高层建筑基础工程施工第一节 施工方案一、我国高层建筑建设的发展状况1.高层建筑的界限在不同的国家、不同的年代，其规定也不一样，这与一个国家当时的经济条件、建筑技术、电梯设备、消防装置等许多因素有关。国外：美国规定高度为2225m以上或7层以上的建筑为高层建筑；英国规定高度为24.3m以上的建筑为高层建筑；日本规定8层以上或高度超过31m的建筑为高层建筑。 1.高层建筑的界限我国高层民用建筑设计防火规范（GB50045-2001）中，规定：10层及10层以上的居住建筑，或高度在24m以上的公共建筑，称之为“高层民用建筑”。但在高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ 3-2002）（以下简称为高层规程）规定，10层及10层以上或房屋高度超过28m的混凝土结构民用建筑物为高层建筑 2.超高层建筑的界限无明确规定一般认为建筑总高度超过100米，层数30层以上的建筑称为“超高层建筑”；也有认为建筑总高度超过60米3.我国高层建筑结构体系的发展过程50年代中期：建造了几栋8-10层的砖混结构住宅和旅馆。1959年：建造了几栋公共建筑，如民族饭店（12层、47.7米）、民航大楼（15层、60.8米）60年代：建成了广州宾馆（27层、88米）1974年：建成了北京饭店（19层、87.15米）1975年：建成了白云宾馆（33层、114.05米），标志我国高层建筑开始突破100米.80年代：高层建筑发展处于兴盛时期，建造了大批高层建筑。90年代：随着经济实力的增强，各种结构体系得到了应用，高层建筑的规模和高度不断得到突破。3.高层建筑结构体系的发展过程深圳国贸大厦高160米，共53层，由中建三局一公司负责施工。从1982年10月至1985年 12月29日共37个月即竣工，是当时国内最高的钢筋混凝土结构建筑。深圳国贸大厦以三天一层楼的速度建成，这在当时是绝无仅有，创造了建筑史上的新记录。因此，“三天一层楼”成为享誉中外的“深圳速度” 。3.高层建筑结构体系的发展过程序号名称城市建成年份层数高度（m）结构类型用途1上海环球金融中心上海2008101492混合多功能2金茂大厦(JinMaoBuilding ) 上海199988421混合多功能3中信广场（Citic Plaza）广州199680391混凝土多功能4地王大厦（Shun Hing Square）深圳199669384混合办公5赛格广场(SEG Plaza) 深圳200072292混合多功能6明天广场(Sunjoy Tomorrow Square) 上海199959285混凝土多功能7恒隆广场(Plaza 66) 上海200162281混凝土多功能8香港新世界大厦(Hong Kong New World building) 上海200158265钢多功能9深圳特区报大厦(Shenzhen Special Zone Daily Tower)深圳199842264混凝土办公10大连世界贸易中心(Dalian World Trade Center) 大连200055242混合办公3.高层建筑结构体系的发展过程目前上海正在建设上海中心大厦：上海中心由地上121层主楼、5层裙房和5层地下室组成，总高度达632米，主楼高度达580米，建筑面积573223平方米，总投资达到150亿左右。上海中心大厦于2008年11月开建，2009年7月主楼桩基完成施工，整幢大厦将于2014年竣工。建成后上海中心将成为中国第一高楼，在世界上现已竣工的高楼中，排名第二。 目前天津正在建设117大厦：天津117大厦，地下4层，地上117层，高597米，总建筑面积84.7万平米，系一幢集甲级办公、酒店、旅游观光和精品商业于一体的特大型超高层摩天大楼。 目前天津正在建设117大厦：由中建三局承建的天津117大厦超越天塔，成为我国北方最高建筑物。长120米的国内房建领域最长桩基、重210吨的国内单根最重防屈曲钢支撑、达3兆帕的超高层建筑水管压力世界之最、位于564米高度的全球最高室内游泳池 ，579米全球最高观景平台 ，597米的高度成为中国结构第一高楼 。目前，主塔楼正以最快两天一个结构层的速度攀升，预计明年主体结构封顶。 现在我国城市中的高层建筑越来越多二、高层建筑基础的特点基础受力更为复杂：承受垂直荷载、水平荷载、地震荷载等；地基应有足够的强度和稳定性；高层建筑的基础选型较为特殊，需考虑如下原则：土的种类与分布以及地下水位、上部结构型式、考虑经济与施工方面的因素；基础埋置深；大体积混凝土施工。