良好的施工性能——高泵程混凝土采用掺粉煤灰和化学外加剂的”双掺技术”，增加混凝土的流动性，使混凝土泵送高度越来越高。良好的施工性能——自密实混凝土日本在明石海峡大桥的2个桥墩上分别实现24万m3

与15万m3不用振捣的自密实混凝土

良好的施工性能——自密实混凝土河北工业大学教师公寓采用CL结构体系施工时采用自密实免振捣混凝土2.高效钢筋和现代化预应力技术的应用研制开发了500MPa的新IV级钢筋，比原来400MPa的III级钢筋性能优良。20世纪70年代出现新型钢筋——冷轧带肋钢筋。在现代预应力混凝土技术方面，高强度低松弛钢绞线的强度已达到1860MPa。大吨位锚固体系与张拉设备的开发与完善，金属螺旋管(波纹管)留孔技术的开发与无黏结预应力成套技术的形成(包括开发了环向、竖向和超长束预应力工艺)，将现代预应力技术从构件推向结构新阶段，应用范围不断扩大。采用预应力混凝土大柱网结构，满足高层建筑下部大空间功能的要求；3.ETFE膜可以把多余的光线过滤掉，隔热散光，甚至具备吸纳杂音、抗压等功能ETFE膜结构施工（二）施工机械的进步带动施工技术水平的提高。现代工程结构的特点：规模越来越庞大技术越来越复杂施工越来越机械化1.塔式起重机

经过多年的艰苦努力，我国塔式起重机的制造水平也已跨入世界先进行列，具备了制造起重力矩在1000t·m以上的塔式起重机的能力塔吊是超高层建筑施工的必备工具建设中的上海环球中心大厦

阿联酋迪拜大厦的建设建设中的三峡大坝塔式起重机国外的塔式起重机塔式起重机之巨无霸——丹麦KROLL公司生产的K-10000塔式起重机。该机起重力矩达到10000t·m，为迄今世界最大起重力矩。最大起升高度为90m，最大起重能力高达240t。最大吊装幅度达100m时，起重能力仍然达到94.5t。K-10000塔式起重机德国Ljebherr公司、法国Potain公司和澳大利亚FavelleFavco公司都拥有制造起重力矩大于2000t·m塔式起重机的能力。采用了两台澳大利亚FavelleFavcoM12800塔式起重机作为钢结构安装机械的中央电视台新台址大厦2.外用施工电梯的发展我国自1973年开始生产施工电梯，经过30多年的发展，基本赶上了国际先进水平，上海的“宝达”和广州的“京龙”都是业内颇具影响的品牌，产品性能与国外先进水平基本相当。国外施工电梯著名生产厂家主要有瑞典ALIMAK、芬兰CANCLIMBER、德国STEINWEG和捷克PEGA。其中瑞典ALIMAK为老牌龙头，世界十大超高层建筑有6栋(台北101、吉隆坡石油双塔、上海金茂大厦、香港国际金融中心二期、高雄T&C大厦和香港中环广场)建设时采用了瑞典ALIMAK施工电梯，其行业地位可见一斑。捷克PEGA则是行业新军，成立时间不长即参与了世界第一高楼阿联酋迪拜大厦的建设。3.混凝土泵混凝土泵可以同时完成水平和垂直运输，目前最大水平输送距离已超过2000m，最大垂直泵送高度也可达500m以上。泵送混凝土已经成为超高层建筑混凝土输送最主要的输送方式。上海金茂大厦和迪拜大厦都采用了著名的德国普茨迈斯特(Putzmeister)的BSA-14000HD超高压泵（迪拜塔泵送高度611m，创新纪录）台北101大楼、吉隆坡石油双塔采用德国施维英(Schwing)的BP8000超高压泵近年来我国三一重工和中联重科奋起直追，混凝土泵制造技术赶上了世界先进水平。近年来建设完成的和正在建设的超高层建筑中，上海环球金融中心、香港国际金融中心二期和香港环球贸易广场也都采用了中国三一重工生产的混凝土泵。611天津高银117大厦从其设计之初到开工建设吸引了人们关注的目光，这栋建筑拥有10项工程之最：结构高度中国之最：597米，单体建筑面积中国之最：83万平方米，单体建筑基坑土方开挖之最：200万立方米，民用建筑工程桩长度之最：117大楼工程桩桩长为100米以上，民用建筑工程桩长细比之最：120，民用建筑工程水下浇注混凝土之最：C55水下浇注，民用建筑工程桩钢筋规格之最：直径50毫米三级钢，底板C50大体积混凝土体量最大：7万立方米，自密实砼强度之最：C70，钢结构巨型钢柱尺寸世界之最：24米*22.8米。（三）新工艺的涌现大大提高了施工效率1.粗钢筋连接技术20世纪80年代初期，研制发展了电渣压力焊、气压焊等新工艺。20世纪80年代中期又出现了径向套筒挤压连接和轴向套筒挤压连接等机械接头。到了20世纪80年代末期又成功研制了锥螺纹接头。到了20世纪90年代后期又出现了镦粗锥螺纹接头和镦粗直螺纹接头，其接头强度均超过了钢筋母材。1999年又研制了等强滚压直螺纹接头。电渣压力焊工艺夹住钢筋装入焊剂引弧烧化挤压焊接焊接成型气压焊工艺点燃焊炬加热钢筋钢筋加压焊接成型边加压边加热套筒挤压钢筋连接径向冷挤压连接机钢筋套筒径向挤压连接1-压痕；2-钢套筒；3-变形钢筋

