高层建筑施工(PPT)

1、1,高层建筑施工,主讲：汤 商,2,第一章 概述,第一节 高层建筑的发展 一、高层建筑的概念 （一）高层建筑的定义 建设部：高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2002)中规定：十层及十层以上或房屋高度超过28M的非抗震设计和抗震设防烈度为6-9度抗震设计的高层民用建筑结构 高层民用建筑设计防火规范（GB50045-95)中规定：十层及十层以上的居住建筑和建筑高度超过24M的公共建筑,3,民用建筑设计通则（JGJ37-87），明确了民用建筑层数的划分 A、住宅建筑按层数：1-3层为低层；4-6层为多层；7-9层为中高层；10层以上为高层。 B、公共建筑及综合性建筑总高度超过24M者为高层（不

2、包含高度超过24M单层主体建筑） C、建筑物高度超过100M时，不论住宅或公共建筑均为超高层。,4,为简化统计口径，建设部主管部门从1984年起，对住宅和非住宅，一律以十层为高层建筑统计的起点。,5,（二）高层建筑的分类 1972 国际高层建筑会议：分四类 第一类高层建筑:916层(最高到50m); 第二类高层建筑:1725层(最高到75m); 第三类高层建筑:2640层(最高到100m); 超高层建筑: 40层以上(高度100m以上)。,6,二、高层建筑的特点 （一）建筑特点与要求 1、由于建筑高度增加，电梯成为建筑内部主要的垂直交通工具，影响高层建筑的平面布局和空间组合。 2、需要在底层和

3、不同的高度设置设备层，顶部设电梯间和水箱间。平面、立面的布置要满足高层防火规范要求。 3、由于高层建筑地下埋深嵌固要求，一般要有一层至数层的地下室，作为设备层及车库、人防、辅助用房用房等,7,4、高层建筑主体具有特定的使用功能的标准层，具有统一的层高、开间、进深和平面布局。 5、由于高度、体型大，需要更好的处理建筑造型和外饰面。 6、对不同使用功能的高层建筑需要解决各自的问题。,8,（二）结构特点与要求 1、强度： 2、刚度： 3、延性： 4、耐久性：要求较高。规范将建筑耐久年限分为四级，一级耐久年限为100年以上，适用于重要的建筑和高层建筑。 5、基础稳定性：为确保高层的稳定性和满足地基变形

4、要求，其基础的埋置深度，采用天然地基时不小于建筑高度的1/12，采用桩基础时为1/15（桩长不计） （三）防火特点与要求 （四）设备特点与要求 1、给水、排水,9,A、给水系统: 三大给水系统 生活、消防、生产 三大给水方式 高位水箱式、气压水箱式、无 水箱式 B、热水供应系统： C、排水系统： D、水泵间： 2、电气、机电设备 A、电源： B、电梯： C、防雷：,10,D、共用天线电视接收系统： E、电话： F、弱电系统： 3、采暖、通风、空调 A、一般高层建筑： B、高档高层建筑：,11,三、高层建筑的发展 （一）高层建筑的兴起： 我国古代:高塔 砖砌或木制的筒体结构 高层框架结构 国外古

5、代:砖石承重结构 壁厚,使用空间小. （二）高层建筑的发展: 框架结构(钢、钢筋混凝土) 剪力墙、钢支撑、筒体,12,13,14,四、高层建筑的发展趋势 （一）平面布置与竖向体型时代化： （二）层数增多、高度加大： （三）新材料、新工艺的开发： （四）新结构体系的多样化： （五）高层建筑钢结构的兴起趋势： （六）高层住宅集合体特性： （七）建筑智能工程日趋完善：,15,第二节 高层建筑施工技术的发展 一、高层建筑的施工特点 1、工程量大、造价高： 2、工期长、季节性施工不可避免： 3、高空作业面临的问题多，安全风险大： 4、高层建筑基础深，地基处理复杂，方案有多种选择，对造价和工期影响很大：

6、5、市区工程居多，用地紧张： 6、高层建筑多以钢筋砼和钢为主，钢筋砼以现浇为主 7、防水、装饰、设备要求较高： 8、标准层占主体工程的主要部分： 9、工程项目多、工种多、涉及单位多、管理复杂：,16,二、高层建筑施工技术发展 基础工程： 支护技术:钢板桩 混凝土灌注桩 地下连续墙 深层搅拌水泥土桩 土钉支护 支撑形式:内部钢管支撑 外部土锚拉固 土锚杆:钻孔、灌浆、预应力张拉工艺 桩基础： 预制打入桩 混凝土灌注桩：大直径钻孔灌注桩 结构工程：大模板 、爬升模板、滑升模板 高层钢结构：,17,第二章 深基坑支护结构施工,第一节 深基坑支护结构的选型 一、深基坑支护结构的作用 （1）主要作用：挡

