1、1 1建筑技术发展趋势建筑技术发展趋势天津大学建筑工程学院天津大学建筑工程学院张晋元张晋元轻质轻质高强高强高弹性模量高弹性模量高耐久性高耐久性1.1 工程材料发展新趋势工程材料发展新趋势总趋势总趋势传统材料传统材料绿色绿色环保环保新型材料新型材料u传统墙体材料的改进传统墙体材料的改进限制粘土砖的使用限制粘土砖的使用大力发展砼砌块、空心块材大力发展砼砌块、空心块材大力发展用地方材料、工业废料、环保材料等制成的块材。大力发展用地方材料、工业废料、环保材料等制成的块材。1.1.1 传统材料的改进传统材料的改进烧结多孔砖、页岩砖烧结多孔砖、页岩砖蒸压灰沙普通砖蒸压灰沙普通砖蒸压粉煤灰普通砖蒸压粉煤灰普
2、通砖混凝土多孔砖混凝土多孔砖混凝土砌块、轻集料混凝土砌块混凝土砌块、轻集料混凝土砌块列入列入砌体结构设计规范砌体结构设计规范GB50003-2011u钢材的高强度化、高耐久性化，成为钢材技术的主要发展目标钢材的高强度化、高耐久性化，成为钢材技术的主要发展目标节省钢筋节省钢筋提高材料利用率提高材料利用率提高结构安全度提高结构安全度热处理钢筋可达热处理钢筋可达800-1450MPa，钢绞线可达，钢绞线可达1500-1800MPa。预计将来可达预计将来可达13500MPa。1.1.1 传统材料的改进传统材料的改进钢筋采用低合金、热处理钢筋，提高屈服点和综合性能。钢筋采用低合金、热处理钢筋，提高屈服点
3、和综合性能。中国：碳钢强度提高；优先使用中国：碳钢强度提高；优先使用400MPa级；推广级；推广500MPa级级日本：主受力钢筋日本：主受力钢筋390MPa级；最高大于级；最高大于600MPa级；级；欧洲：主受力钢筋欧洲：主受力钢筋500MPa级；最高级；最高690MPa级；级；780MPa级级美国：主受力钢筋美国：主受力钢筋420MPa级；最高级；最高600MPa级；级；俄罗斯：主受力钢筋俄罗斯：主受力钢筋500MPa级；最高级；最高600MPa级。级。1.1.1 传统材料的改进传统材料的改进q高性能钢材高性能钢材v高强度等级、超大厚度，低屈强比、低强度高延性、高焊接高强度等级、超大厚度，低
4、屈强比、低强度高延性、高焊接性能、耐火性能、耐候性能，性能、耐火性能、耐候性能，1高强度等级钢材和超厚板钢材，满足建筑高层化和大跨距高强度等级钢材和超厚板钢材，满足建筑高层化和大跨距的发展需求，节约材料，减轻自重；的发展需求，节约材料，减轻自重；2 低屈强比钢和低强度高延性钢，提高结构的抗震性能低屈强比钢和低强度高延性钢，提高结构的抗震性能3 高效焊接钢，提高钢材焊接性能，尤其是提高大厚度钢高效焊接钢，提高钢材焊接性能，尤其是提高大厚度钢板的焊接性能；板的焊接性能；4 耐火结构钢，可节省钢结构耐火被覆成本，提高钢结构耐火结构钢，可节省钢结构耐火被覆成本，提高钢结构抗火性能；抗火性能；5 耐候钢
5、，提高钢结构的防腐涂装和耐久性能。耐候钢，提高钢结构的防腐涂装和耐久性能。v与结构受力性能有关的是与结构受力性能有关的是低屈强比钢材和低强度高延性钢材。低屈强比钢材和低强度高延性钢材。1.1.1 传统材料的改进传统材料的改进q高性能钢材高性能钢材u混凝土的高强度化、高性能化，成为混凝土技术的重要发展方向混凝土的高强度化、高性能化，成为混凝土技术的重要发展方向减小截面尺寸减小截面尺寸减轻结构自重减轻结构自重降低造价降低造价国外科研人员已配制出国外科研人员已配制出C200的混凝土，由于强度太高带来的的混凝土，由于强度太高带来的脆性问题尚未根本解决脆性问题尚未根本解决1.1.1 传统材料的改进传统材
6、料的改进高强高性能混凝土高强高性能混凝土HSC/HPC 高强度、高工作性、高耐久性高强度、高工作性、高耐久性实际应用中，普遍至实际应用中，普遍至C80；最高：最高：C100泵送混凝土，沈阳，泵送混凝土，沈阳，2001 北京财税大厦首层柱，北京财税大厦首层柱，C110 沈阳皇朝万鑫大厦，沈阳皇朝万鑫大厦，C1101.1.1 传统材料的改进传统材料的改进u混凝土的高强度化、高性能化，成为混凝土技术的重要发展方向混凝土的高强度化、高性能化，成为混凝土技术的重要发展方向减小截面尺寸减小截面尺寸减轻结构自重减轻结构自重降低造价降低造价密实增强复合材料密实增强复合材料CRCCompact Reinforc