三、高层建筑常用基础型式筏形基础箱形基础桩基础桩箱基础1.筏形基础包括：梁板式：单向肋梁板式、双向肋梁板式（图（a）；平板式（图（b）。不埋板式基础构造不埋板式基础构造（a）示意式；（）示意式；（b）剖面）剖面1.筏形基础筏形基础可以较大地满足地基容许承载力和容许变形的要求。适用于：软土地基：用条形基础不能满足上部变形和承载力要求时；高层柱距较小、荷载较大、基础需连成一体式；基础需有足够的刚度和稳定性抵抗风荷载和地震荷载时。2.箱形基础由底板、墙和顶板形成箱，具有很大的刚度，整体性更好。内墙外墙底板2.箱形基础适用于上部荷载大而地基土有比较软弱的情况。能对地基不均匀沉降起到调节和减小作用，原因：1）箱形基础加大了高层建筑基础的埋置深度，使建筑物的重心下移；2）箱基于周围土体协同工作，增加了建筑物的稳定性。2.箱形基础箱基是一种补偿式基础：若箱基埋置在地面以下H深度处，可计算相应于深度H处的自重压力PH和水压力PW，因此可用来补偿建筑物重量的压力为： PC= PH + PW2.箱形基础若上部压力为P:若PPC:箱基会产生回弹变形（基底隆起）若PPC:基础的变形和承载力问题应重视若PPC:可以发挥基础的补偿作用，为通常设计情况。3.桩基础（1）组成：若干根桩、承台（承台梁）组成：若干根桩、承台（承台梁）3.桩基础（2 2）种类）种类1）按受力性质分：摩擦桩、端承桩、抗拔）按受力性质分：摩擦桩、端承桩、抗拔（浮）桩（浮）桩2）按材料分：钢、混凝土、钢筋混凝土、钢）按材料分：钢、混凝土、钢筋混凝土、钢管混凝土管混凝土3）按形状分：方、圆、多边、管）按形状分：方、圆、多边、管4）按制作方法分：预制桩、灌注桩）按制作方法分：预制桩、灌注桩3.桩基础（3）桩基的适用范围1）地基软弱、地下水位高、高层建筑荷载大，天然地基不能满足承载力及变形要求；2）高层建筑有很大的竖向和水平荷载，限制倾斜严格；3）地表软弱土层较厚，不宜用作基础持力层；4）地震区、地基土有可能液化的土层；5）土层厚薄不同，或荷载变化可能引起不均匀沉降时。3.桩基础（4）桩的承载力的确定单桩垂直承载力：宜根据荷载大小、桩的类型、土层分布、桩本身强度、静荷实验数据等确定。群桩承载力：一般不等于单桩承载力之和。 摩擦桩：群桩中每根桩的平均承载力 小于单桩承载力 端承桩：一般认为群桩承载力等于单 桩承载力之和3.桩基础（5）群桩的沉降量：与单桩不同，比单桩大（6）桩的合理布局：1）是垂直荷载的质量重心与群桩的重心尽可能地接近；2）使高层建筑的垂直荷载作用下桩的受力比较均衡，以控制建筑物的倾斜。（包括控制：整体偏心和局部偏心）4.桩-箱基础将箱基底板代替群桩承台就组成了桩箱基础内墙外墙底板4.桩-箱基础（1）适用于：高层建筑的层数增多，地基承受的垂直力和水平力也会增多；抗震和人防要求基础常需有一定的埋深。（2）桩箱基础是一种复合基础。其作用：箱基可以使基础平面内和平面外刚度增大，箱基底板传递剪力的能力有所增强；桩基可以使上部荷载通过箱基有效传递给桩和土体，既提高了正在能力，又减少了垂直沉降量。4.桩-箱基础（3）桩箱基础和箱基比较，受力和变形明显不同： 桩箱基础由于底板下有桩基，底板和箱基的整体变形均受到桩的约束，因此大大增强了体系的刚度；底板上有顶板和墙体约束，下有桩基约束，因此可以认为底板在平面内的刚度为无限大。四、高层建筑基础施工方案选择高层建筑基础应选择安全、稳定、经济合理的类型。基础方案和施工方案的选择有着密切的关系。四、高层建筑基础施工方案选择1.基础选型的要求（1）建筑物与结构类型、平面布局、荷载大小及分布；（2）拟建场地的地质条件、水文情况和是否为地震区或强风区；（3）工程的重要性及施工工期要求；（4）施工单位的设备条件和技术水平；（5）技术经济效果。四、高层建筑基础施工方案选择2.基础施工方案的选择要根据：基础结构、基础埋深、地质水文、周围情况确定。通过技术经济比较选择最优方案2.基础施工方案的选择选择重点是：（1）放坡开挖：如基础工程周围无建筑物，且深度较浅，又有足够的场地时；（2）适当降水：如地下水位较高时；（3）可行的挡土和支护措施：如基础较深，且周围无足够场地，又不允许放坡开挖时；（4）环境保护：如采用桩基础，应尽量设法克服振动和噪声大的问题；（5）注意大体积混凝土施工：箱形基础和筏形基础均属大体积混凝土范畴，应采取措施控制温度应力和收缩裂缝，以保证质量。五、参考资料五、参考资料