7、土、挡水，使基坑开挖和基础结构的施工能够安全顺利进行，维持基坑侧压力与支护结构的平衡状态。 （2）支护结构，通常作为临时性结构，基础施工完毕后即失去作用。 有些支护结构材料可以重复利用： 有些支护结构就永久性埋入地下： 有些支护结构基础施工后则成为基础结构的一部分： 综上：不论那一种，均有较大的成本投入。,18,二、深基坑支护结构的选型： 深基坑支护结构的类型： 排桩、地下连续墙、水泥土墙、土钉墙和 逆作拱墙 （一）排桩支护结构 排桩支护：是以现场灌注桩按队列式布置组成的支护结构 1、排桩支护的类型： A.挡土灌注桩支护B.排桩土层锚杆支护 C.排桩内支撑支护,19,（1）挡土灌注桩支护：（图

8、2-1） 排列形式：间隔式、双排式、连续式 （2）排桩土层锚杆支护：（图2-2） 常用排桩土层锚杆支护的类型： 单锚支护、多锚支护、破碎岩层支护 （3）排桩内支撑支护：（图2-3） 对深度不大，面积不大，地基土质较差的基坑，为使维护排桩受力合理和受力后变形小，常在基坑内沿围护排桩竖向设置一定支撑点组成内支撑式基坑支护体系。 A.排桩内支撑的组成：由挡土结构和支撑结构组成 支撑结构由围檩、水平支撑、八字撑和立柱等组成,20,B.内支撑体系平面布置形式： 由基坑的平面形状、尺寸、开挖深度、周围环境保护要求、地下结构的布置、土方开挖的顺序和方法而定。一般有（图2-4）所示的各种形式，也可以两、三种形

9、式混合使用。 2、排桩支护结构的选型： 3、排桩构造措施： （二）地下连续墙支护结构 是在地面上采用一种挖槽机械，沿着深开挖基坑或工程的周边轴线，在泥浆护壁条件下，开挖一条狭长的深槽，清槽后在槽内吊放钢筋笼，然后用导管法浇筑水下砼，筑成一个单元槽段，如此逐段进行，在地下筑成一道连续的钢筋砼墙壁，作为截水、防渗、挡土和承重结构。,21,1、地下连续墙支护类型 常用的有：悬臂式、与土层锚杆组合式、内支撑式、逆作法式等 地下连续墙施工程序见图2-5 2、地下连续墙的选型： 优缺点及适用范围： 突出点：深度可达50米；与邻近建筑物距离可达30CM；无需降水；振动小、噪音低；各种地质几乎都适用；还可以作

10、为地下结构外墙的一部分。 但地下连续墙支护施工需要较多的机具设备，一次性投资较高，工艺技术较复杂，质量要求较高。,22,3、地下连续墙构造措施 （三）水泥土墙支护结构（简讲） （四）土钉墙支护结构（简讲） （五）逆作拱墙支护结构（简讲）,23,第二节 深基坑支护结构计算（简介） 一、悬臂式灌注桩支护计算： 介绍灌注桩自地面钻入土中深度的计算过程： 见书P20-21页,24,第三节 深基坑支护结构施工 一、灌注桩支护施工 （一）灌注桩支护施工技术措施（以密排桩间加注浆桩为例）： 灌注桩支护施工工艺：灌注桩注浆桩冠梁拉杆 1、密排钻孔灌注桩 采用跳跃式施工，即先施工1、4、7、10等桩，接着施工2

11、、5、8、11等桩，然后施工3、6、9、12等桩。 2、注浆桩 施工顺序：成孔清孔下注浆管下小片石洗孔注浆提管 3、冠梁拉杆,25,（二）灌注桩支护施工质量措施 排桩质量措施应符合下列要求： （重点是第五点：砼灌注桩检测规定） 二、土层锚杆施工（简讲） 三、地下连续墙支护施工 （一）地下连续墙支护施工技术措施 地下连续墙施工工艺： 安装机械 | 筑导墙分段挖土成槽 吸泥清底换浆吊放接头管 | | 备制泥浆-注入泥浆-泥浆处理排渣 重复使用,26,吊装钢筋笼装灌注管浇水下砼 1、单元槽的划分： 决定单元槽长度的因素： 在下列情况下，宜采用挖掘机的最小挖掘长度或接近于23M的长度： 如无以上影响因