钢筋套筒轴向挤压连接1-压模；2-钢套筒；3-变形钢筋锥螺纹钢筋连接套丝机套丝锥螺纹直螺纹钢筋连接直螺纹钢筋连接套筒

镦粗直螺纹连接机器

镦粗直螺纹连接套筒

钢筋滚压直螺纹套筒连接

三峡工程大坝混凝土施工钢筋制造安装工程量达46.30万t，在施工中广泛采用冷挤压、热镦粗、等强度滚轧直螺纹等机械连接技术，大幅度地提高了现场工作效率、降低了工人劳动强度、改善了劳动环境、提高了钢筋连接质量。2.逆作法施工逆作法施工是从地上往地下逐层支撑挖土施工，它利用预先筑好的地下连续墙，从上往下逆作，同时还可往上施工。第一步：开挖土方至地下室二楼楼板底标高第二步：施工四周区域二楼楼板（形成支撑）第三步：开挖四周区域土方至基坑底第四步：施工四周区域地下室二层主体结构第五步：开挖四周区域土方至基坑底第六步：施工地下室三层主体结构第七步：开挖中央区域土方至坑底第八步：施工中央区域地下室二层三层主体结构第九步：施工地下室一层主体结构3.高层施工施工模板体系（1）液压滑升模板工程技术始创于20世纪初，开始主要用于贮仓一类等截面筒体结构的施工。液压滑升模板构造深圳国际贸易中心主楼52层、158.65m高。1983年创造了闻名全国的“深圳速度”的深圳国际贸易中心主楼施工。应用自主研发的内外筒整体滑升工艺三天施工一层楼。553m高的加拿大国家电视塔、1995年采用了墙、柱、梁整体同步液压滑升工艺施工55层，205m高的武汉国贸中心大厦，总共动用了832个6t的大吨位千斤顶，液压滑升规模和施工速度都达到国际先进水平。滑框倒模工艺传统液压滑升模板工程技术存在的混凝土结构表面粗糙，连续施工组织难度大的缺陷。采用滑框倒模工艺可避免。爬模工艺20世纪70年代末在我国开始用于外墙和电梯井筒施工，目前已发展到内外墙模板同时爬升。模板与爬架互爬模板与模板互爬1994年深圳地王商业大厦（69层，高325m）采用了瑞士VSL液压自动爬升模板工艺施工，平均施工速度达到了3.5d一层，创造了最快时2天半一层的施工速度记录。ii）2004年上海环球金融中心采用DOKA液压自动爬升模板系统施工巨型柱，解决了巨型柱收分、倾斜等施工难题。上海88层的金茂大厦的核心筒体就是采用这种工艺，最快达到2天1层。世界第一高楼迪拜塔采用爬模工艺工艺，平均3-4天1层。2008年2月新液压自动爬升模板系统应用于上海外滩中信城超高劲性核心筒结构施工，展示了良好的技术性能，在正常施工条件下，可以实现四天一层的施工流水节拍。新液压自动爬升模板施工总体工艺流程（四）先进的计算手段使信息化施工成为可能，保证了施工质量。信息化施工能随时根据现场的地质情况和监测成果对设计和施工方案进行动态调整和优化，获取可靠、全面的地质监测数据及施工信息并进行及时分析和反馈。在工程实践中创造出巨大的经济效益和社会效益。1.深基坑支护技术设计方法发

