1、建筑工程施工建筑工程施工绪绪 论论n建筑工程施工建筑工程施工n将设计者的思想思想、意图意图及构构思思转化为现实现实的过程。现代的摩天大厦古代的穴居巢处n n 都江堰n三峡大坝n 设想（设计）设想（设计）施工施工现现 实实n一、课程研究内容一、课程研究内容n n 施工技术施工技术n 施工组织施工组织n施工技术：施工技术：n研究每个工种工程的施工工艺、施工研究每个工种工程的施工工艺、施工方法、施工机械选择、质量安全措施方法、施工机械选择、质量安全措施等施工规律。等施工规律。n施工组织：施工组织：n研究建筑产品生产过程中，各工种工研究建筑产品生产过程中，各工种工程之间互相配合、互相协调的施工规程之间
2、互相配合、互相协调的施工规律。律。n二、现代建筑工程施工技术的发展二、现代建筑工程施工技术的发展n（一）新材料与建筑工程施工（一）新材料与建筑工程施工n（二）施工机械的进步带动施工技术水平（二）施工机械的进步带动施工技术水平的提高。的提高。n（三）新工艺的涌现大大提高了施工效率（三）新工艺的涌现大大提高了施工效率。n（四）先进的计算手段使信息化施工成为（四）先进的计算手段使信息化施工成为可能，保证了施工质量。可能，保证了施工质量。n（五）高水平施工管理为建筑工程施工保（五）高水平施工管理为建筑工程施工保驾护航。驾护航。n（一）新材料与建筑工程施工（一）新材料与建筑工程施工n新型建筑材料主要包括
3、：新型墙体材料、新型建筑材料主要包括：新型墙体材料、新型防水密封材料、新型保温隔热材料、新型防水密封材料、新型保温隔热材料、装饰装修材料四大类。装饰装修材料四大类。n这里这里新材料新材料也包括对也包括对“老材料老材料”的改造升的改造升级，仅举几例。级，仅举几例。n1.1.高性能混凝土高性能混凝土n特征：特征：高强高强 高耐久性高耐久性 良好的施工性能良好的施工性能n20世纪90年代初期，我国先后研究开发成功了C50、C60高性能混凝土。n1994年又开始研究开发C80预拌高性能混凝土，并于1995年应用于新上海国际大厦第21层楼(87 m高)施工，取得了级配设计、预拌、运输、泵送入模的成功经验
4、。n1998年年23月，月，矿渣微粉矿渣微粉C80混凝混凝土应用于明天广场土应用于明天广场工程三层地下室和工程三层地下室和地上地上13层混凝土层混凝土结构，累计混凝土结构，累计混凝土用量为用量为3 500 m 3。n2001年年C80混凝混凝土正式应用于华东土正式应用于华东师范大学图书楼工师范大学图书楼工程。程。上海明天广场n良好的施工性能良好的施工性能高泵程混凝土高泵程混凝土n采用掺粉煤灰和化学外加剂的采用掺粉煤灰和化学外加剂的”双掺技术双掺技术”，增，增加混凝土的流动性，使混凝土泵送高度越来越高。加混凝土的流动性，使混凝土泵送高度越来越高。n1994年东方明珠年东方明珠电视塔工程一次将电视
5、塔工程一次将C40混凝土泵送到混凝土泵送到350 m高度高度n1997年在金茂大年在金茂大厦工程一次将厦工程一次将C40混凝土泵送到混凝土泵送到382.5 m高度。高度。n良好的施工性能良好的施工性能自密实混凝自密实混凝土土n日本在明石日本在明石海峡大桥的海峡大桥的2个桥墩上个桥墩上分别实现分别实现24万万m3 与与15万万m3不不用振捣的自用振捣的自密实混凝土密实混凝土 n良好的施工性能良好的施工性能自密实混凝土自密实混凝土n河北工业大学河北工业大学n教师公寓采用教师公寓采用nCLCL结构体系结构体系n 施工时采用自密实免振捣施工时采用自密实免振捣n 混凝土混凝土n2.2.高效钢筋和现代化预
