本章内容：高层建筑施工特点、垂直运输设备和脚手架；高层建筑基础施工和主体结构施工等内容。重点：附着式和爬升式塔式起重机、大体积混凝土和泵送混凝土施工原理及工艺，高层建筑施工安全技术。10 10 高层建筑施高层建筑施工工 学习要求：v了解高层建筑结构体系及施工特点，高层建筑垂直运输设备和脚手架的搭设，深基坑支护结构形式、水泥土挡土桩施工和地下连续墙施工；v掌握浇筑大体积混凝土产生裂缝的主要原因、防止措施和合理的施工方法；v熟悉泵送混凝土施工工艺及泵送混凝土的技术要求；v了解高层建筑施工的安全技术。 高层建筑及其施工特点高层建筑及其施工特点 高层建筑基础施工高层建筑基础施工 高层建筑结构施工高层建筑结构施工 高层建筑施工的安全技术高层建筑施工的安全技术 高层建筑运输设备与脚手架高层建筑运输设备与脚手架End End 本本 章章 内内 容容高层建筑：指10层以上的住宅及总高度超过24m的公共建筑和综合建筑。高层建筑结构按使用材料划分，主要有钢筋混凝土结构、钢结构、钢-钢筋混凝土组合结构，以钢筋混凝土结构在高层建筑中的应用最为广泛。高层建筑按结构体系划分，有框架体系、剪力墙体系、框架-剪力墙体系和筒体体系( (图图10.1)10.1)。10.1 10.1 高层建筑及其施工特点高层建筑及其施工特点 （1）框架体系框架体系是我国采用较早的一种梁、板、柱结构体系，其优点是建筑平面布置灵活，可以形成较大的空间，特别适用于各类公共建筑，建筑高度一般不超过60m。但由于侧向刚度差，在高烈度地震区不宜采用。10.1.1 10.1.1 高层建筑的结构体系高层建筑的结构体系 （2）剪力墙体系剪力墙体系是建筑物的内外纵横墙除了承受竖向荷载外，还要承受由水平荷载所引起的弯矩。它承受水平荷载的能力较框架结构强，刚度大，水平位移小，现已成为高层住宅建筑的主体，建筑高度可达150m。但由于承重剪力墙过多，限制了建筑平面的灵活布置。（3）框架剪力墙体系 框架剪力墙体系兼有框架和剪力墙体系的优点。它是在框架结构平面中的适当部位设置钢筋混凝土墙，常用楼梯间、电梯间墙体作为剪力墙而形成框架剪力墙体系。它具有平面布置灵活，能较好地承受水平荷载，且抗震性能好的特点，适用于1530层的高层建筑结构。（4）筒体体系 筒体体系是框架和剪力墙结构发展而成的空间体系，由若干片纵横交错的框架或剪力墙与楼板连接围成的筒状结构。根据其平面布置、组成数量的不同，又可分为框架筒体、筒中筒、组合筒三种体系。筒体结构在抵抗水平力方面具有良好的刚度，并能形成较大的空间，且建筑平面布置灵活。基础埋置深度大 垂直运输量大 浇筑钢筋混凝土工程是高层建筑施工的主导工程 10.1.2 10.1.2 高层建筑施工的特点高层建筑施工的特点 垂直运输设备是高层建筑机械化施工的主导机械，担负着大量的建筑材料、施工设备和施工人员垂直运输任务。目前，我国高层建筑结构施工用垂直运输设备主要有：塔式起重机、混凝土泵和施工电梯。10.2 10.2 高层建筑运输设备与高层建筑运输设备与脚手架脚手架（1）塔式起重机的选择原则塔吊参数应满足施工要求对塔吊各主要参数应逐项检查，务使所选用塔吊的幅度、起重量、起重力矩和起重吊钩高度等与施工要求相适应；塔吊的生产效率应满足施工进度要求；塔式起重机塔式起重机塔式起重机的选择塔式起重机的选择 充分利用现有机械设备，充分发挥塔吊效能，做到台班费用最省，经济效益好；选用塔吊要适应施工现场环境要求，便于进场安装、架设和拆除、退场。