7、ed Composite 1970年代末，第一代，烧结铝矾土骨料，加钢纤维提高年代末，第一代，烧结铝矾土骨料，加钢纤维提高 韧性，大于韧性，大于C400活性粉末混凝土活性粉末混凝土RPCReactive Powder Concrete 1990年代年代超高性能混凝土超高性能混凝土UHPCUltra-High Performance Concrete 不使用粗骨料，必须使用硅灰和纤维（钢纤维或复合有不使用粗骨料，必须使用硅灰和纤维（钢纤维或复合有 机纤维），水泥用量较大，水胶比很低机纤维），水泥用量较大，水胶比很低1.1.1 传统材料的改进传统材料的改进u混凝土的高强度化、高性能化，成为混凝土技
8、术的重要发展方向混凝土的高强度化、高性能化，成为混凝土技术的重要发展方向减小截面尺寸减小截面尺寸减轻结构自重减轻结构自重降低造价降低造价1.1.2新型结构材料新型结构材料q纤维增强复合材料纤维增强复合材料FRPv以纤维为增强材料，以合成树脂为基体材料，并掺入适量辅助剂，经拉挤成型形成的新型复合材料。v具有高强、高弹性模量、轻质、抗腐蚀和耐疲劳等优点。q纤维v碳纤维CFRPCarbon Fiber Reinforced Polymerv玻璃纤维GFRPGlass Fiber Reinforced Polymerv芳纶纤维AFRPAramid Fiber Reinforced Polymerv聚乙
9、烯纤维、聚丙烯纤维、玄武岩纤维等；常用的q基材v不饱和聚酯树脂、环氧树脂、乙烯基酯树脂等1.2工程结构发展新趋势工程结构发展新趋势q总趋势总趋势v更高更高高层高层/超高层建筑超高层建筑v更大更大大跨度建筑大跨度建筑v更深更深深基坑、地下空间深基坑、地下空间v结构体系优化组合结构体系优化组合1.2.1高层高层/超高层建筑超高层建筑q高度不断攀升高度不断攀升 世界十大最高摩天大楼（2011年统计）序国家建筑名称高度（m）层数（层）建成年代1阿联酋迪拜塔8281602009年2中 国台北101大厦5081012003年3中 国上海环球金融中心4951012008年4中 国香港国际贸易中心484118
10、2010年5 马来西亚双塔大厦452881997年6中 国南京紫峰大厦450892009年7美 国西尔斯大厦4311101974年8中 国广州国际金融中心4381032010年9中 国上海金茂大厦420881999年10中 国香港国际金融中心420882003年我国土木施工技术的发展我国土木施工技术的发展13世界十大最高层建筑世界十大最高层建筑1.2.1高层高层/超高层建筑超高层建筑1.2.1高层高层/超高层建筑超高层建筑q结构体系结构体系v框架框架筒体体系筒体体系v筒中筒体系筒中筒体系v框架框架支撑体系支撑体系q结构主材结构主材v钢结构钢结构钢框架钢框架支撑支撑/钢板剪力墙钢板剪力墙v钢钢混
11、凝土组合结构混凝土组合结构钢骨混凝土、钢管混凝土钢骨混凝土、钢管混凝土v钢钢混凝土混合结构混凝土混合结构钢框架钢框架混凝土核心筒混凝土核心筒钢框架钢框架混凝土核心筒混凝土核心筒伸臂桁架伸臂桁架1.2.2大跨度空间建筑大跨度空间建筑q通常指跨度在通常指跨度在30m以上的建筑以上的建筑v民用建筑民用建筑影剧院影剧院体育场馆体育场馆展览馆展览馆大会堂大会堂航空港航空港其他大型公共建筑其他大型公共建筑v工业建筑工业建筑飞机装配车间飞机装配车间飞机库飞机库其他大跨度厂房其他大跨度厂房 1.2.2大跨度空间建筑大跨度空间建筑q结构基本单元结构基本单元v板壳单元板壳单元v梁单元梁单元v杆单元杆单元v索单元索
12、单元v膜单元膜单元q结构空间基本形式结构空间基本形式v薄壳结构薄壳结构v网架（壳）结构网架（壳）结构v悬索结构悬索结构v膜结构膜结构 1.2.2大跨度空间建筑大跨度空间建筑南通体育会展中心南通体育会展中心网壳结构，开合结构网壳结构，开合结构上海浦东机场航站楼上海浦东机场航站楼张弦梁结构张弦梁结构1.2.3减震控制建筑减震控制建筑q减震控制技术减震控制技术v被动控制技术被动控制技术基础隔震基础隔震吸能减震吸能减震消能减震消能减震v主动控制技术主动控制技术v混合控制技术混合控制技术1.3工程施工新方法趋势工程施工新方法趋势q总趋势总趋势v传统技术领域的新突破传统技术领域的新突破地基基础地基基础混凝
13、土工程混凝土工程钢筋工程钢筋工程钢结构工程钢结构工程模板和脚手架工程模板和脚手架工程v新技术的应用新技术的应用工业化技术工业化技术信息化技术信息化技术绿色施工技术绿色施工技术1.3工程施工新方法工程施工新方法趋势趋势q地基基础地基基础v深基坑施工深基坑施工深度和规模增大深度和规模增大支护结构形式发展支护结构形式发展v桩基础施工桩基础施工大直径桩、桩长更长大直径桩、桩长更长灌注桩后注浆技术灌注桩后注浆技术长螺旋钻孔压灌桩技术长螺旋钻孔压灌桩技术水泥粉煤灰碎石桩水泥粉煤灰碎石桩1.3工程施工新方法趋势工程施工新方法趋势q混凝土工程混凝土工程v高性能混凝土高性能混凝土C60以上以上v自密实混凝土自密