6、应力技术的应用高效钢筋和现代化预应力技术的应用n研制开发了400MPa的新III级钢筋，比原来370MPa的III级钢筋性能优良。20世纪70年代出现新型钢筋冷轧带肋钢筋。n在现代预应力混凝土技术方面在现代预应力混凝土技术方面，高强度低松弛钢绞线的强度已达到1860MPa。大吨位锚固体系与张拉设备的开发与完善，金属螺旋管(波纹管)留孔技术的开发与无黏结预应力成套技术的形成(包括开发了环向、竖向和超长束预应力工艺)，将现代预应力技术从构件推向结构新阶段，应用范围不断扩大。采用预应力混凝土大柱网结构，满足高层建筑下部大空间功能的要求；n3.ETFE膜膜n可以把多余的光线过滤掉，隔热散光，甚可以把多
7、余的光线过滤掉，隔热散光，甚至具备吸纳杂音、抗压等功能至具备吸纳杂音、抗压等功能nETFE膜结构施工n（二）施工机械的进步带动施工技术（二）施工机械的进步带动施工技术水平的提高。水平的提高。n现代工程结构的特点：现代工程结构的特点：n 规模越来越庞大规模越来越庞大n 技术越来越复杂技术越来越复杂n 施工越来越机械化施工越来越机械化n1.1.塔式起重机塔式起重机n 经过多年的艰苦努力，我国我国塔式起重机的塔式起重机的制造水平也已制造水平也已跨入世界先进跨入世界先进行列行列，具备了制造起重力矩在1000tm以上的塔式起重机的能力n 阿联酋迪拜大厦的建设n建设中的三峡大坝塔式起重机塔式起重机n国外的
8、国外的塔式起重机塔式起重机n塔式起重机之巨无塔式起重机之巨无霸霸丹麦丹麦KROLL公司生产的公司生产的K-10000塔式起重机。塔式起重机。n该机起重力矩达到该机起重力矩达到10000tm，为迄，为迄今今世界最大起重力世界最大起重力矩矩。n最大起升高度为最大起升高度为90m，最大起重能，最大起重能力高达力高达240t。n最大吊装幅度达最大吊装幅度达100m时，起重能时，起重能力仍然达到力仍然达到94.5t。K-10000塔式起重机塔式起重机n德国Ljebherr公司、法国Potain公司和澳大利亚Favelle Favco公司都拥有制造起重力矩大于2000tm塔式起重机的能力。n采用了两台澳大
9、利亚Favelle Favco M12800塔式起重机作为钢结构安装机械的中央电视台新台址大厦n2.2.外用施工电梯的发展外用施工电梯的发展n我国自1973年开始生产施工电梯，经过30多年的发展，基本赶上了国际先进水平，上海的上海的“宝达宝达”和广州的广州的“京龙京龙”都是业内颇具影响的品牌，产品性能与国外先进水平基本相当。n国外施工电梯国外施工电梯n著名生产厂家主要有著名生产厂家主要有瑞典瑞典ALIMAK、芬兰芬兰CANCLIMBER、德国德国STEINWEG和和捷克捷克PEGA。n其中其中瑞典瑞典ALIMAK为老牌龙头，为老牌龙头，世界十大超高层世界十大超高层建筑有建筑有6 6栋栋(台北台
10、北101、吉隆坡石油双塔、上海金、吉隆坡石油双塔、上海金茂大厦、香港国际金融中心二期、高雄茂大厦、香港国际金融中心二期、高雄T&C大厦大厦和香港中环广场和香港中环广场)建设时采用了建设时采用了瑞典瑞典ALIMAKALIMAK施施工电梯工电梯，其行业地位可见一斑。，其行业地位可见一斑。n捷克捷克PEGAPEGA则是行业新军，成立时间不长即参与则是行业新军，成立时间不长即参与了世界第一高楼阿联酋迪拜大厦的建设。了世界第一高楼阿联酋迪拜大厦的建设。n3.3.混凝土泵混凝土泵n混凝土泵可以同时完成水平和垂直运输，目前最混凝土泵可以同时完成水平和垂直运输，目前最大水平输送距离已超过大水平输送距离已超过2