（2）塔式起重机选择步骤根据施工对象特点选定塔吊类型；根据高层建筑的体型、平面尺寸及标准层面积，确定塔吊应具 备的幅度及吊钩高度参数；根据建筑构件尺寸及质量，确定塔吊起重量和额定起重力矩参数；依据上述参数确定塔吊的型号。根据施工方法、施工工艺、现场条件及设计要求，确定塔吊单侧或双侧配置方案；根据计划进度、施工流水段划分及工程量和吊次的计算，确定塔吊配置台数、安装位置及轨道基础走向。 （3）注意事项在确定塔吊形式及高度时，应考虑塔身的锚固点与建筑物的位置；塔臂的平衡臂是否影响臂架正常回转。多台塔吊作业条件下，务使彼此互不干扰，处理好相邻塔吊的高度差，防止两塔吊碰撞。塔吊安装时，应保证顶升套架及锚固环的安装位置正确；同时考虑外脚架的搭设形式与挑出建筑物的距离，以免与下回转塔吊转台尾部回转时相撞。 根据施工经验，下旋轨道塔式起重机用于15层以下的高层建筑；15层以上的高层建筑常选用附着式塔式起重机；30层以上的高层建筑优先考虑采用爬升式塔式起重机。 10.2.1.2 10.2.1.2 附着式塔式起重机和爬升式附着式塔式起重机和爬升式塔式起重机塔式起重机（1）附着式塔式起重机附着式塔式起重机的塔身固定安装在建筑物外侧的钢筋混凝土基础上，随着塔身的升高，每隔20m左右用一套锚固装置与高层建筑结构相连接，以保证塔身的刚度和稳定。一般高度为70100m，特点是适合狭窄工地施工。 附着式塔吊的锚固装置由套在塔身上的锚固环、附着杆及固定在建筑结构上的锚固支座构成( (图图10.2)10.2)。锚固环必须装设在塔身标准节对接处，或设置在水平腹杆断面处；锚固环必须牢固，紧紧地箍紧塔身结构，不得松脱。建筑物上的锚固支座可安装在柱上或埋设在现浇混凝土墙板内，锚固点应紧靠楼板，其距离以不大于20cm为宜。 附着式塔吊锚固装置的安装与拆卸必须遵守有关安全操作规程的规定，在施工时应特别注意以下几点：安装和固定附着杆时，必须用经纬仪对塔身结构的垂直度进行检查。在塔式起重机使用过程中，应经常对锚固装置各个部位及连接件进行检查，如有松动或短缺，应立即加以紧固或补齐。降落塔身与拆除附着杆系应同步进行，严禁先期拆卸附着杆，再逐节拆卸塔身，以免大风造成塔身扭曲倒毁事故。（2）爬升式塔式起重机 爬升式塔式起重机特别适宜于超高层建筑结构施工。它通过电梯或楼板预留开孔的空间进行爬升，一次可以爬升一层或二层楼；来自塔吊上部的荷载，通过支承系统和楔紧装置传给楼板结构。根据爬升孔的尺寸和建筑结构特点，确定楼板开孔尺寸，并准备合适的爬升框架；通过变幅小车，使塔吊起重臂和平衡臂方向平衡，以便塔身平稳爬升；爬升时，起重臂的指向应与液压爬升系统的横梁相垂直，禁止回转臂架；风速达5级以上时，不得进行爬升作业； 爬升式起重机进行爬升作业时，应注意以下事项：爬升过程中如有异常响声或出现故障，必须立即停机检查，故障未经排除不得继续爬升作业；爬升到要求的楼层后，应立即伸出塔身底座的支腿并锚固，并通过爬升框架支承塔吊传来的荷载；爬升作业完成后，必须经过周密检查，确认无异常后，方可投入正式使用。 施工电梯是安装于高层建筑物外部，供运送施工人员和建筑器材的垂直提升机械。施工电梯主要有两种，即单笼式和双笼式。