展整体三维建模——

从整体上分析支护结构及周围土体

的应力与位移性状。有限单元法—

动态的模拟基坑的施工工况

模拟土体—支护结构之间相互作用

水－土之间的耦合等因素1.4.2板式支护结构大型环形支撑体系1.4.2板式支护结构大型环形支撑体系（3）钢结构施工技术的发展趋势数值模拟指导下的现代钢结构施工技术

1)施工方案优化数值模拟证明施工方案的可行性；数值模拟说明施工流程的合理性；数值模拟说明施工资源分配与布局；数值模拟描述施工作业过程；数值模拟为施工作业提供安全保障；数值模拟说明施工方案的经济性能。2)施工控制数值模拟提供施工阶段结构及构件的受力状态；数值模拟提供施工阶段结构及构件的变形状态；数值模拟提供施工阶段结构及构件的运动状态；数值模拟提供施工动态作业进程；数值模拟描述结构的生长过程；

数值模拟为施工控制提供依据国家体育中心4.18万t四土木工程在国民经济中的地位和作用1.土建工程的内涵及特点——各行各业都离不开它基本建设工业农业生活交通国防其他厂房、矿山、开采……灌渠、泄洪、坝体……公共建筑、民用建筑、市政设施……公路、铁路、航空、邮电……防空、地下储库、发射塔架……电信、通讯……Back2.土建工程大都投入大、涉及面广⑴投入大：①京九线，2000km，投入400亿，历时4年(20世纪末已建成)；②三峡工程，砼重力坝，长2335m，底宽115m，顶宽40m，高

175m；砼用量2643万m3；预计决算总投资有可能超过2000亿③西气东送，总投资1500亿；④青藏线，总投资1200亿；⑤南水北调东、中、西三线共调水448亿m3，总工程计划2050年完成，预算总投资5000亿；⑥2008年，北京扩建轨道交通至300km(现在80km左右)，总投资

620亿；首都机场三期工程扩建至年吞吐6000万人次(现在是

2000万人次)投资228亿。⑵涉及面广(人、财、物)①涉及的行业面极广：矿业、机械、水泥、建材、运输……②属劳动密集型产业：就业率高、劳务输出……③我国建筑业从业人员3400万占世界建筑业人员的25%(1999年资料)；④在100多个国家和地区设有建筑业办事机构，派往国际市场建筑人员达30万，承包总额100亿美元(1999年资料)。Back3.是国民经济的基础产业，影响面广、牵动面大⑴我国国民经济的四大支柱产业之一；⑵占国民经济总产值的1/3，我国2002年GDP10万亿，固定资产投资4.7万亿超过1/3，2003年GDP11万亿，固定资产投资6万亿，占55%(人民日报2004.3.3)；⑶冶金、建材、机械制造……影响并带动许多重要行业的发展；⑷我国是建材生产大国：①水泥产量，世界14亿吨，中国7亿吨，占50%，居世界首；②砼用量：5~6亿m3/年，居世界第一，三峡砼坝砼用量2643