11、000m，最大垂直泵送，最大垂直泵送高度也可达高度也可达500 m以上。泵送混凝土已经成为超以上。泵送混凝土已经成为超高层建筑混凝土输送最主要的输送方式。高层建筑混凝土输送最主要的输送方式。n上海金茂大厦和迪拜大厦都采用了著名的德国普茨迈斯特(Putzmeister)的BSA-14000HD超高压泵（迪拜塔泵送高度611m，创新纪录）n台北101大楼、吉隆坡石油双塔采用德国施维英(Schwing)的BP 8000超高压泵n近年来我国三一重工三一重工和和中联重科中联重科奋起直追，混凝混凝土泵制造技术赶上了世界先进水平土泵制造技术赶上了世界先进水平。n近年来建设完成的和正在建设的超高层建筑中，上海
12、环球金融中心、香港国际金融中心二期和香港环球贸易广场也都采用了中国三一重工三一重工生产的混凝土泵。611n（三）新工艺的涌现大大提高了施工效率（三）新工艺的涌现大大提高了施工效率n1.1.粗钢筋连接技术粗钢筋连接技术n20世纪80年代初期，研制发展了电渣压力焊、气电渣压力焊、气压焊压焊等新工艺。n20世纪80年代中期又出现了径向套筒挤压连接和径向套筒挤压连接和轴向套筒挤压连接轴向套筒挤压连接等机械接头。n到了20世纪80年代末期又成功研制了锥螺纹接头锥螺纹接头。n到了20世纪90年代后期又出现了镦粗锥螺纹接头镦粗锥螺纹接头和镦粗直螺纹接头镦粗直螺纹接头，其接头强度均超过了钢筋母材。n1999年
13、又研制了等强滚压直螺纹接头强滚压直螺纹接头。n电渣压力焊工艺电渣压力焊工艺夹住钢筋夹住钢筋装入焊剂装入焊剂引弧烧化引弧烧化挤压焊接挤压焊接焊接成型焊接成型n气压焊工艺气压焊工艺点燃焊炬点燃焊炬加热钢筋加热钢筋钢筋加压钢筋加压焊接成型焊接成型边加压边加热边加压边加热n套筒挤压钢筋连接套筒挤压钢筋连接径向径向冷挤压连接机钢筋套筒径向挤压连接1-压痕；2-钢套筒；3-变形钢筋 钢筋套筒轴向挤压连接1-压模；2-钢套筒；3-变形钢筋n锥螺纹钢筋连接锥螺纹钢筋连接套丝机套丝锥螺纹套丝机套丝锥螺纹直螺纹钢筋连接套筒 镦粗直螺纹连接机器 镦粗直螺纹连接套筒 钢筋滚压直螺纹套筒连接 n三峡工程大坝混凝土施工钢
14、筋制造安装工程三峡工程大坝混凝土施工钢筋制造安装工程量达46.30万t，在施工中广泛采用广泛采用冷挤压、热镦粗、等强度滚轧直螺纹冷挤压、热镦粗、等强度滚轧直螺纹等机械连接技术，大幅度地提高了现场工作效率、降低了工人劳动强度、改善了劳动环境、提高了钢筋连接质量。n2.逆作法施工逆作法施工 逆作法施工是从地逆作法施工是从地上往地下逐层支撑上往地下逐层支撑挖土施工，它利用挖土施工，它利用预先筑好的地下连预先筑好的地下连续墙，从上往下逆续墙，从上往下逆作，同时还可往上作，同时还可往上施工。施工。第一步：开挖土方至地下室二楼楼板底标高第一步：开挖土方至地下室二楼楼板底标高第二步：施工四周区域二楼楼板（形
15、成支撑）第二步：施工四周区域二楼楼板（形成支撑）第三步：开挖四周区域土方至基坑底第三步：开挖四周区域土方至基坑底第四步：施工四周区域地下室二层主体结构第四步：施工四周区域地下室二层主体结构第五步：开挖四周区域土方至基坑底第五步：开挖四周区域土方至基坑底第六步：施工地下室三层主体结构第六步：施工地下室三层主体结构第七步：开挖中央区域土方至坑底第七步：开挖中央区域土方至坑底第八步：施工中央区域地下室二层三层主体结构第八步：施工中央区域地下室二层三层主体结构第九步：施工地下室一层主体结构第九步：施工地下室一层主体结构1.4.2 板式支护结构1.4.2 板式支护结构1.4.2 板式支护结构1.4.2
