高层建筑施工技术

主要内容

 高层建筑概述

 高层建筑垂直运输机械  高层建筑施工用脚手架

 高层建筑施工的几个技术问题 满堂模板支架

超高泵送混凝土施工技术 型钢混凝土施工技术 钢管混凝土施工技术 一、概述

1、高层建筑的定义

• 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） • 超高层建筑： 40层以上（高度100m以上） • 我国《民用建筑设计通则》（JGJ37－87）中规定：

• 高层建筑是指10层以上的住宅及总高度超过24m的公共建筑及综合建筑。 2、高层建筑的结构体系

• 高层建筑常用的结构体系有以下几种：

框架结构 剪力墙结构 筒体结构 核心筒体系（内筒体系） 框筒体系 成束筒体系

• 运输量大

• 机械费用大

• 对工期影响大

• 进行选择时要全面考虑下述几方面：

• 运输能力要能满足规定工期的要求。

• 机械费用低。

• 综合经济效益好。 • （1）基本参数的确定

• 幅度。又称回转半径或工作半径。应力求使其覆盖所施工建筑物的全部面积，避免二次搬运。

• 起重量。包括最大起重量和最大幅度时的起重量两个参数。

• 起重力矩。确定了起重量和幅度后，还必须参照塔式起重机的技术性能，核查是否超过额定的起重力矩。

• 吊钩高度。应根据建筑物总高度、吊索高度、构件最大高度、脚手架尺寸和施工方法等选用。 2）塔式起重机的选用

选定型式→计算幅度和吊钩高度→确定起重量和起重力矩→选定起重机型号→计算起重机数量，确定具体的布置。

另外，还要深入考虑其他一些问题，如：

• 锚固点与建筑物相对应的位置，以及平衡臂是否影响臂架正常回转。 • 多台塔机同时作业时，要处理好相邻塔机的高差，以防止相互碰撞。 • 考虑塔机安装时的顶升、接高、锚固及完工后的落塔、拆卸等。 • 塔机基础的布置，地基情况是否满足要求。 • 扣件式钢管脚手架 • 碗扣式钢管脚手架 • 门型组合式脚手架 • 附着升降脚手架

关于附着升降脚手架的规定：

➢ 建设部对从事附着升降脚手架工程的施工单位实行资质管理，未取得相应资质证书的不得施工；对附着升降脚手架实行认证制度，即所使用的附着升降脚手架必须经过国务院建设行政主管部门组织鉴定或者委托具有资格的单位进行认证。

➢ 新研制的附着升降脚手架应到当地建设行政主管部门办理试用手续，审查合格后，在一个工程上使用，试用期间必须随时接受当地建设行政主管部门的指导和监督。试用成功后，再按照规定取得认证资格，方可投入使用。

➢ 总承包单位必须对施工现场的安全工作实行统一的监督管理，附着升降脚手架组装完毕后，必须验收合格后，方可进行升降作业。

➢ 分包单位对附着升降脚手架的使用安全负责。

（1） 材料要求  钢管

宜采用48×3.5mm的钢管，钢管上严禁打孔，严禁将48×3.5mm和51×3.0mm的钢管混用。特别注意钢管壁厚。  扣件

应采用可锻铸铁制造的扣件，在螺栓拧紧扭力矩达65N·m时，不得发生破坏。  脚手板

每块质量不宜大于30kg。  避雷装置

包括接闪器、接地极、接地线。  纵向水平杆

宜设置在立杆内侧，其长度不小于3跨。

接长宜采用对接扣件连接，也可采用搭接。对接扣件应交错布置，两根相邻纵向水平杆的接头不宜设置在同步或同跨内；不同步或不同跨两个相邻接头在水平方向错开的距离不应小于500mm；各接头中心至最近主节点的距离不宜大于纵距的1/3。搭接长度不应小于1m，应等间距设置3个旋转扣件固定。  横向水平杆