万m3；③钢材：我国1996年产1亿吨，1997年产1.05亿吨，居世界第一，2003年增2.2亿吨，有1/3用于基建。Back4.可以大幅度地拉动国民经济⑴改革开放以来我国几次国民经济的高涨大都靠土建拉动的；⑵上届和本届政府扩大内需采取积极的财政政策，一个主要的资金投向是土建方面的基础设施，如2008年的奥运工程群，2010年上海世博会工程群，京沪高速铁路，与长江平行的电气化铁路，七纵三横的高速公路，房地产业的增长，新农村建设城市化带来的大量基建项目……⑶据2002年统计，国民经济的增长土建的贡献率达到1/3(10万个亿有4.7万亿(47%)用于基础设施)，2003年超过1/3，(GDP11万亿，固定资产6万亿占55%，其中绝大部分与土建有关)。Back土木工程地震洪水旱灾沙漠化海啸飓风火灾爆炸战争核泄漏泥石流滑坡提高烈度隔震减震锚具加固挡土结构安全壳…防护结构…战略储库…溢洪、防洪拦洪、蓄洪灌渠、打井建库蓄水引水改沙编制固沙防波堤拦波坝防火墙防爆墙5.对抗灾减灾具有极强的积极主动性和不可替代性土木工程对抗灾防灾具有不可比拟的优势

Back6.学科上属长线专业、硬专业、社会需求量大、不易饱和

⑴国务院学位委员会关于土木工程的定义：土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称，它既指工程建设的对象，即建造在地上、地下、水中的各种工程设施；也指所应用的材料、设备和所进行的勘测设计、施工、保养、维修等专业技术。

⑵全国设有工民建(土建工程)的学校，78年有22所，95年升至220所，2000年达340所之多。⑶北航、北大均先后开设了土建方面的专业、名称略有差异，如土木建筑、结构工程、岩土工程、土水工程……

⑷周期性的更新和加固强化了这个学科——50年代的厂房大都需加固。Back7.是一门古老而又年轻的学科，是永恒的“朝阳产业”⑴绿色砼、智能建筑、各学科的交叉和融合；⑵美国设置专项基金鼓励研究“不中断交通置换桥梁问题”；认识上改变了“夕阳产业”的观点；⑶21世纪是智能建筑、高速交通、可持续发展以及与高新技术融汇贯通的土木工程新时代；⑷人对地球的认识远较太空滞后，开发地下空间迫在眉睫；⑸人口增加、土地减少、向地下要空间、向海洋要空间、也包括向太空要空间，均需要土建工程的配合和投入，如地下交通、地下贮库、发射塔井、海上采油采矿……Back2009年6月27日5时30分案例1上海13层在建住宅楼整体倒塌1工人死亡(图)

