高层建筑施工.ppt

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 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 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 compensatedfoundation 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 GD W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 b 5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 8 20mk 0 1 20m 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 7P12井点布置 b10m双排布置 环状布置 井点间距2 3 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k 0 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 10 250m d 土质为砂土 碎石土 地下水丰富 降水深 10 50m 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8 18m 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 200 250m2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 k 1 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2 3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3 4mm 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 K 1 0边坡稳定 K 1 0极限平衡状态 K 1 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 cHc 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 2ctg 45 2 Pp Htg2 45 2 2ctg 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 qtg2 45 2 距离支护结构一定距离有均布荷载 h1 l1Htg2 45 2 e2 qtg2 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 Kaep 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 K p K Kp K tg 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 Kay 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 t0K2 1 1 1 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 P401 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 KjK 1 5 2 0抗管涌安全系数j i w h h 2t w不发生管涌的条件 K h h 2t wt 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 Kh 1 2 基坑边长 20m时 Kh 1 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 Kq 1 2 基坑边长 20m时 Kq 1 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 acCai 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 500 4000kn m2 20 30 E50 120 150 qu2水泥掺入比aw与qu 水灰比0 45 0 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P491 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 11l 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2 25 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P841 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P851 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 67P86 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 8P111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180 210mm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2 403 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 22 32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15 25 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 71P93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 73P95 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 1 1 2 水灰比0 38 0 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7 8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 L 0 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 L 0 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 01 0 03N mm2砂质粘土为0 03 0 06N mm2坚硬粘土为0 06 0 10N mm2Cx 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 83 9P151Tm 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 L 0 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 0S R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 K z s zW0按 概率极限状态设计法 设计 4 184 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 4 274 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