一般载重量1t，可乘12人；重型可载重2t，可乘24人。 10.2.2 10.2.2 施工电梯施工电梯 使用时应注意以下事项：v为使施工电梯充分发挥效能，其安装位置应满足：便于施工人员和物料的集散；便于安装和设置附墙装置；靠近电源，有良好的夜间照明。v严格对人货电梯运输的组织与管理。采取施工楼层相对集中，增加作业班次，白天运送人员为主、晚上以运送材料为主等措施，缓解高峰时的运输矛盾。 （1）钢管扣件脚手架 高层建筑钢管扣件脚手架的材料性能和搭拆方法与一般多层脚手架相同，但在搭设高度与立杆间距方面有限制要求：搭设高度在2030m，单根立杆纵距为；搭设高度在3040m，单根立杆纵距为；搭设高度在4050m，单根立杆纵距为。10.2.3 10.2.3 高层建筑施工用脚手架高层建筑施工用脚手架外墙脚手架外墙脚手架 钢管扣件脚手架的搭设高度大于30m时，应采用钢制可调节连接杆，承受拉力要求不低于，并与高层建筑物连接，按下列要求施工：v按垂直方向每隔，水平方向每隔设置一道连墙杆；v按上述位置，在施工中将预埋件埋置在混凝土柱墙、圈梁内，且预埋件应保持上下垂直一线；v连墙杆尽量靠近小横杆与立杆的连接处，但不应将小横杆作连墙杆。 (2) 悬挑式外脚手架 悬挑式外脚手架是利用建筑结构外边缘向外伸出的悬挑结 构作支承的脚手架。其关键是悬挑结构必须有足够的强度、刚 度和稳定性，并能将脚手架的荷载传递给建筑结构。 悬挑脚手架适用于下列三种情况：v0以下结构工程不能及时回填土，而主体结构必须进行的工程；否则影响工期；v高层建筑主体结构四周有裙房，脚手架不能支承在地面上；v超高建筑施工时，脚手架搭设高度超过了容许搭设高度，因此将整个脚手架按允许搭设高度分成若干段，每段脚手架支承在建筑结构向外悬挑的结构上。 将脚手架吊篮的悬挂点固定在建筑物顶部的悬挑装置上，由卷扬机驱动，通过滑轮组和钢丝绳，可使吊篮在建筑物外侧升降，除进行外墙装饰作业外，还能进行建筑设备的安装及外墙清洗等作业。吊篮脚手架一般由吊篮、支承设施、吊索、滑轮组、升降设备和安全装置组成。支承设施有两种，一种为由固定挑梁和平衡重组成的支承设施；另一种为可以纵向移动的支承设施。升降设备为电动驱动机构。 吊篮脚手架吊篮脚手架 高层建筑常用的基础结构可分为片筏基础、箱形基础、桩基础和复合基础。 高层建筑的基础因地基承载力、抗震稳定和功能要求，一般埋置深度较大，且有地下结构。当基础埋置深度不大，地基土质条件好，且周围有足够的空地时，可采用放坡方法开挖。放坡开挖基坑比较经济，但必须进行边坡稳定性验算。在场地狭窄地区，基础工程周围没有足够的空地，又不允许进行放坡时，则采用挡土支护措施。10.3 10.3 高层建筑基础施工高层建筑基础施工 护坡桩的支撑主要有以下几种形式：（1）悬臂式护坡桩(无锚板桩) 对于粘土、砂土及地下水位较低的地基，用桩锤将工字钢桩打入土中，嵌入土层足够的深度保持稳定，其顶端设有支撑或锚杆，开挖时在桩间加插横板以挡土。10.3.1 10.3.1 支护结构支护结构 （2）支撑(拉锚)护坡桩 水平拉锚护坡桩基坑开挖较深施工时，在基坑附近的土体稳定区内先打设锚桩，然后开挖基坑1m左右装上横撑(围檩)，在护坡桩背面挖沟槽拉上锚杆，其一端与挡土桩上的围檩(墙)连接，另一端与锚桩(锚梁)连接，用花篮螺栓连接并拉紧固定在锚桩上，基坑则可继续挖土至设计深度，如图图10.3(a)10.3(a)所示。 