高層建筑施工

課程安排課時：1~14周考試：第15周，閉卷平時成績：20分（作業(yè)和考勤）教材：《高層建筑施工》（中國建筑工業(yè)出版社趙志縉第二版）參考教材：《土木工程施工》（同濟(jì)大學(xué)出版社應(yīng)惠青第二版）概述

一、高層建筑的定義（一）聯(lián)合國科教文組織高層建筑劃分標(biāo)準(zhǔn)在世界各國高層建筑及超高層建筑都沒有固定的劃分標(biāo)準(zhǔn)，聯(lián)合國科教文組織所屬的世界高層建筑委員會1972年建議按高層建筑的層數(shù)和高度分為四類：

第一類：9～16層(最高到50m)；第二類：17～25層(最高到75m)；第三類：26～40層(最高到100m)；第四類：40層以上(即超高層建筑)。（二）我國高層建筑劃分標(biāo)準(zhǔn)1980年10月1曰試行的《鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)定》(JGJ3-79)中，第一章第3條：“本規(guī)定適用于八層及八層以上的高層民用建筑…”。自1983年6月1日開始試行的國家標(biāo)準(zhǔn)《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GBJ45-82)第1.0.3條規(guī)定適用于十層及十層以上的住宅建筑和建筑高度超過24m的其他民用建筑。

由1987年10月1日開始試行的部標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑設(shè)計通則》(JGJ37-87)第1.0.5條又進(jìn)一步明確按民用建筑層數(shù)劃分：1.住宅建筑按層數(shù)劃分為：1～3層為低層；4～6層為多層；7～9層為中高層；10層以上為高層。2.公共建筑及綜合性建筑高度超過24m者為高層(不包括高度超過24m單層主體建筑)。3.建筑物高度超過100m時，不論住宅或公共建筑均為超高層。對高層建筑進(jìn)行統(tǒng)計時，很難做到逐棟公共建筑核實(shí)其建筑總高度是否超過24m而判明是否為高層建筑。因此，為簡化統(tǒng)計口徑，建設(shè)部主管部門從1984年起，對住宅和非住宅，一律以10層作為高層建筑統(tǒng)計的起點(diǎn)。二、高層建筑的發(fā)展我國古代高層建筑技術(shù)已有輝煌的歷史，主要表現(xiàn)塔式建筑上。公元523年建于河南登封縣的嵩岳寺塔，10層高41m，為磚砌單筒體結(jié)構(gòu)。公元704年西安大雁塔，大雁塔是樓閣式磚塔，塔通高64.5米，塔身為七層，塔體呈方形錐體，由仿木結(jié)構(gòu)形成開間，由下而上按比例遞減，塔內(nèi)有木梯可盤登而上。整個建筑氣魄宏大，造型簡潔穩(wěn)重，比例協(xié)調(diào)適度，格調(diào)莊嚴(yán)古樸，是保存比較完好的樓閣式塔。在塔內(nèi)可俯視西安古城。公元1055年建于河北定縣的料敵塔，11層，高67m。料敵塔為我國現(xiàn)存最高的古塔，位于河北定縣南門內(nèi)東側(cè)。公元前338年在巴比倫城所建的巴貝爾塔，塔高約90m，供王室觀賞。畫家筆下的巴貝爾塔公元前280年建于亞歷山大港口的燈塔，高約150m，塔身用石砌，曾聳立在港口一千多年，引導(dǎo)船只避免觸礁。在近代高層建筑史上，西方一般把芝加哥譽(yù)為“高層建筑的故鄉(xiāng)”，大直徑人工挖孔樁作為高層建筑的基礎(chǔ)也源于芝加哥。1986年1月在美國芝加哥召開了第三屆國際高層建筑會議，紀(jì)念世界第一幢近代高層建筑誕生100周年(即1885年芝加哥的家庭保險公司HomeInsurance大樓，高55m，10層，是用鑄鐵柱和鋼梁組成的框架結(jié)構(gòu)。此大樓是由工程師詹尼設(shè)計，1931年被拆除)。這座在當(dāng)時因?yàn)樘叨鵂幾h不斷的大樓卻開創(chuàng)了一個世界建筑史上的新時期---現(xiàn)代高層建筑的發(fā)展時期。我國近代高層建筑起源于本世紀(jì)20年代的上海，到抗日戰(zhàn)爭爆發(fā)，共建成8層以上公寓、旅館、辦公樓約95棟，1934年建成的上海國際飯店高82m，22層，作為國內(nèi)最高建筑歷時34年，直到1968年建成的廣州賓館高87m、27層，才首次超過上海國際飯店高度。我國第一棟超過100m高度的超高層建筑是1976年建成于廣州的白云賓館，高112m，33層。80年代以來，我國超高層建筑有了較快發(fā)展，較有代表性的如南京建成金陵飯店(高111m、37層)、廣州白天鵝賓館(高100m、33層)、北京的國際大廈(101m、29層)、上海聯(lián)誼大廈(107m、30層)、深圳國際貿(mào)易中心大廈(160m、50層)、廣州花園酒店(112m、31層)等。進(jìn)入90年代以來，我國的高層、超高層建筑技術(shù)發(fā)展迅速，其特點(diǎn)是進(jìn)一步向“高、深、大、復(fù)雜”方向發(fā)展。當(dāng)前世界上高層建筑高度的世界紀(jì)錄在不斷被刷新，下面是2008年12月以前世界上在建或已經(jīng)建好的高層在前十位的高層建筑：哈利法塔（BurjKhalifaTower）原名迪拜塔（BurjDubai），又稱迪拜大廈或比斯迪拜塔，是位于阿拉伯聯(lián)合酋長國迪拜的一棟已經(jīng)建成的摩天大樓，有160層，總高828米，比臺北101足足高出320米。迪拜塔由韓國三星公司負(fù)責(zé)營造，2004年9月21日開始動工，2010年1月4日竣工啟用，同時正式更名哈利法塔?！吧虾Ｖ行摹贝髲B：有望成為新的“中國第一高”的“上海中心”大廈于2008年11月29日破土動工。該樓總高度632m，人可到達(dá)的主體建筑結(jié)構(gòu)高度為五百八十米，總建筑面積達(dá)57.6萬m2?！吧虾Ｖ行摹背事菪煨?，象征著中國和諧的文化精神，體現(xiàn)中國和世界的連接；內(nèi)部則由九個圓柱形建筑彼此疊加構(gòu)成；大廈內(nèi)、外立面間形成的“空中中庭”將為人們提供聚會場所。該樓建成后將與金茂大廈(425.5m)、環(huán)球金融中心(492m)等組成超高層建筑群，形成上海小陸家嘴中心區(qū)的新天際線。自由之塔：2004年7月開工、計劃于2010年竣工的“自由之塔”是紐約世貿(mào)中心遺址重建工程的重點(diǎn)，新設(shè)計后高541.3m?！白杂芍睂⑹且蛔y白色的，造型新穎，非?，F(xiàn)代化的摩天大樓。它從底層往上逐漸削尖，呈消瘦的四方錐體狀。它的旋轉(zhuǎn)上升的結(jié)構(gòu)和尖頂?shù)脑O(shè)計，象征著“自由女神”像一手高舉火炬的造型。它的高度將達(dá)到1776英尺，正好與美國建國的年份1776年相吻合。這暗示了美國要在世貿(mào)原址上重塑自由信仰的決心。