主节点处必须设置一根横向水平杆，用直角扣件扣接且严禁拆除。主节点处两个直角扣件的中心距不应大于150mm。靠墙一段的外伸长度不应大于0.4La且不应大于500mm。

作业层上的非主节点处的横向水平杆，根据支撑脚手板的需要等间距设置，最大间距不应大于纵距的1/2。

用竹笆脚手板时，横向水平杆两端应用直角扣件固定在立杆上。  立杆

脚手架必须设置纵、横向扫地杆。纵向扫地杆采用直角扣件固定在距底座上皮不大于200mm处的立杆上。横向扫地杆应采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上。

立杆接长除顶层顶步可采用搭接外，其余各层各步接头必须采用对接扣件连接。立杆上的对接扣件应交错布置：两根相邻立杆的接头不应设置在同步内，同步内隔一根立杆的两个相隔接头在高度方向错开的距离不宜小于500mm；各接头中心至主节点的距离不宜大于步距的1/3。  连墙杆

对高度24m以上的双排脚手架，必须采用刚性连墙件与建筑物可靠连接。 连墙件必须采用可承受拉力和压力的构造。采用拉筋必须配用顶撑，顶撑应可靠地顶在混凝土圈梁、柱等结构部位。  剪刀撑

每道剪刀撑宽度不应小于4跨，且不应小于6m，斜杆与地面的倾角宜在45°～60°之间。

高度在24m以上的双排脚手架，应在外侧立面整个长度和高度上连续设置剪刀撑。

剪刀撑斜杆的接长宜采用搭接，搭接长度不小于1m，采用不少于2个旋转扣

件固定，端部扣件盖板的边缘至杆端距离≥100mm。

1）中国建筑业协会关于模板支撑系统失稳倒塌事故专题研讨会的内容 造成模板坍塌事故的主要原因 ： ➢ 一是施工现场管理不到位。 ➢ 二是模板支撑搭设不规范。

➢ 三是模板支撑荷载计算错误或考虑不周。 ➢ 四是钢管和扣件的质量低劣。 ➢ 五是安全技术规范有待完善。 （2）施工中存在的问题

 扣件抗滑承载力检查不到位

 模板支架立杆顶部伸出长度不能满足荷载要求  立杆接长不符合规范要求  剪刀撑设置不符合规范要求  使用的材料与设计不符  未能一次搭设到顶 3）施工方案编制中存在的问题

 一是没有正确核算和控制施工荷载。

 二是没有核算钢管的承载力、刚度、扣件的抗滑移承载力 。  三是没有细部节点详图，立杆平面布置图与计算取值不符 。

 设计与施工不符、同一方案中前后矛盾、荷载取值漏项、支撑体系不明确 。 （4）关于模板支架施工方案的一般规定

关于高大模板施工的规定：

• 水平混凝土构件模板支撑系统高度超过8m，或跨度超过18m，施工总荷载大于10kN/m2，或集中线荷载大于15kN/m的模板支撑系统必须组织专家论证审查。 • 建筑施工企业应当组织不少于5人的专家组，对已编制的安全专项施工方案进行论证审查。安全专项施工方案专家组必须提出书面论证审查报告，施工企业应根据论证审查报告进行完善，施工企业技术负责人、总监理工程师签字后，方可实施。专家组书面论证审查报告应作为安全专项施工方案的附件，在实施过程中，施工企业应严格按照安全专项方案组织施工。 4）关于模板支架施工方案的一般规定

关于审核的规定：

• 建筑施工企业专业工程技术人员编制的安全专项施工方案，由施工企业技术部门的专业技术人员及监理单位专业监理工程师进行审核，审核合格，由施工企业技术负责人、监理单位总监理工程师签字。