14、实混凝土v大体积混凝土大体积混凝土基础底板、转换层基础底板、转换层v泵送混凝土泵送混凝土泵送高度泵送高度492m（上海环球金融中心）（上海环球金融中心）606m（迪拜哈利法塔）（迪拜哈利法塔）混凝土混凝土C120（深圳京基（深圳京基100，417m）1.3工程施工新方法趋势工程施工新方法趋势q钢筋工程钢筋工程v连接技术连接技术焊接连接焊接连接电渣压力焊电渣压力焊适用于竖向或斜向适用于竖向或斜向(倾斜度在倾斜度在4:1范围内范围内)钢筋的接长钢筋的接长但不宜用于轧后余热处理的钢筋。但不宜用于轧后余热处理的钢筋。机械连接机械连接套筒挤压连接套筒挤压连接直（锥）螺纹套筒连接直（锥）螺纹套筒连接v钢筋
15、加工工业化钢筋加工工业化钢筋焊接网应用技术钢筋焊接网应用技术1.3工程施工新方法趋势工程施工新方法趋势q模板和脚手架工程模板和脚手架工程v提升模板技术提升模板技术液压爬升模板技术液压爬升模板技术电脑自动调平整体钢平台系统电脑自动调平整体钢平台系统上海环球金融中心上海环球金融中心大吨位长行程油缸整体顶升模板技术大吨位长行程油缸整体顶升模板技术广州珠江新城西塔广州珠江新城西塔深圳京基金融中心工程深圳京基金融中心工程 1.3工程施工新方法趋势工程施工新方法趋势q模板和脚手架工程模板和脚手架工程v提升外脚手架技术提升外脚手架技术附着升降脚手架技术附着升降脚手架技术2 2高层高层/超高层建筑施工技术超高
16、层建筑施工技术2.12.1概述概述2.22.2钢筋混凝土施工技术钢筋混凝土施工技术2.32.3钢结构施工技术钢结构施工技术2.42.4组合结构施工技术组合结构施工技术2.1概述概述q钢筋混凝土施工技术钢筋混凝土施工技术v模板模板材料多样化、节约化、环保化材料多样化、节约化、环保化模板提升技术模板提升技术v混凝土混凝土主体结构混凝土强度和施工性能的提升主体结构混凝土强度和施工性能的提升超高泵送混凝土技术超高泵送混凝土技术基础、转换层大体积混凝土施工基础、转换层大体积混凝土施工v钢筋钢筋钢筋连接技术钢筋连接技术高强度钢筋高强度钢筋钢筋焊接网应用技术钢筋焊接网应用技术2.1概述概述q钢结构施工技术钢
17、结构施工技术v钢构件加工钢构件加工深化设计技术深化设计技术v钢构件安装钢构件安装工厂分段制作工厂分段制作现场地面拼装现场地面拼装部分或整体吊装部分或整体吊装v钢构件连接钢构件连接高强度螺栓连接技术高强度螺栓连接技术高强度、大厚度钢板焊接技术高强度、大厚度钢板焊接技术2.1概述概述q组合（混合）结构施工技术组合（混合）结构施工技术v钢骨混凝土构件钢骨混凝土构件合理解决梁柱节点区钢筋的穿筋问题合理解决梁柱节点区钢筋的穿筋问题v钢管混凝土构件钢管混凝土构件梁柱节点的有效连接梁柱节点的有效连接混凝土的密实性混凝土的密实性v型钢混凝土梁型钢混凝土梁钢梁与混凝土结合面的抗剪连接问题钢梁与混凝土结合面的抗剪
18、连接问题q其他其他v基础工程施工技术基础工程施工技术v脚手架施工技术脚手架施工技术v垂直运输技术垂直运输技术2.2高层高层/超高层混凝土结构施工技术超高层混凝土结构施工技术q主要技术主要技术v 混凝土混凝土高强度高强度高耐久性高耐久性双掺技术双掺技术混凝土外加剂混凝土外加剂掺合料掺合料配合比设计配合比设计v垂直运输垂直运输泵送技术泵送技术塔吊塔吊+施工电梯施工电梯+输送泵输送泵工程案例工程案例1温州世界贸易中心大厦温州世界贸易中心大厦q基本情况基本情况v浙江温州，地上浙江温州，地上68层，地下层，地下3层；总高度层；总高度345.0m自室外设计标高至屋面层的总高度自室外设计标高至屋面层的总高度
19、274.1m。屋顶上部的构筑物高度为屋顶上部的构筑物高度为70.9m，v结构体系结构体系混凝土（部分型钢混凝土）结构。混凝土（部分型钢混凝土）结构。筒中筒结构筒中筒结构内筒为钢筋混凝土筒体内筒为钢筋混凝土筒体外筒为密柱框筒外筒为密柱框筒转换层位置转换层位置塔楼的下部共塔楼的下部共12个楼层带有裙楼，裙楼在个楼层带有裙楼，裙楼在6层处平面收层处平面收进两跨。进两跨。10至至15层为转换层。层为转换层。工程案例工程案例1温州世界贸易中心大厦温州世界贸易中心大厦地下结构平面地下结构平面裙房结构平面裙房结构平面工程案例工程案例1温州世界贸易中心大厦温州世界贸易中心大厦标准层结构平面标准层结构平面转换层