16、板式支护结构1.4.2 板式支护结构1.4.2 板式支护结构1.4.2 板式支护结构1.4.2 板式支护结构n上海铁路南站工程上海铁路南站工程上海铁路南站工程上海铁路南站工程逆作法设计施工技术运用于南北广场逆作法设计施工技术运用于南北广场取土口布置平面示意图取土口布置平面示意图 2.3 盖挖法 2.3 盖挖法n3.高层建筑施工模板体系高层建筑施工模板体系n（1）液压滑升模板）液压滑升模板n工程技术始创于20世纪初，n开始主要用于贮仓一类等截面n筒体结构的施工。n液压滑升模板构造液压滑升模板构造n深圳国际贸易中深圳国际贸易中心主楼心主楼52层、层、158.65 m高。高。1983年创造了年创造了
17、闻名全国的闻名全国的“深圳速度深圳速度”的的深圳国际贸易中深圳国际贸易中心主楼施工。心主楼施工。应用自主研发应用自主研发的内外筒整体的内外筒整体滑升工艺三天滑升工艺三天施工一层楼。施工一层楼。n553 m高的加拿大国家电视塔、1995年采用了墙、柱、梁整体同步液压滑升工艺施工55层，205 m高的武汉国贸中心大厦，总共动用了832个6 t的大吨位千斤顶，液压滑升规模和施工速度都达到国际先进水平。n滑框倒模工艺滑框倒模工艺n传统液压滑升模板工程技术存在的混凝土结构表面粗糙，连续施工组织难度大的缺陷。n采用采用滑框倒模工艺滑框倒模工艺可避免。n爬模工艺爬模工艺n20世纪70年代末在我国开始用于外墙
18、和电梯井筒施工，目前已发展到内外墙模板同时爬升。n模板与爬架互爬模板与爬架互爬n模板与模板互爬模板与模板互爬n1994年深圳地王商业大深圳地王商业大厦厦（69层，高325 m）采用了瑞士VSL液压自动爬升模板工艺施工，平均施工速度达到了3.5 d一层，创造了最快时2天半一层的施工速度记录。nii）2004年上海环球上海环球金融中心金融中心采用DOKA液压自动爬升模板系统施工巨型柱，解决了巨型柱收分、倾斜等施工难题。n上海88层的金茂大金茂大厦厦的核心筒体就是采用这种工艺，最快达到2天1层。n世界第一高楼迪拜迪拜塔塔采用爬模工艺工艺，平均3-4天1层。n2008年2月新液压自动爬升模板系统新液压
19、自动爬升模板系统应用于上海上海外滩中信城外滩中信城超高劲性核心筒结构施工，展示了良好的技术性能，在正常施工条件下，可以实现四天一层的施工流水节拍。新液压自动爬升模板施工总体工艺流程新液压自动爬升模板施工总体工艺流程n（四）先进的计算手段使信息化施工成为（四）先进的计算手段使信息化施工成为可能，保证了施工质量。可能，保证了施工质量。n信息化施工信息化施工能随时根据现场的地质情况和能随时根据现场的地质情况和监测成果对设计和施工方案进行监测成果对设计和施工方案进行动态调整动态调整和优化和优化，获取可靠、全面的地质监测数据，获取可靠、全面的地质监测数据及施工信息并进行及时分析和反馈。及施工信息并进行及
20、时分析和反馈。n在工程实践中创造出巨大的经济效益和社在工程实践中创造出巨大的经济效益和社会效益会效益。n1.1.深基坑支护技术深基坑支护技术 设计方法发发 展展n整体三维建模整体三维建模 从整体上分析支护结构及周围土体从整体上分析支护结构及周围土体 的应力与位移性状。的应力与位移性状。n有限单元法有限单元法 动态的模拟基坑的施工工况动态的模拟基坑的施工工况 模拟土体模拟土体支护结构之间相互作用支护结构之间相互作用 水土之间的耦合等因素水土之间的耦合等因素1.4.2 板式支护结构大型环形支撑体系1.4.2 板式支护结构大型环形支撑体系2.钢结构施工中的力学问题钢结构施工中的力学问题 施工过程施工
21、过程：结构生长的时变过程：结构生长的时变过程 构件内力、变形随结构生长累积变化构件内力、变形随结构生长累积变化 结构实际内力与变形与设计状态不同结构实际内力与变形与设计状态不同 结构实际内力与变形与施工过程结构实际内力与变形与施工过程(方法方法)相关相关 温度是施工中难以控制但很重要的影响因素温度是施工中难以控制但很重要的影响因素 结构方案阶段需考虑施工的可行性结构方案阶段需考虑施工的可行性（1）高层钢结构施工中的主要力学问题高层钢结构施工中的主要力学问题 结构及构件的内力结构及构件的内力：施工状态与设计状态不同：施工状态与设计状态不同 施工方法影响结构内力施工方法影响结构内力：沿高度划分施工