臺北101大廈：被稱為“臺北新地標(biāo)”的101大樓于1998年1月動工，于2004年12月完工。此樓高508m，28.95萬m2，地上101層，地下3層有世界最大且最重的“風(fēng)阻尼器”，還有兩臺中國最高速的電梯，從一樓到89樓，只要39秒的時間。上海環(huán)球金融中心：上海環(huán)球金融中心1997年年初開工后，因受亞洲金融危機(jī)影響，工程曾一度停工。2003年2月工程復(fù)工。地上101層，地下3層，總建筑面積達(dá)38.16萬m2，建筑主體高度達(dá)到492m。

雙峰塔：于1993年12月開工，1996年2月竣工的馬來西亞首都吉隆坡的雙子塔是吉隆坡的標(biāo)志性城市景觀之一，是世界上目前最高的雙子樓，是馬來西亞經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展的象征。此樓高452m，共地上88層。大樓表面大量使用了不銹鋼與玻璃等材質(zhì)，并輔以伊斯蘭藝術(shù)風(fēng)格的造型，反映出馬來西亞的伊斯蘭文化傳統(tǒng)。

西爾斯大廈：西爾斯大廈是美國芝加哥的一幢辦公樓，1971年開建，于1974年建成。高443m，總建筑面積41.8萬m2，地上110層，地下3層。

南京紫峰大廈

:2005年5月開工，2008年9月竣工的南京紫峰大廈地下4層，地上到燈塔是381m、89層，而從燈塔底部到塔尖則有69m總高度達(dá)到了450m。

金茂大廈：1994年5月開工，1999年3月竣工的上海金茂大廈主體建筑地上88層，地下3層，高420.5m，占地面積23611平方米，總建筑面積29萬m2，曾為上海第一高樓。