20、以下结构平面转换层以下结构平面工程案例工程案例1温州世界贸易中心大厦温州世界贸易中心大厦局部计算模型局部计算模型工程案例工程案例1温州世界贸易中心大厦温州世界贸易中心大厦q转换层特点转换层特点v高位转换高位转换v分支柱过度、跨层并（抽）柱分支柱过度、跨层并（抽）柱跨越跨越1014层，由标准层层，由标准层36柱减至柱减至12柱柱q转换层施工难点转换层施工难点v截面尺寸大截面尺寸大v配筋密集配筋密集v模板复杂模板复杂v混凝土强度变化、体积大混凝土强度变化、体积大工程案例工程案例1温州世界贸易中心大厦温州世界贸易中心大厦q转换层施工转换层施工v结构转换层位于结构转换层位于1014层，结构受力形式转换
21、层，结构受力形式转换异型柱、巨型柱通过柱上起斜柱和大梁上起斜柱的方式转异型柱、巨型柱通过柱上起斜柱和大梁上起斜柱的方式转换成截面较小的框架柱。换成截面较小的框架柱。构件本身的配筋相对比较密集，尤其体现在构件本身的配筋相对比较密集，尤其体现在13、14层竖向层竖向结构部分；在柱柱交叉处、柱梁交叉处钢筋纵横交错结构部分；在柱柱交叉处、柱梁交叉处钢筋纵横交错总体施工难度非常大，有些地方甚至没有办法按照正常总体施工难度非常大，有些地方甚至没有办法按照正常的方法进行施工；的方法进行施工；工程案例工程案例1温州世界贸易中心大厦温州世界贸易中心大厦q转换层施工转换层施工v钢筋钢筋斜柱及梁的钢筋交叉处不仅主筋
22、十分密集，箍筋也是十分斜柱及梁的钢筋交叉处不仅主筋十分密集，箍筋也是十分密集。至密集。至14层楼面，按照将交叉处柱子看作一个组合柱进层楼面，按照将交叉处柱子看作一个组合柱进行箍筋绑扎的原则进行施工。行箍筋绑扎的原则进行施工。将此部位钢筋箍筋放样，确保质量与进度；将此部位钢筋箍筋放样，确保质量与进度；为保证下部柱子钢筋能顺利通过梁底，混凝土顺利浇筑，为保证下部柱子钢筋能顺利通过梁底，混凝土顺利浇筑，KLX1508、KLY1508梁梁筋按三排放置，且一排筋多于二梁梁筋按三排放置，且一排筋多于二排筋多于三排筋；排筋多于三排筋；工程案例工程案例1温州世界贸易中心大厦温州世界贸易中心大厦q转换层施工转换
23、层施工v钢筋钢筋工程案例工程案例1温州世界贸易中心大厦温州世界贸易中心大厦q转换层施工转换层施工v钢筋钢筋工程案例工程案例1温州世界贸易中心大厦温州世界贸易中心大厦q转换层施工转换层施工v钢筋钢筋工程案例工程案例1温州世界贸易中心大厦温州世界贸易中心大厦q转换层施工转换层施工v钢筋钢筋工程案例工程案例1温州世界贸易中心大厦温州世界贸易中心大厦q转换层施工转换层施工v钢筋钢筋工程案例工程案例1温州世界贸易中心大厦温州世界贸易中心大厦q转换层施工转换层施工v模板模板因柱柱交叉处，柱子体积大，且柱子为斜柱，模板加固难因柱柱交叉处，柱子体积大，且柱子为斜柱，模板加固难度较大；为保证柱子尺寸，模板支设之
24、前将模板图放样，度较大；为保证柱子尺寸，模板支设之前将模板图放样，根据放样图进行配模，再至现场进行支设，同时为保证斜根据放样图进行配模，再至现场进行支设，同时为保证斜柱的倾斜度，加强定位筋的控制及检查。柱的倾斜度，加强定位筋的控制及检查。工程案例工程案例1温州世界贸易中心大厦温州世界贸易中心大厦q转换层施工转换层施工v模板模板工程案例工程案例1温州世界贸易中心大厦温州世界贸易中心大厦q转换层施工转换层施工v混凝土混凝土工程案例工程案例1温州世界贸易中心大厦温州世界贸易中心大厦q转换层施工转换层施工v混凝土混凝土工程案例工程案例1温州世界贸易中心大厦温州世界贸易中心大厦q转换层施工转换层施工v混
25、凝土混凝土工程案例工程案例2日本日本I.B.M.大楼转换大梁施工大楼转换大梁施工q工程概况工程概况v日本日本I.B.M.大楼由三个芯筒组成大楼由三个芯筒组成“V”形的平面，形的平面，其中一个芯筒至其中一个芯筒至18层为止，层为止，其余两个芯筒及其间的楼层直至建筑顶层。其余两个芯筒及其间的楼层直至建筑顶层。v1822层的高度部分没有楼层，形成一个大的矩形孔洞，其上层的高度部分没有楼层，形成一个大的矩形孔洞，其上需承受需承受2441层的上部结构荷载。层的上部结构荷载。q设计设计v在在24层（标高层（标高92m）处设置预应力转换大梁）处设置预应力转换大梁截面尺寸截面尺寸2.4m7.4m；跨度为跨度为