27日6时左右，莲花南路莲花河畔小区一幢在建13层楼房倒塌。造成一名工人死亡,无人受伤。目前,有关部门正加强周边建筑物的安全检测,确保群众生活不受影响。事故原因目前正在调查之中。新华网上海6月27日电27日5时30分许,上海市闵行区莲花南路罗阳路口,一在建楼盘工地发生楼体倒覆事故,造成一名工人死亡,无人受伤。事故发生后,上海市委、市政府主要领导高度重视,市长韩正要求有关部门迅速调查处理,确保群众生活不受影响。事故发生在淀浦河南岸的“莲花河畔景苑”,发生倒覆的是一栋13层在建住宅楼。由于此楼尚未竣工交付使用,所以未酿成居民伤亡事故。记者在现场看到,倒覆的住宅楼横“躺”于地,所幸周边数栋在建楼房未受损。据工地人员透露,工人们近日正在倒覆住宅楼附近进行地下车库施工。记者从有关部门了解到,26日邻近的淀浦河防汛墙出现了70余米塌方险情,有关方面连夜组织抢险工作。27日晨,河畔在建的这栋13层高楼突然整体倒覆。警方透露,在事故中丧身的工人为安徽籍民工,姓肖,28岁。事发时,他正在楼里取工具,楼房倒塌前他未来得及逃出不幸丧身。目前,有关部门正加强周边建筑物的安全检测,确保群众生活不受影响。事故原因目前正在调查之中。关于"莲花河畔景苑"商品房倾倒事故原因调查通报核心提示：上海市政府今天上午公布倒楼事件调查结果。调查结果称，房屋倾倒的主要原因是楼房两侧水平力超过了桩基的抗侧能力，导致房屋倾倒。调查结果称，大楼所用PHC管柱经检测质量符合规范要求。以下为通报全文。2009年6月27日5时30分左右，本市闵行区莲花南路、罗阳路在建的“莲花河畔景苑”商品房小区工地内，发生一幢13层楼房向南整体倾倒事故，一名工人逃生不及被压致死。市委、市政府要求：由市建设交通委会同有关部门，迅速开展应急抢险工作，立即组织专家进行原因调查，并将相关情况及时向中央有关部门汇报。目前，工程排险任务和事故原因调查已经基本完成。现将有关情况通报如下：一、事故应急处置情况事故发生后，在各有关单位的支持配合下，市建设交通委立即启动事故抢险处置机制，迅速开展了以下工作：一是会同市、区相关部门紧急组建了现场抢险指挥部，同时组成了由中国工程院院士江欢成先生担任组长、14位勘察、设计、地质、水利、结构等相关专业专家参加的专家组。二是针对倾倒楼房附近存在南面开挖基坑、北面堆土过高、部分防汛墙坍塌等重大隐患，为保持土压平衡，根据专家组建议，加快卸载北面堆积最高约10米的土方，抓紧回填楼房南面深约4.6米的基坑，同时对多余土方进行外运。经过抢险施工人员三天三夜的连续奋战，累计卸载、外运和回填土方约6万方。至6月30日，南面基坑全部填平，北面堆土下降至0.5米左右，临时防汛设施基本修筑完成，有效防止了次生灾害的发生。三是组织专业检测人员，分别对在建的其余10幢楼房、邻近居民小区、附近防汛设施和道路管线进行不间断监测，并对燃气、电力等管线进行了逐户安检。专家组根据检测结果判断，邻近居民小区、附近道路管线等未受影响；在建的其余楼房安全状况稳定，不会发生类似倾倒事故。临时撤离居民于6月29日晚全部回家，工程抢排险任务于7月1日结束。6月27日下午，将事故及应急处置情况及时向住房和城乡建设部进行了汇报。6月29日下午，住房和城乡建设部专门派员赴现场了解情况，对事故调查和后续工作提出要求。二、事故原因调查情况专家组于6月28日提出了事故原因的初步判断。为真实、全面、客观地查清事故情况，专家组分勘察设计、水文地质、施工工况、检测等四个小组，对事故发生的工程技术原因进行了深入分析和复核。7月2日，在听取了检测、分析、复核结果汇报后，专家组提出了事故原因调查和技术分析的结论意见。主要有：1、房屋倾倒的主要原因是，紧贴7号楼北侧，在短期内堆土过高，最高处达10米左右；与此同时，紧邻大楼南侧的地下车库基坑正在开挖，开挖深度4.6米，大楼两侧的压力差使土体产生水平位移，过大的水平力超过了桩基的抗侧能力，导致房屋倾倒。2、倾倒事故发生后，对其它房屋周边的堆土及时采取了卸土、填坑等措施，目前地基和房屋变形稳定，房屋倾倒的隐患已经排除。3、原勘察报告，经现场补充勘察和复核，符合规范要求；原结构设计，经复核符合规范要求；大楼所用PHC管桩，经检测质量符合规范要求。

4、建议进一步分析房屋倾倒机理，总结经验、吸取教训；同时对