• 企业技术标准规定模板支架必须进行设计计算，并经公司主管部门审核批准。 1）施工方案选择

➢ 一台高压泵一次到顶 。 高压泵价格较高。

➢ 几台泵以接力方式输送 。

混凝土的坍落度损失较大，只要有一台泵出现故障，混凝土输送即停止，易造成堵管。

➢ 在各施工高程选择不同的混凝土输送泵 。 某工程混凝土输送设备选择 2）提高混凝土泵送性能

• 添加高性能外加剂

• 选用级配优良的粗细骨料 • 掺加粉煤灰等掺和料 • 优化混凝土配合比 • 保持送料的连续性 3）泵管设计

混凝土在管中的阻力来源于两部分： 一是混凝土与泵管内壁的摩擦力。 二是混凝土的重力。

所以，随着高度的增加，泵管的受力愈来愈大。施工中，必须采取措施把泵管与结构可靠地连接，使泵管在巨大的压力作用下不至于大范围晃动，减少压力损失；制定合理的布管方案，减少弯头的设置，降低阻力。 （3）泵管设计

布管应根据混合物的浇注方案设置并少用弯管和软管，尽可能缩短管线长度。为减少管道内砼反压力，在泵的出口可布置65-100m的水平管及若干弯管，水平管与垂直管相连接的弯管处，在泵的出口部位和垂直管的最前段各安装一套液压截止阀。

管路设计尽量减少弯管、锥形管的数量，采用大弯管，并在楼面上布置水平缓冲管。

3、型钢混凝土施工技术

由混凝土包裹型钢做成的结构称为型钢混凝土结构。它的特征是在型钢结构的外面有一层混凝土外壳。 名称： 钢骨铁筋混凝土； 劲性钢筋混凝土。

混凝土包钢结构（Steel encased Concrete）；

（2）型钢混凝土组合结构的特点

 型钢不受含钢率的限制，承载能力高于同样外形的混凝土构件，可以减小构件截面，增加使用面积和层高。

 混凝土浇注之前能承受构件自重和施工荷载，可将模板悬挂在型钢上。  施工管理的协调工作量大。

 工程进度对垂直运输设备的依赖性很大。  施工技术难点较多。 （2）型钢混凝土组合结构施工 型钢和钢筋的施工

 柱的型钢骨架应先进行临时连接，纠正垂直度偏差后再进行焊接或栓接固定。在梁的型钢骨架安装后，要再次观测和纠正偏差。

 在梁柱接头处和梁的型钢翼缘下部要预留排除空气的孔洞和混凝土浇筑孔。  柱的纵向钢筋设在柱截面的四角或无梁的部位。

 梁柱节点部位需要将箍筋分段，再用电弧焊焊接。不宜将箍筋焊接在梁的腹板上。

 如腹板上穿筋孔的位置和大小不合适时，应征得设计单位得同意后，再用电钻补孔或绞刀扩孔，不得用气割开孔。 （2）型钢混凝土组合结构施工 模板与混凝土浇注

 型钢混凝土结构施工中可利用型钢骨架来承受混凝土的重量和荷载。

 可将梁底模固定在型钢梁上，可省去梁下的支撑。楼盖模板可用钢框木模板和快拆体系支撑。

 梁柱接头处和梁的型钢翼缘下部等部位，应仔细进行浇注和振捣。混凝土要满足耐火和受力的双重要求，浇注和养护时要保证其密实度和防止开裂。 

 总体施工流程 

 由于核心筒剪力墙内配有型钢柱、梁，与外围钢框架形成稳定的体系，在施工时，采取先施工钢结构、再施工钢筋混凝土结构的方案。1～2层钢结构为一个吊装节，3～5层为一节，施工至5层后，开始钢筋混凝土结构的施工；以后每3层钢结构吊装一次，钢结构的施工领先钢筋混凝土结构3～4层。

施工要点

• 1施工流程的确定：当钢结构能够形成稳定结构体系时，宜先施工钢结构，再施工混凝土结构；混合结构形式为钢框架与钢筋混凝土筒体组合时，钢构件安装与楼层钢筋混凝土楼板施工进度差不宜超过5层。