12、素，可增大单元槽段，一般以58M为宜，也有采用10M或更大的情况。 2、导墙 （1）导墙的式样和形状： 要求：必须具有一定的强度、刚度和精度。各种导墙的断面形式见图2-24. （2）导墙的施工：导墙的施工顺序如下：平整场地-测量定位挖槽绑钢筋支模板、对撑浇筑砼拆模后设置横撑回填外侧空隙并碾压 导墙施工的注意事项：主要是精度要求。,27,3、泥浆 （1）泥浆成分：主要是膨润土、搅和物和水。 （2）泥浆的控制指标： 新配置的泥浆相对密度应小于1.05，成槽后相对密度上升，但此时槽内泥浆相对密度大于1.05，槽底泥浆相对密度大于1.20。 泥浆的控制指标分别见表2-2、表2-3。 （3）泥浆的调制：

13、 按照搅拌泥浆的不同方法可分为高速回转式搅拌和喷射式搅拌两种。,28,4、挖槽 5、清底 清除槽底沉渣常用的方法有三种： （1）吸泥泵排泥法（2）空气升液排泥法 （3）潜水泥浆泵排泥法（见图226） 6、接头 接头材料有钢管、钢板、型钢、气囊、化学纤维、橡胶等。其中接头钢管使用最为普遍。 各种接头方式中用接头钢管施工较简单可靠，如 图227所示： 施工方法：,29,（二）地下连续墙支护施工质量措施及验收 1、措施： 2、验收： （1）检验批划分： （2）墙体强度： （3）垂直度： （4）导墙尺寸： （5）沉渣厚度： （6）槽深： （7）砼坍落度： （8）钢筋笼尺寸： （9）地下墙表面平整度：

14、（10）永久结构时的预埋件位置：,30,四、土钉墙支护施工（简讲） （一）土钉墙支护施工技术措施： （二）土钉墙支护施工质量措施与验收：,31,第四节 深基坑支护结构监测,由于目前深基坑支护处于半理论半经验状态，所以，在基坑开挖与支护结构使用期间，对较重要的支护结构需要进行监测。 一、深基坑支护结构监测方法 见表24。 二、常用监测仪器及其使用方法 （一）变形监测仪器： （二）应力监测仪器： （三）支护结构变形观测： 三、监测数据整理与报警标准,32,第三章 深基坑土方开挖第一节 深基坑土方开挖方法选择,深基坑土方开挖方法： 1、分层开挖 2、分段开挖 3、中心岛开挖 4、盆式开挖 一、深基坑

15、土方分层开挖： 形式： 注意事项：最后一层开挖后，应立即浇灌砼垫层。 适用范围： 分层开挖的方法： 1、设坡道 2、不设坡道 3、阶梯式,33,二、深基坑土方分段开挖： 分段开挖顺序：第一区分层开挖2-3M预留被动土区后继续开挖，每层2-3M直到基底浇灌砼垫层安装斜撑挖预留的被动土区边挖边浇灌砼垫层拆斜撑（视土质情况）继续开挖另一个区 三、深基坑土方中心岛开挖 中心岛开挖法：是首先在基坑中心开挖，而周围一定范围的土暂不开挖，视土质情况，可按1：11：2.5放坡，或做临时性支护挡土，使之形成对四周围护结构的被动土反压力区，保护围护结构的稳定性。四周的被动土区可视情况，待中间部分的砼垫层、基础或地

16、下结构施工完成后，再用斜撑或水平撑在四周围护结构与中间已施工完毕的基础或结构物之间对撑，然后进行四周土的开挖和结构施工。图3-3,34,A、如四周土方量不大：可采用分块挖除，分块施工砼垫层和顶板结构的方法，然后与中间部分的结构连接在一起。 B、也可采用“中顺边逆”的施工工艺： 中心岛的范围： 取决与被动土压力区的土体稳定性；还必须是结构施工能留设施工缝部位。 四、深基坑土方盆式开挖 盆式开挖采取与中心岛开挖法施工顺序相反的做法，先开挖两侧或四周的土方，并进行周边支撑或基础和结构物施工，然后开挖中间残留的土方，再进行地下结构物的施工，图3-4. 中心岛开挖和盆式开挖两种方法的适用范围： 适用于土