26、41.7m；上部结构总荷载为上部结构总荷载为105000kN。工程案例工程案例2日本日本I.B.M.大楼转换大梁施工大楼转换大梁施工q施工方案施工方案v为避免为避免92m高处设置模板支撑，施工时在转换大梁内设置了高处设置模板支撑，施工时在转换大梁内设置了钢桁架，支承浇捣混凝土时所需的模板和脚手架等施工荷载钢桁架，支承浇捣混凝土时所需的模板和脚手架等施工荷载转换大梁布置钢绞线转换大梁布置钢绞线束束,每束每束301/2inch，张拉，张拉力取抗拉强度的力取抗拉强度的75%，即即4140kN。工程案例工程案例2日本日本I.B.M.大楼转换大梁施工大楼转换大梁施工q施工流程施工流程转换梁钢桁架施工转换
27、梁钢桁架施工转换梁混凝土浇注转换梁混凝土浇注分阶段张拉钢绞线束分阶段张拉钢绞线束工程案例工程案例2日本日本I.B.M.大楼转换大梁施工大楼转换大梁施工q钢绞线束张拉次序钢绞线束张拉次序 转换梁混凝土浇注之后，张拉钢绞线束、。转换梁混凝土浇注之后，张拉钢绞线束、。每浇捣每浇捣4层楼面的混凝土，分阶段张拉钢绞线束、。层楼面的混凝土，分阶段张拉钢绞线束、。工程案例工程案例2日本日本I.B.M.大楼转换大梁施工大楼转换大梁施工q转换梁的垂直位移转换梁的垂直位移24 楼28楼32 楼36 楼40 楼 时 间随着上部楼层混凝土浇筑的进展，虽然荷载不断增加，但因相随着上部楼层混凝土浇筑的进展，虽然荷载不断增
28、加，但因相应地增加预应力钢绞线的数量，使转换梁的跨中仍能保持接近应地增加预应力钢绞线的数量，使转换梁的跨中仍能保持接近于水平的状态，挠度为于水平的状态，挠度为2.1mm。工程案例工程案例2日本日本I.B.M.大楼转换大梁施工大楼转换大梁施工q转换梁的分层浇筑转换梁的分层浇筑 v转换梁的截面尺寸转换梁的截面尺寸2.4m7.4m，混凝土浇筑量为，混凝土浇筑量为650m3，v混凝土浇捣时须设置水平施工缝。混凝土浇捣时须设置水平施工缝。第四层高度：第四层高度：1.5m第三层高度：第三层高度：2.2m第二层高度：第二层高度：2.2m第一层高度：第一层高度：1.5m混凝土梁分混凝土梁分4层浇筑层浇筑工程案
29、例工程案例2日本日本I.B.M.大楼转换大梁施工大楼转换大梁施工q预应力钢丝束分阶段张拉预应力钢丝束分阶段张拉v 使转换梁的高度可保持较小值使转换梁的高度可保持较小值保证施工和使用阶段转换梁基本处于平直状态，既无过大保证施工和使用阶段转换梁基本处于平直状态，既无过大反拱又无过大挠度。反拱又无过大挠度。v 大部分预应力损失可得到补偿，可减少预应力筋数量大部分预应力损失可得到补偿，可减少预应力筋数量分阶段张拉可采用张拉全部完成后再灌浆，最后阶段全部分阶段张拉可采用张拉全部完成后再灌浆，最后阶段全部预应力筋可以再次张拉达到控制应力，相当数量的预应力预应力筋可以再次张拉达到控制应力，相当数量的预应力损
30、失被补偿，预应力损失减小。损失被补偿，预应力损失减小。一般情况下，预应力筋可节约一般情况下，预应力筋可节约10%以上。以上。必须注意在数月内处于张紧和未灌浆状态，应采取有效的必须注意在数月内处于张紧和未灌浆状态，应采取有效的方法防止预应力筋锈蚀。方法防止预应力筋锈蚀。v 分阶段逐次张拉、加载，可很好地控制工作应力分阶段逐次张拉、加载，可很好地控制工作应力2.3高层高层/超高层钢结构施工技术超高层钢结构施工技术q优势优势v承载力高承载力高v自重轻自重轻v强度高强度高v抗震能力强抗震能力强q弱势弱势v抗侧移刚度低抗侧移刚度低v防火性能差防火性能差v防锈性能差防锈性能差2.3高层高层/超高层钢结构施
31、工技术超高层钢结构施工技术q主要技术主要技术v吊装技术吊装技术附着式自升式塔式起重机附着式自升式塔式起重机通过增加塔身标准节的方式获得更高的吊装高度。通过增加塔身标准节的方式获得更高的吊装高度。为确保超高塔身的稳定性，需要间隔一定高度设置附墙为确保超高塔身的稳定性，需要间隔一定高度设置附墙结构，利用已完结构作为塔吊的附着。结构，利用已完结构作为塔吊的附着。塔身着地，必须设置承载力足够的塔式起重机基础。塔身着地，必须设置承载力足够的塔式起重机基础。内爬式塔式起重机内爬式塔式起重机支承于结构楼层上，塔身高度固定。支承于结构楼层上，塔身高度固定。通过塔机自带的爬升系统提升整个塔吊，以获得更高的通过塔