香港國際金融中心二期：2003落成的金融中心二期(簡稱“國金二期”)，樓高420m，總層數(shù)88層，另設(shè)6層地下室，埋深38m。國金二期的施工期僅三年半，2003年下半年投入使用。國金二期已成為香港的新地標(biāo)、新象征性建筑物，在香港中環(huán)心臟地區(qū)又出現(xiàn)一個新的金融財經(jīng)基地。

高層建筑的弊端：從經(jīng)濟(jì)的角度來看，據(jù)統(tǒng)計，目前不少超高建筑虧多盈少。美國芝加哥的西爾斯大廈每年要賠上4000萬美元，這棟已建成20多年的大樓現(xiàn)在僅值其貸款金額的一半，其主人早想把它轉(zhuǎn)賣脫手。從使用的角度來看，超高層建筑的適用性也有其無法避免的缺點(diǎn)，如超高層建筑窗戶終年緊閉，一年四季都靠空調(diào)調(diào)節(jié)氣溫和空氣，“高層綜合癥”隨之而生；強(qiáng)風(fēng)下高樓上部的輕微晃動總是令人不適，防火安全也是一大難題，水壓、消防升降機(jī)往往難達(dá)到其高度。

在我國，上海是高層建筑最多的大城市之一。據(jù)有關(guān)資料顯示，建于上個世紀(jì)五、六十年代的高層建筑約40幢，平均每年2幢；建于上世紀(jì)九十年代的有2000多幢，平均每年200多幢，其中1997年新建成的高層建筑多達(dá)484幢。另據(jù)統(tǒng)計，目前上海20層以上的高層建筑約有1600多幢，其中30層（約100m高）以上的超高層更是有265幢。但自2000年上半年，上海市已發(fā)文停止審批超高層辦公樓等項(xiàng)目。2002年8月，上海市有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)明確指出，要控制高層建筑過快增長和無序布局。

2001年11月，上海公布的一份《上海市水資源普查報告》指出，最近幾年來雖然上海地下水開采量逐漸壓縮，但是上海的地面沉降尚未有明顯減少，引起上海地面沉降的原因主要是“開采地下水、市政工程及高層建筑物的建設(shè)?！鄙虾５母邔咏ㄖl(fā)展經(jīng)驗(yàn)正是我國其它城市應(yīng)借鑒的。隨著高科技的發(fā)展，智能建筑、生態(tài)建筑、生命建筑、地下“高樓”等，將成為人類對建筑新的追求，以超高建筑來作為商業(yè)招牌的觀念正在變化。

三、高層基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu)體系（一）基礎(chǔ)形式多變高層建筑基礎(chǔ)類型有：

1.鋼筋砼條形基礎(chǔ)，寬度可達(dá)2m以上，一般設(shè)在承重墻下。

2.柱下梁式基礎(chǔ)，又有柱下條基，柱下交叉梁基礎(chǔ)等。

3.鋼筋砼柱基礎(chǔ)，一般是獨(dú)立的基礎(chǔ)。4.片筏基礎(chǔ)，鋼筋砼連續(xù)底板，又分平板式和梁板式a）梁板式

b）平板式

圖1-1

片筏基礎(chǔ)

筏式基礎(chǔ)有足夠的剛度以調(diào)整基底壓力分布，減小不均勻沉降，因此可跨過局部軟弱或易受壓縮的地段。但筏基若未考慮挖去的土用來補(bǔ)償建筑物的荷載，則沉降量較大。若將筏基作為地下室底板，與側(cè)墻和頂板組成具有相當(dāng)剛度的地下空間結(jié)構(gòu)，用作車庫等比箱式基礎(chǔ)有更寬敞的利用空間。此時，由于地下挖去土方量大，有補(bǔ)償基礎(chǔ)的作用，筏板還可作為防滲底板。

5.箱形基礎(chǔ)

基礎(chǔ)由頂板、底板和縱橫墻體組成的鋼筋混凝土整體結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)剛度很大，可減少不均勻沉降。箱基大部分為補(bǔ)償式基礎(chǔ)。參見圖1-2。圖1-2

箱形基礎(chǔ)

⑥樁基礎(chǔ)

由樁和承臺組成，承臺高于地面的為高承臺，低于地面的為低承臺，高層中一般采用低承臺，在水平力作用下，周圍的土體可發(fā)揮一定的穩(wěn)固作用，樁還可與筏、箱組成樁筏基礎(chǔ)，樁箱基礎(chǔ)等。參見圖1-3，1-4。