• 2型钢混凝土组合构件施工时，需注意钢筋混凝土施工时对钢构件造成的变形，在钢筋混凝土施工完成后及时复核钢构件的位置。

• 3梁柱节点部位不能贯通或不能满足锚固长度要求的钢筋（主要为与型钢的翼缘板相交的钢筋），在型钢的翼缘板上设置连接板，将钢筋焊接在连接板上。型钢混凝土柱的箍筋宜采用封闭箍，梁柱节点部位柱的箍筋可分段，并用电弧焊焊接。应注意，由于节点处受力复杂，不宜将箍筋焊接在梁的腹板上。 （1）钢管混凝土结构的特点 结构方面：

强度高、重量轻、塑性好、耐疲劳、耐冲击，可借助内填混凝土增强钢管壁的稳定性；又可借助钢管对核心混凝土的约束作用，使核心混凝土处于三向受压状态，从而使核心混凝土具有更高的抗压强度和抗变形能力。

施工方面：

钢管本身即为耐侧压的模板，浇注混凝土可省去支模和拆模工作；钢管兼有纵向钢筋和箍筋的作用，制作钢管比制作钢筋骨架省工，便于混凝土浇注；钢管即劲性承重骨架，可省去支撑，缩短工期，且不受季节的限制。 2）钢管混凝土结构施工 1）钢管柱拼接组装

 根据运输条件，钢管柱的每段长度一般以12米左右为宜。在现场组装的钢管柱，其长度要根据施工要求和吊装条件确定。

 钢管对接时，应严格保持焊后管肢的平直，焊接时，除控制几何尺寸外，还应注意焊接变形对肢管的影响，焊接宜采用分段反向顺序，分段施焊应保持对称。  焊接前，对小直径钢管可采用点焊定位，对大直径钢管可另用附加钢筋焊于钢管外壁作临时固定联焊。

 为确保联接处的焊接质量，可在管内接缝处设置附加衬管。 2）钢管柱吊装

 吊装时应注意减少吊装荷载作用下的变形，吊点的位置应根据钢管柱本身的承载力和稳定性验算后确定。

 吊装钢管柱时，应将其上口包封，防止异物落入管内。

 当采用预制钢管混凝土构件时，应待管内混凝土强度达到设计值的50%以后，方可进行吊装。

 钢管柱吊装就位后，应立即进行校正，并采取临时固定措施，以保证构件的稳定性。

3）管内混凝土浇灌

 泵送顶升浇灌法

立式手工浇捣法

混凝土自钢管上口灌入，用振捣器捣实。

管径大于350mm的采用内部振捣器，一次浇灌高度不宜大于2m。 管径小于350mm的可采用附着式振捣器进行振捣。 外部振捣器的位置应随混凝土浇灌的进展加以调整。 

 高位抛落无振捣法

利用混凝土下落时产生的动能达到振实混凝土的目的。 适用于管径大于350mm，高度不小于4m的情况。 抛落高度不足4m的区段，用内部振捣器振实。 

 钢管内的混凝土浇灌工作，宜连续进行。  钢管加劲肋上宜预留排除空气的孔洞。

 每次浇灌混凝土前（包括施工缝）应先浇灌一层厚度为10-20cm的与混凝土等级相同的水泥砂浆。

 管内混凝土的浇灌质量，可用敲击钢管的方法进行初步检查，如有异常则应用超声波检测。对不密实的部位，应采用钻孔压浆法进行补强，然后将钻孔补焊封固。

 钢管柱每三层（即每节柱）浇筑一次，浇筑高度为12m。由于设计单位不允许在钢管柱上开洞，所以无法使用泵送顶升法浇灌法进行浇灌，而采用立式高位抛落无振动法（高抛自密实。当混凝土浇筑至8m时，采用振捣棒振捣密实。