32、机自带的爬升系统提升整个塔吊，以获得更高的吊装高度。吊装高度。内爬式塔式起重机通过爬升框固定于结构上，与结构交内爬式塔式起重机通过爬升框固定于结构上，与结构交替上升。替上升。2.3高层高层/超高层钢结构施工技术超高层钢结构施工技术q主要技术主要技术v焊接技术焊接技术焊接工艺焊接工艺二氧化碳气体保护焊二氧化碳气体保护焊解决残余应力、焊缝裂纹、层状撕裂解决残余应力、焊缝裂纹、层状撕裂控制焊接坡口、温度、过程、变形、残余应力消除控制焊接坡口、温度、过程、变形、残余应力消除现场施焊角度、焊缝层间清理等现场施焊角度、焊缝层间清理等v高强螺栓连接技术高强螺栓连接技术摩擦型高强螺栓摩擦型高强螺栓摩擦面处理摩
33、擦面处理初拧、终拧、扭矩大小初拧、终拧、扭矩大小2.3高层高层/超高层钢结构施工技术超高层钢结构施工技术q主要技术主要技术v压型钢板压型钢板-混凝土组合楼板混凝土组合楼板压型钢板作为永久性模板压型钢板作为永久性模板压型钢板作为模板，兼作板底受拉钢筋压型钢板作为模板，兼作板底受拉钢筋防火问题防火问题v变形和应力控制变形和应力控制加工精度、施工环境、焊接变形加工精度、施工环境、焊接变形竖向变形差异竖向变形差异工程实例工程实例1北京银泰中心北京银泰中心工程实例工程实例1北京银泰中心北京银泰中心q工程概况工程概况v中央主楼（北塔楼）中央主楼（北塔楼）249.9m高，高，63层，总建筑面积层，总建筑面积
34、119,376m2纯钢结构纯钢结构v东塔楼（人保写字楼）东塔楼（人保写字楼）总建筑面积总建筑面积76,362m2，186m高，高，44层层 v西塔楼西塔楼总建筑面积总建筑面积75,307m2，186m高，高，44层层 工程实例工程实例1北京银泰中心北京银泰中心q中央主楼（北塔楼）中央主楼（北塔楼）v北京超高层纯钢结构第一高度北京超高层纯钢结构第一高度总高总高249.9m，建设期间为北京地区第一超高层纯钢结构。，建设期间为北京地区第一超高层纯钢结构。v北京首家采用厚度为北京首家采用厚度为100mm钢材钢材采用采用Q345GJC超高层结构专用钢材，钢材质量可靠、性能超高层结构专用钢材，钢材质量可靠
35、、性能稳定。稳定。Q345GJC简称高建钢，它具有易焊接、抗震、抗低温冲击简称高建钢，它具有易焊接、抗震、抗低温冲击等性能，主要应用于高层建筑、超高层建筑、大跨度体育等性能，主要应用于高层建筑、超高层建筑、大跨度体育场馆、机场、会展中心以及钢结构厂房等场馆、机场、会展中心以及钢结构厂房等工程实例工程实例1北京银泰中心北京银泰中心q主要内容主要内容施工过程中钢结构变形控制施工过程中钢结构变形控制v塔式起重机附着对结构变形的影响塔式起重机附着对结构变形的影响v阴阳面温差产生的结构变形阴阳面温差产生的结构变形v重要构件焊接的收缩影响重要构件焊接的收缩影响q手段手段v预测预测v跟踪监测跟踪监测q目的目
36、的v指导构件位形调整指导构件位形调整工程实例工程实例1北京银泰中心北京银泰中心q塔式起重机附着对结构变形的影响塔式起重机附着对结构变形的影响v 塔式起重机是超高层建筑钢结构安装的关键设备。塔式起重机是超高层建筑钢结构安装的关键设备。合理选型、均匀布置、适当支承、局部加固合理选型、均匀布置、适当支承、局部加固选用两台澳产选用两台澳产FAVCO-M440D外附式塔式起重机外附式塔式起重机v 与主体结构的连接与主体结构的连接与外筒柱扶臂附着；与外筒柱扶臂附着；设置楼内支撑，将部分水平力传递到内筒角柱上设置楼内支撑，将部分水平力传递到内筒角柱上v 使用阶段，由于附着扶臂所在楼层及以下若干楼层的混凝土使
37、用阶段，由于附着扶臂所在楼层及以下若干楼层的混凝土尚未施工，整体刚度未形成，故需验算尚未施工，整体刚度未形成，故需验算水平力对钢结构的影响水平力对钢结构的影响水平力对施工时测量、校正的影响水平力对施工时测量、校正的影响工程实例工程实例1北京银泰中心北京银泰中心q塔式起重机附着对结构变形的影响塔式起重机附着对结构变形的影响v 工况工况1阵风风速阵风风速20m/s（8级），塔臂可作仰臂、转动等动作级），塔臂可作仰臂、转动等动作小概率事件，验算最不利水平作用力时，结构构件强度小概率事件，验算最不利水平作用力时，结构构件强度v 工况工况2阵风风速阵风风速10m/s（56级），塔式起重机满载级），塔式起
38、重机满载验算施工阶段水平作用力时，各钢柱的位移，验算施工阶段水平作用力时，各钢柱的位移，评估其对施工时测量、校正的影响评估其对施工时测量、校正的影响工程实例工程实例1北京银泰中心北京银泰中心q塔式起重机附着对结构变形的影响塔式起重机附着对结构变形的影响v 主要结果主要结果单塔吊影响单塔吊影响a a=45时，柱顶东西向最大水平位移时，柱顶东西向最大水平位移4.3mm，校正工，校正工作应考虑其影响；作应考虑其影响；a a=0时，柱顶南北向最大水平位移时，柱顶南北向最大水平位移2.0mm，在允许范，在允许范围内。围内。双塔吊影响双塔吊影响组合影响较大，组合影响较大，a a=45且塔臂同向时，柱顶最大