22、单元，：沿高度划分施工单元，施工单元的划分，影响结构最终内力分布。施工单元的划分，影响结构最终内力分布。平安保险金融大厦平安保险金融大厦每每6层为一施工单元，层为一施工单元，包括楼板混凝土的浇筑包括楼板混凝土的浇筑（2）大空间钢结构施工中的主要力学问题大空间钢结构施工中的主要力学问题 高空散装法高空散装法：设置临时支承结构：设置临时支承结构 应不改变杆件受力性质应不改变杆件受力性质 先安装的构件产生初变形和初内力先安装的构件产生初变形和初内力 温度影响合龙时间和结构内力温度影响合龙时间和结构内力 高空散装法需要考虑结构体系转换的力学效应高空散装法需要考虑结构体系转换的力学效应S1S0S2底环梁
23、底环梁国家大剧院国家大剧院212.20m 43.64m 46.285m高空散装，高空散装，3道临时支承道临时支承需要进行拆除临时需要进行拆除临时支承的结构体系转支承的结构体系转换计算换计算 整体安装法整体安装法：吊点应与支座点相同或相近：吊点应与支座点相同或相近;提升或顶升中的不同步产生附加内力提升或顶升中的不同步产生附加内力;支座强迫就位产生附加内力支座强迫就位产生附加内力;结构提升中的整体稳定性结构提升中的整体稳定性;上海大剧院钢屋盖上海大剧院钢屋盖高度高度26.5m,重重6075t 滑移法滑移法：推移点应与支座点相同或相近：推移点应与支座点相同或相近;左右推移不同步，产生附加内力左右推移
24、不同步，产生附加内力;卡轨产生附加内力卡轨产生附加内力;支座强迫就位产生附加内力支座强迫就位产生附加内力;NEC钢屋盖钢屋盖总重总重4000t,滑移距离滑移距离120m 折叠展开法折叠展开法：提升点选择，不能改变杆件受力性质：提升点选择，不能改变杆件受力性质 提升点不同步，产生附加内力提升点不同步，产生附加内力 提升力随结构升高变小到消失，结构处于提升力随结构升高变小到消失，结构处于 瞬时几何可变状态瞬时几何可变状态 结构提升过程中的运动稳定性结构提升过程中的运动稳定性（3）钢结构施工技术的发展趋势钢结构施工技术的发展趋势 数值模拟指导下的现代钢结构数值模拟指导下的现代钢结构施工技术施工技术
25、1)施工方案优化施工方案优化 数值模拟证明施工方案的可行性；数值模拟证明施工方案的可行性；数值模拟说明施工流程的合理性；数值模拟说明施工流程的合理性；数值模拟说明施工资源分配与布局；数值模拟说明施工资源分配与布局；数值模拟描述施工作业过程；数值模拟描述施工作业过程；数值模拟为施工作业提供安全保障；数值模拟为施工作业提供安全保障；数值模拟说明施工方案的经济性能。数值模拟说明施工方案的经济性能。2)施工控制施工控制 数值模拟提供施工阶段结构及构件的受力状态；数值模拟提供施工阶段结构及构件的受力状态；数值模拟提供施工阶段结构及构件的变形状态；数值模拟提供施工阶段结构及构件的变形状态；数值模拟提供施工
26、阶段结构及构件的运动状态；数值模拟提供施工阶段结构及构件的运动状态；数值模拟提供施工动态作业进程；数值模拟提供施工动态作业进程；数值模拟描述结构的生长过程；数值模拟描述结构的生长过程；数值模拟为施工控制提供依据数值模拟为施工控制提供依据上海东方艺术中心上海东方艺术中心180m 120m 36m 国家体育中心国家体育中心4.18万万t刚性上弦刚性上弦撑杆撑杆下弦索下弦索张弦梁结构张弦梁结构吉林速滑馆吉林速滑馆悬挂屋盖悬挂屋盖200m90m秦皇岛奥体中心体育场秦皇岛奥体中心体育场斜拉悬臂桁架斜拉悬臂桁架向内悬挑向内悬挑 42.8m 向外悬挑向外悬挑 8mn5 5、先进的施工管理技术是提高施工质量的