支护护坡桩 基坑附近无法拉锚时，或在地质较差、不宜采用锚杆支护的软土地区，可在基坑内进行支撑，支撑一般采用型钢或钢管制成。支撑主要支顶挡土结构，以克服水土所产生的侧压力。支撑形式可分为水平支撑和斜向支撑。水平支撑见图图（b)b),斜向支撑见图图10.3(c)10.3(c)。 （3）土层锚杆 土层锚杆：将受拉杆件的一端(锚固段)固定在边坡或地基的土层中，另一端与护壁桩(墙)连接，用以承受土压力，防止土壁坍塌或滑坡，如图图所示。 （1）深层搅拌水泥土挡土桩施工 深层搅拌水泥土挡土桩：利用水泥作固化剂，将土与水泥强制拌和，使土硬结形成具有一定强度和遇水稳定的水泥土加固桩。深层搅拌水泥土挡土桩施工流程见图图所示。 若将深层水泥土单桩相互搭接施工，即形成重力坝式挡土墙。常见的布置形式有：连续壁状挡土墙、格栅式挡土墙。( (图图10.6)10.6) 10.3.2 10.3.2 常用护坡桩施工常用护坡桩施工 （2）钢筋混凝土护坡桩 钢筋混凝土护坡桩分为预制钢筋混凝土板桩和现浇钢筋混凝土灌注桩。v预制钢筋混凝土护坡桩施工时，沿着基坑四周的位置上，逐块连续将板桩打入土中，然后在桩的上口浇筑钢筋混凝土锁口梁，用以增加板桩的整体刚度。v现浇钢筋混凝土护坡桩，按平面布置的组合形式不同，有单桩疏排、单桩密排和双排桩，见图图所示。 地下连续墙施工：在地面上采用专用挖槽机械设备，按一个单元槽段长度(一般68m)，沿着深基础或地下构筑物周边轴线，利用膨润土泥浆护壁开挖深槽。 地下连续墙施工过程主要划分为三个阶段：准备工作阶段、成槽阶段和浇筑混凝土阶段。地下连续墙按单元槽段逐段施工，每段施工程序如图图所示。 10.3.3 10.3.3 地下连续墙施工地下连续墙施工 （1）地下连续墙挖槽机械设备的选择 挖槽机械设备主要是深槽挖掘机、泥浆制备搅拌机及处理机具。地下连续墙挖掘机械有多头钻、挖掘机及抓斗式挖掘机，如图图所示。（2）浇筑导墙结构 为了保证挖槽竖直并防止机械碰撞槽壁，成槽施工之前，在地下连续墙设计的纵轴线位置上开挖导沟，在沟的两侧浇筑混凝土或钢筋混凝土导墙。导墙断面形式见图图所示。 准备工作准备工作（3）制备护壁泥浆 地下连续墙施工是利用泥浆护壁成槽。泥浆的作用是维持直立槽壁面的稳定性，利用泥浆循环携带出挖掘土渣，同时泥浆还能降低钻具温度，减少磨损。通常用机械将膨润土搅拌成泥浆；控制泥浆性能的指标有密度、粘度、失水量和泥皮性质。 地下连续墙施工单元槽段的长度，既是进行一次挖掘槽段的长度，也是浇筑混凝土的长度。划分单元槽段时，还应考虑槽段之间的接头位置，以保证地下连续墙的整体性。开挖前，将导沟内施工垃圾清除干净，注入符合要求的泥浆。 成槽施工成槽施工机械挖掘成槽时应注意以下事项：v挖掘时，应严格控制槽壁的垂直度和倾斜度。v钻机钻进速度应与吸渣、供应泥浆的能力相适应。v钻进过程中，应使护壁泥浆不低于规定的高度；对有承压力及渗漏水的地层，应加强泥浆性能指标的调整，以防止大量水进入槽内危及槽壁安全。v成槽应连续进行。成槽后将槽底残渣清除干净，即可安放钢筋笼。 地下连续墙槽段之间的垂直接头，作为基坑开挖的防渗挡土临时结构时，要求接头密合、不夹泥；作为主体结构侧墙或结构部分的地下墙，除要求接头抗渗挡土外，还要求有抗剪能力。 非抗剪接头常采用接头管的形式。 