39、水平位移且塔臂同向时，柱顶最大水平位移6.5mm，校正工作应考虑其影响，施工过程应避开；校正工作应考虑其影响，施工过程应避开；工程实例工程实例1北京银泰中心北京银泰中心q塔式起重机附着对结构变形的影响塔式起重机附着对结构变形的影响v 对结构变形的影响评估对结构变形的影响评估扶臂对结构安全的影响扶臂对结构安全的影响在最不利作用下，扶臂反力对结构安全无影响在最不利作用下，扶臂反力对结构安全无影响对钢结构安装位移的影响对钢结构安装位移的影响主要集中在连接主要集中在连接扶臂的扶臂的4根外筒柱和根外筒柱和4根内筒角柱根内筒角柱通过加强该部分柱的上段进行监测，保证安装精度通过加强该部分柱的上段进行监测，保
40、证安装精度其他钢其他钢柱变形柱变形较小较小，对安装和校正影响，对安装和校正影响较小较小对施工测量的影响对施工测量的影响测量平面控制点在外筒四角柱附近，测量平面控制点在外筒四角柱附近，外筒四角柱最不利荷载下的最大位移外筒四角柱最不利荷载下的最大位移1.8mm，扶臂不影响测量平面控制点的精度扶臂不影响测量平面控制点的精度工程实例工程实例1北京银泰中心北京银泰中心q塔式起重机附着对结构变形的影响塔式起重机附着对结构变形的影响v钢结构校正钢结构校正钢柱的测量校正，除了标高、轴线、垂直度控制外，对带钢柱的测量校正，除了标高、轴线、垂直度控制外，对带有大型牛腿等连接件的钢柱，还要求控制其偏转值。有大型牛腿
41、等连接件的钢柱，还要求控制其偏转值。测量标准要比一般构件的基础上提高，并在初校、复校测量标准要比一般构件的基础上提高，并在初校、复校的基础上，每完成一道工序后，都要进行复测，特别是的基础上，每完成一道工序后，都要进行复测，特别是在高强螺栓完成后与焊接结束后。在高强螺栓完成后与焊接结束后。控制钢柱柱顶轴线控制钢柱柱顶轴线扶臂所在层发生变形时，上一节钢柱顶部变形值减小扶臂所在层发生变形时，上一节钢柱顶部变形值减小构件变形滞后于塔吊的附加力构件变形滞后于塔吊的附加力多次校正取平均值多次校正取平均值工程实例工程实例1北京银泰中心北京银泰中心q环境温度对结构变形的影响环境温度对结构变形的影响v 结构各侧
42、面日照温差不同，影响结构的整体垂直度结构各侧面日照温差不同，影响结构的整体垂直度v 通过无线摄像监控系统监测通过无线摄像监控系统监测v 测试结果测试结果日照变形主要由阴阳面钢柱温差造成；日照变形主要由阴阳面钢柱温差造成；结构变形滞后于温差变化结构变形滞后于温差变化12h，结构基准线测设应当于每日早结构基准线测设应当于每日早58点进行点进行工程实例工程实例1北京银泰中心北京银泰中心q塔楼位形监测与控制技术实施效果塔楼位形监测与控制技术实施效果v信息化手段在施工过程中的必要性和普遍性信息化手段在施工过程中的必要性和普遍性v利用分析结构对设计和施工方案进行调整利用分析结构对设计和施工方案进行调整v确
43、保质量和安全的必要手段确保质量和安全的必要手段2.4高层高层/超高层钢筋混凝土超高层钢筋混凝土钢组合结构施工技术钢组合结构施工技术q特点特点v取两者之长，取两者之长，1+12q构件主要组合形式构件主要组合形式v型钢型钢混凝土组合梁混凝土组合梁v钢骨混凝土梁钢骨混凝土梁/柱、钢管混凝土柱柱、钢管混凝土柱v钢骨混凝土墙钢骨混凝土墙/筒、筒、v钢板混凝土墙钢板混凝土墙/连梁连梁2.4高层高层/超高层钢筋混凝土超高层钢筋混凝土钢组合结构施工技术钢组合结构施工技术q钢骨梁、柱形式钢骨梁、柱形式(a)水平加劲肋水平加劲肋 (b)水平三角加劲肋水平三角加劲肋(c)竖向加劲肋竖向加劲肋(d)梁翼缘贯通梁翼缘贯
44、通(e)外隔板外隔板 (f)内隔板内隔板 (g)加劲环加劲环 (h)隔板截断柱隔板截断柱2.4高层高层/超高层钢筋混凝土超高层钢筋混凝土钢组合结构施工技术钢组合结构施工技术q钢骨梁柱节点形式钢骨梁柱节点形式2.4高层高层/超高层钢筋混凝土超高层钢筋混凝土钢组合结构施工技术钢组合结构施工技术q钢管混凝土柱结构钢管混凝土柱结构v承载力高，承载力高，1+12v塑性和韧性良好塑性和韧性良好v耐火耐腐蚀性能好耐火耐腐蚀性能好v施工简便施工简便v圆钢管节点连接的方向适应性好圆钢管节点连接的方向适应性好v节约钢材和混凝土节约钢材和混凝土v构件截面积占比低构件截面积占比低2.4高层高层/超高层钢筋混凝土超高层