圖1-3

樁筏基礎(chǔ)

圖1-4

樁箱基礎(chǔ)（二）高層建筑結(jié)構(gòu)按使用材料劃分，主要有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、鋼-鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)，以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在高層建筑中的應(yīng)用最為廣泛。1.高層建筑按結(jié)構(gòu)體系劃分，有框架體系、剪力墻體系、框架-剪力墻體系和筒體體系框架體系框架體系優(yōu)點(diǎn)：平面布置靈活，容易滿足大使用 空間的要求。缺點(diǎn)：抗側(cè)移剛度小，水平側(cè)移較大， 建造高度有限。適用范圍：5~20層，多、高層住宅、飯店、 辦公樓及其它公共建筑均可。剪力墻體系剪力墻體系優(yōu)點(diǎn)：抗側(cè)剛度大，強(qiáng)度高，整體性好，抗震性能優(yōu)越。缺點(diǎn)：墻體間距小，平面布置不靈活， 自重大。適用范圍：10～30層高層公寓式住宅、旅館?？蚣?剪力墻體系框架-剪力墻體系優(yōu)點(diǎn)：受力合理，各層層間變形均勻，可形成較大使用空間。

適用范圍：10~25層各類公共建筑。框架-筒體可到30—40層。筒體體系：一個或多個筒體來抵抗水平力的結(jié)構(gòu)為筒體結(jié)構(gòu)（筒體由剪力墻組成空間薄壁筒體或框架柱形成密柱框筒）2.高層建筑結(jié)構(gòu)按使用材料劃分，主要有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、鋼-鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)，以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在高層建筑中的應(yīng)用最為廣泛。四、高層建筑施工技術(shù)的發(fā)展（一）基礎(chǔ)工程施工技術(shù)的發(fā)展在樁基運(yùn)用方面，混凝土灌注樁、混凝土方樁、預(yù)應(yīng)力管樁、鋼樁等現(xiàn)澆、預(yù)制樁皆有應(yīng)用。在基坑支護(hù)方面，常用的擋土結(jié)構(gòu)有灌注樁、鋼板樁、土釘支護(hù)、土錨支護(hù)及地下連續(xù)墻等。在深基坑施工降低地下水位方面，對于因降水而引起附近地面嚴(yán)重沉降的問題，也研究了防止措施。在大體積混凝土裂縫控制方面，計算理論日益完善。為了減少或避免溫度裂縫，各地都采用了一些有效措施。（一）主體結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的發(fā)展1.模板工程我國目前已經(jīng)形成組合模板、木模板、爬升模板和滑升模板的成套工藝，組合模板方面除55系列剛模板外，還推廣了肋高70、75mm的中型組合剛模板；還有55.63.70、75.78、90系列的鋼框（木）膠合板，板塊尺寸更大，使用更方便。還研究推廣了早拆體系，大大提高了模板的周轉(zhuǎn)次數(shù)。大模板工藝在剪力墻結(jié)構(gòu)和筒體結(jié)構(gòu)中已廣泛應(yīng)用，已形成“全現(xiàn)澆”、“內(nèi)澆外掛”、“內(nèi)澆外砌”成套工藝，且已向大開間建筑方向發(fā)展。另外，將現(xiàn)澆墻體的大模板與澆筑樓板的模板結(jié)合在一起，組合對拼成整間的半隧道模，亦在個別工程中得到嘗試。其他尚有板柱結(jié)構(gòu)體系施工的臺模(又稱飛模)、大跨度密肋樓蓋施工的塑料和玻璃鋼模殼、圓形柱子施工的半圓形定型鋼模和玻璃鋼圓柱模板、剪力墻清水混凝土施工的鑄鋁模板、樓板模板免拆施工的混凝土薄板(50～80mm厚)或壓型鋼板永久性模板等。2.鋼筋工程

鋼筋技術(shù)方面，推廣了鋼筋對焊、電渣壓力焊、氣壓焊以及機(jī)械連接（套筒擠壓、錐螺紋和直螺紋套筒連接）。在鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)大模板施工中，還使用了點(diǎn)焊網(wǎng)片，它可以節(jié)約鋼材，減少鋼筋綁扎時間，加快施工速度。另外，在植筋方面已有不少發(fā)展。3.混凝土工程在混凝土技術(shù)方面除大力發(fā)展預(yù)拌混凝土外，近年來還推廣預(yù)拌砂漿。預(yù)拌混凝土可以避免出現(xiàn)施工現(xiàn)場砂石堆放困難、混凝土攪拌噪聲大、混凝土強(qiáng)度