钢筋笼按单元槽段组成一个整体。 10.3.3.3 10.3.3.3 槽段接头与钢筋笼槽段接头与钢筋笼10.3.3.4 10.3.3.4 水下浇筑混凝土水下浇筑混凝土水下浇筑混凝土详见第2章有关内容。10.3.4 10.3.4 高层建筑基础施工高层建筑基础施工整体性要求高，不允许留设施工缝，要求一次连续浇筑完毕。同时，由于结构体积大，混凝土浇筑后水泥的水化热量大，且聚集在大体积混凝土内部不易散发，其内部温度显著升高，更促进水泥水化速度加快，水化热更集中释放，而在混凝土表面散热快，这样就形成了大体积混凝土内外较大的温差，且产生较大的温度应力，当达到一定数值时，混凝土便产生裂缝。因此，如何控制混凝土内外温差和温度变形，防止裂缝产生，提高混凝土结构的抗渗、抗裂和抗侵蚀性能是大体积混凝土施工中的关键问题。10.3.4.1 10.3.4.1 防止大体积混凝土产生温度防止大体积混凝土产生温度裂缝的措施裂缝的措施（1）选用中低热的水泥品种，可减少水化热，使混凝土减少升温。（2）合理选择混凝土的配合比，在满足设计强度和施工要求条件下，尽量选用540mm石子，增大骨料粒径，尽量减少水泥用量，以减少水泥的水化放热量。（3）掺用木质素磺酸钙减水剂，不仅能改善混凝土的和易性，还可节约水泥、降低水化热，明显延迟水化热释放的速度。（4）掺加适量的活性掺和料(如粉煤灰)，可替代部分水泥，能改善混凝土的粘聚性，降低水化热。（5）做好测温工作，控制混凝土内部温度与表面温度、表面温度与环境温度之差，使其均不超过25C。（6）采用分层分段浇筑混凝土的方法，尽量扩大混凝土浇筑面；控制浇筑速度或减小浇筑厚度，以保证混凝土在浇筑中有一定的散热时间和空间。（7）浇筑混凝土时，掺加一定量的毛石可以减少水泥用量，同时毛石还可以吸收一定的水化热，但应严格控制砂、石的含泥量。（8）根据施工季节采用不同的施工方法，以减小混凝土的内外温差。夏季采用降温法施工，即在搅拌混凝土时掺入冰水，一般温度可控制在510C，浇筑后采用冷水降温养护；冬季则可采用保温法施工，防止冷空气的侵入。 大体积混凝土施工，一般在较低温度条件下进行，以最高气温不大于30C为宜。为保证结构的整体性，混凝土应连续浇筑，采用分层分段的方法施工。根据结构大小及特点的不同，有全面分层、分段分层和斜面分层等施工方法。参见图图大体积混凝土施工大体积混凝土施工 我国高层建筑除少数采用钢结构外，大量的仍采用造价较经济、防火性能好的钢筋混凝土作结构材料。其施工工艺大多采用了结构整体性能好，抗震能力强和造价较低的现浇结构和现浇与预制相结合的结构。本节主要介绍高层建筑现浇钢筋混凝土结构的台模和隧道模施工及泵送混凝土施工。10.4 10.4 高层建筑结构施工高层建筑结构施工 高层建筑现浇混凝土的模板工程一般可分为竖向模板和横向模板两类。 竖向模板：主要指剪力墙墙体、框架柱、筒体等模板。 横向模板：主要指钢筋混凝土楼盖施工用模板，除采用传统组合模板散装散拆方法外，目前高层建筑采用了各种类型的台模和隧道模施工。 10.4.1 10.4.1 台模和隧道模施工台模和隧道模施工 （1）台模施工 台模由台架和面板组成，适用于高层建筑中的各种楼盖结构施工，其形状与桌相似，故称台模。台架为台模的支承系统，按其支承形式可分为立柱式、悬架式、整体式等，如图图所示。 立柱式台模由面板、次梁和主梁及立柱等组成。