27、、先进的施工管理技术是提高施工质量的重要途径。重要途径。n 上海上海1313层在建住宅楼整体倒塌事故层在建住宅楼整体倒塌事故n原因调查与分析原因调查与分析n事故调查专家组认为：事故调查专家组认为：n原勘察报告，经现场补充勘察和复核，符合规范原勘察报告，经现场补充勘察和复核，符合规范要求；原结构设计，经复核符合规范要求；大楼要求；原结构设计，经复核符合规范要求；大楼所用所用PHCPHC管桩，经检测质量符合规范要求。管桩，经检测质量符合规范要求。n房屋倾倒的主要原因是房屋倾倒的主要原因是，紧贴紧贴7 7号楼北侧，在短号楼北侧，在短期内堆土过高，最高处达期内堆土过高，最高处达1010米左右；与此同时
28、，米左右；与此同时，紧邻大楼南侧的地下车库基坑正在开挖，开挖深紧邻大楼南侧的地下车库基坑正在开挖，开挖深度度4.64.6米，大楼两侧的压力差使土体产生水平位移，米，大楼两侧的压力差使土体产生水平位移，过大的水平力超过了桩基的抗侧能力，导致房屋过大的水平力超过了桩基的抗侧能力，导致房屋倾倒。倾倒。n原因分析原因分析2008年案例案例2 2n原因分析原因分析：n1.施工方曾透露过他们认为的事故三大原因施工方曾透露过他们认为的事故三大原因：n一是杭州的土质特殊一是杭州的土质特殊，经勘测，发生事故的，经勘测，发生事故的这段路属于淤泥质粘土，含水的流失性强；这段路属于淤泥质粘土，含水的流失性强；n二是事
29、故坍塌所在地二是事故坍塌所在地点风情大道一直作为一点风情大道一直作为一条交通主干道来使用，条交通主干道来使用，来往车流量大，给基坑西来往车流量大，给基坑西面的承重墙带来太大冲击面的承重墙带来太大冲击；n三是今年三是今年10月份杭州出现的一次罕见的持续月份杭州出现的一次罕见的持续性性降雨过程降雨过程，使得地底沙土地流动性进一步加大。，使得地底沙土地流动性进一步加大。n2.暴露的问题暴露的问题n 层层转包层层转包n “大干快上大干快上”n 边规划、边建设、边修改边规划、边建设、边修改n 工人没有安全培训工人没有安全培训n 施工方法上存在缺陷，施工选址也有问题施工方法上存在缺陷，施工选址也有问题n三
30、、课程的特点、学习方法及要求三、课程的特点、学习方法及要求n1.1.课程特点课程特点应用科学应用科学n政策性强、技术发展迅速：政策性强、技术发展迅速：在学习中应随时了解有关基本建设的方针政策以及国内外施工技术的最新发展动向。n综合性强综合性强：涉及的理论面广，与许多专业课、专业基础课联系密切（工程测量、结构力学、建筑材料、房屋建筑学、土力学、地基基础、混凝土结构、砌体结构、钢结构、建筑机械、电工学）。学好相关课程、理论联系实际。学好相关课程、理论联系实际。应注意知识间的联系。应注意知识间的联系。n实践性强：实践性强：来自实践又应用于实践；来自实践又应用于实践；在实践中在实践中探索与创新探索与创新。n2.2.学习方法学习方法n 课堂教学、习题、课程设计等教学环节；n 参观、录相、学习课外资料，理论联系实际理论联系实际。n经验：经验：n理解为本(基础)、减薄好记（技巧）重复巩固（功夫）、融会贯通（水平）n3.3.学习要求学习要求n1）了解各主要工种工程的施工工艺，掌握分析处理施工技术问题的基本知识；n2）初步掌握拟定施工方案及组织施工的基本方法；n3）对施工学科的发展有一般了解，对现行施工、验收规范及质量标准有所了解。n4）因知识容量大、讲授密度高，上课要精神集中，切勿迟到、旷课；n5)按时、认真、独立完成作业。作业要求作业要求