45、钢筋混凝土钢组合结构施工技术钢组合结构施工技术q钢管混凝土柱结构钢管混凝土柱结构v施工关键环节施工关键环节钢管制作钢管制作钢管拼接组装钢管拼接组装钢管柱吊装钢管柱吊装管内混凝土浇筑管内混凝土浇筑泵送顶升法泵送顶升法立式手工振捣法立式手工振捣法高位抛落无振捣法高位抛落无振捣法自密实混凝土自密实混凝土工程实例工程实例1-广州珠江新城西塔广州珠江新城西塔q概况概况v高度：高度：440.75m；103层层v占地：占地：31000m2；建筑面积：；建筑面积：451926m2v结构形式：结构形式：菱形斜交网格筒体结构体系菱形斜交网格筒体结构体系钢管混凝土巨型斜交网格外筒钢管混凝土巨型斜交网格外筒钢筋混凝土
46、剪力墙内筒钢筋混凝土剪力墙内筒钢钢-砼组合楼盖连接内外筒。砼组合楼盖连接内外筒。工程实例工程实例1-广州珠江新城西塔广州珠江新城西塔工程实例工程实例1-广州珠江新城西塔广州珠江新城西塔q办公标准层平面（办公标准层平面（23层）层）工程实例工程实例1-广州珠江新城西塔广州珠江新城西塔q酒店客房标准层平面（酒店客房标准层平面（78层）层）工程实例工程实例1-广州珠江新城西塔广州珠江新城西塔q结构网格结构网格v类三角形平面，外周边由六段曲率不同的圆弧构成；立面由类三角形平面，外周边由六段曲率不同的圆弧构成；立面由首层至首层至31层外凸，层外凸，31层至层至103层内收，剖面外轮廓呈弧线。层内收，剖面
47、外轮廓呈弧线。v外周边共外周边共30根钢管混凝土斜柱于空间相贯，节点层间距离根钢管混凝土斜柱于空间相贯，节点层间距离27m；73层以下每节点层间分层以下每节点层间分6层，层高层，层高4.5m；其余分；其余分8层，层层，层高高3.375m。v斜交网格外筒的组成包括：斜交网格外筒的组成包括：竖向构件竖向构件以一定角度相交的斜柱；以一定角度相交的斜柱；水平构件水平构件沿外周边布置、连接网格节点的环梁沿外周边布置、连接网格节点的环梁沿外周边布置、支承于斜柱的楼面梁。沿外周边布置、支承于斜柱的楼面梁。工程实例工程实例1-广州珠江新城西塔广州珠江新城西塔q抗侧力结构体系抗侧力结构体系v69层以下层以下 巨
48、型钢管混凝土柱斜交网格外筒巨型钢管混凝土柱斜交网格外筒+钢筋混凝土内筒的筒中钢筋混凝土内筒的筒中筒体系。筒体系。v69层以上层以上 巨型钢管混凝土柱斜交网格外筒巨型钢管混凝土柱斜交网格外筒+剪力墙结构体系。剪力墙结构体系。取消了核心筒的内墙，并保留部分核心筒外墙并向内取消了核心筒的内墙，并保留部分核心筒外墙并向内倾斜，电梯井道移至核心筒外，倾斜，电梯井道移至核心筒外，v侧向刚度和扭转刚度也远优于框筒侧向刚度和扭转刚度也远优于框筒 水平力由斜柱的轴向力平衡，倾覆力矩引起的竖向力也由水平力由斜柱的轴向力平衡，倾覆力矩引起的竖向力也由交于节点的斜柱的轴力平衡。交于节点的斜柱的轴力平衡。v竖向刚度比框
49、筒稍差。竖向刚度比框筒稍差。工程实例工程实例1-广州珠江新城西塔广州珠江新城西塔q楼盖结构体系楼盖结构体系v首层以下及核心筒内首层以下及核心筒内钢筋混凝土梁板，板厚钢筋混凝土梁板，板厚130200mm。v内外筒之间内外筒之间钢钢混凝土组合楼盖，混凝土组合楼盖，梁跨度约梁跨度约815m，工字钢梁高一般为，工字钢梁高一般为450mm，跨度较，跨度较大处加高至大处加高至600mm；办公楼层板厚一般为办公楼层板厚一般为110mm酒店楼层板厚一般为酒店楼层板厚一般为130mm板跨度较大处局部加厚。板跨度较大处局部加厚。工程实例工程实例1-广州珠江新城西塔广州珠江新城西塔q设计难点设计难点v1楼层平面内拉
50、力问题楼层平面内拉力问题 钢管混凝土柱组成的斜交网络外框筒分为钢管混凝土柱组成的斜交网络外框筒分为16个节，每个节长个节，每个节长27m，钢管混凝土柱在，钢管混凝土柱在每个节间为直线段，相邻节段的柱于节点每个节间为直线段，相邻节段的柱于节点层形成一个折点，并于节点层平面内产生层形成一个折点，并于节点层平面内产生向外的推力，从而在楼层梁板中产生了拉向外的推力，从而在楼层梁板中产生了拉力。力。分析可知，由外筒斜柱竖向力传递转折而分析可知，由外筒斜柱竖向力传递转折而产生的向外的推力可由钢管混凝土柱本身产生的向外的推力可由钢管混凝土柱本身的剪力、外环梁的拉力、连接柱与核心筒的剪力、外环梁的拉力、连接柱