悬架式台模不设立柱，主要由桁架、次梁、面板、活动翻转翼、垂直与水平剪力撑及配套机具组成。整体式台模由台模和柱模板两大部分组成。整个模具结构分为桁架与面板，承力柱 模板、临时支撑，调节柱模伸缩装置，降模和出模机具等。 (2) 隧道模施工 隧道模是可同时浇筑墙体与楼板的大型工具式模板，能沿楼面在房屋开间方向水平移动，逐间浇筑钢筋混凝土。 图图所示隧道模由三面模板组成一节，形如隧道。隧道模可分为整体式和双拼式两种。 双拼式隧道模由竖向横模板和水平向楼板模板与骨架连接而成，还有行走装置和承重装置。 泵送混凝土施工：利用混凝土泵，通过管道将混凝土拌和物输送到浇筑地点，一次连续完成水平运输和垂直运输，配以布料杆或配料机还可方便地进行混凝土浇筑。泵送混凝土工艺具有输送能力大、工效高、劳动强度低、施工文明等特点。 10.4.2 10.4.2 泵送混凝土施工泵送混凝土施工 （1）泵送混凝土的管道布置及敷设输送管道敷设注意事项：泵机出口有一定长度的地面水平管(水平管长度不小于泵送高度的1/31/4)，然后接90弯头，转向垂直运输。地面水平管用支架支垫，垂直管道用紧固件间隔3m固定在混凝土结构上。竖向管道位置应使楼面水平输送距离最短，尽可能设置在设计的预留孔洞内，且不影响设备安装。（2）泵送混凝土施工泵送混凝土除应满足结构设计强度外，还必须具有可泵性。即在管内有一定的流动性和较好的粘聚性，不泌水，不离析，且摩阻力小；因此，要严格控制混凝土原材料的质量。 一般选用泌水性小，保水性好的普通硅酸盐水泥。碎石最大粒径与输送管内径之比，宜小于或等于14，卵石宜小于或等于。通过筛孔的砂应不少于15%，砂率宜控制在40%50%。泵送混凝土宜掺用木质磺酸钙减水剂等外加剂和适量粉煤灰，以增加混凝土的可泵性。泵送混凝土的坍落度宜为80180mm，泵送高度大时还可以适当增大。 高层脚手架地基要有足够的承载能力，避免脚手架整体和局部沉降。高层脚手架应设置足够数量的牢固连墙点，依靠建筑结构的整体刚度，加强整片脚手架的稳定性。10.5 10.5 高层建筑施工的高层建筑施工的安全技术安全技术1 10.5.1 0.5.1 高层脚手架工程安全技术高层脚手架工程安全技术 搭设脚手架时要保证质量，并且采取可靠的安全防护。应将井架一侧中间立柱接高(高出顶端2m)作为接闪器，在井架立杆下端设置接地器，同时将卷扬机的金属外壳可靠接地。建筑工地上的起重机最上端必须安装避雷针，并连接于接地装置上；起重机的避雷针应能保护整个起重机。高层建筑施工中，所有楼梯口、电梯口、门洞口、预留洞口和垃圾洞口，必须设围栏或盖板，避免施工人员误入而高空坠落伤亡。正在施工的建筑物的出入口和井架通道口，必须搭设牢固的顶板棚，其棚的宽度应大于出入口，棚的长度应根据建筑物的高度确定，一般为510m。10.5.2 10.5.2 高层建筑施工其它安全措施高层建筑施工其它安全措施 凡未安装栏杆的阳台周边，无脚手架的屋面周边，框架建筑的楼层周边及井架通道的两侧边等必须设置1m高的双层围栏或搭设安全网。施工人员进入现场必须戴安全帽，高空作业时必须正确使用安全带。起重机械设备的使用，要严格按照额定起重量起吊重物，不得超载及斜拉重物。起重机械必须按国家标准安装，经动力设备部门验收合格后，方能使用。使用中应健全保养制度，安全防护装置要保持齐全有效。