17、质较好的粘性土和密实的砂质土，对于软弱土层，要视开挖深度而定，如基坑开挖较深，残留的土方量就要大，才能满足形成被动土区压力的要求。,35,注意事项： 土方开挖，是一种卸载，其开挖过程就是应力的释放过程，即由开挖前的静态平衡发展到动态平衡状态。因此，深基坑变形就存在着时间效应的问题。土体即使在开挖后处在临时平衡状态，也会发生蠕变。基底开挖后曝露时间过长，或基坑积水或孔隙水压力升高形成超静孔隙水压力，都将使基坑土体产生较大变形。因此，基底开挖至标高后应尽快进行基底检查、基底封底和基础施工。,36,第二节 机械开挖土方,一、开挖机械的选择 土方开挖机械：常用的有正铲、反铲、拉铲、抓铲、多斗挖土机和挖

18、掘装载机，辅以推土机、装载机、吊车、自卸汽车等 （一）选择挖土机械的原则： 1、基坑深浅、开挖断面和范围大小 2、土的性质与坚硬程度和地下水位情况 3、挖土机械的特点和适应程度 4、施工现场的条件 5、经济效益与成本等 采用机械开挖基坑时，必须开设坡道，辅以人工修正，自卸汽车运土；如不设坡道，即选用小型挖土机械，用吊车吊车吊下基坑内作业，或在坑顶、平台作业。,37,二、机械开挖土方 深基坑土方开挖多为机械开挖土方。（以反铲为例）： （一）工作面的确定 1、工作面的宽度：应根据开挖方式和挖土深度及停机位置确定 A、沟端开挖：一般为（0.8-1.7）R B、沟侧开挖：一般为（0.5-0.8）R （

19、R为反铲的最大挖土半径，表3-2） 2、工作面的深度（挖土深度）：应根据开挖方式和工作面的开挖条件确定。在实际施工中，要考虑施工安全及基坑底平整等因素，进行折减。表3-3,38,（二）开挖方式 1、沟端开挖（图3-5）： 2、沟侧开挖（图3-6）： （三）施工方法 1、分条挖土法：（图3-7） 2、分层挖土法：（图3-8） 3、接替挖土法： 三、机械开挖土方应注意的问题： 1、减小基坑顶边缘地面荷载、严禁超载。 2、做好保护工作。 3、确保施工安全。,39,第三节 深基坑施工质量验收,一、常用地基检验技术 （一）基槽检验技术轻便触探法 （二）标准贯入度法 二、深基坑施工质量验收 （一）深基坑施

20、工质量验收标准：表3-7 （二）深基坑施工质量验收内容： 1、标高： 2、基地土性： 3、边坡： 4、长度、宽度： 5、表面平整度：,40,第四节 常用地基加固方法,一、产生地基加固的原因 当建筑物产生以下四类因素时，必须采取地基加固措施： （1）强度与稳定性： （2）压缩与不均匀沉降： （3）渗离： （4）动力荷载作用，会造成地基失稳和震陷：,41,二、地基加固方法 （一）注浆法加固地基 概念： 1、施工工艺： （1）机械选择： （2）材料要求： （3）注浆的工艺流程： 2、施工质量验收： （二）粉体喷射法加固地基（略）,42,（三）深层搅拌法加固地基 概念： 1、机械设备与材料选择： 2、

21、施工工艺： 工艺流程： 3、施工质量验收：,43,第四章 深基坑降水第一节 轻型井点降水,该部分内容已在建筑施工技术课程中讲述，此处简单介绍,44,第二节 井点回灌技术,一、井点降水对邻近建筑物的危害： 在软弱土层中开挖基坑进行井点降水，由于地下水位下降，使降水影响范围内土层中含水量减少，产生固结和压缩，土层中的含水浮托力减少而产生压密，致使地基产生不均匀沉降，从而导致邻近建筑物产生下沉或开裂。 二、解除井点降水对邻近建筑物危害的措施： 采用井点回灌技术或设置挡墙。 （一）井点回灌技术原理： 是在井点降水的同时，通过回灌井点向土层中灌入足够的水量，使降水井点的影响半径不超过回灌点的范围，这样，

22、回灌井点就以一道隔水帷幕阻止回灌井点外侧的建筑物下的地下水流失，使地下水位保持不变，建筑物下土层的承载力仍处于原始平衡状态，从而可有效地防止井点降水对周围建筑物的影响。 （二）井点回灌构造： 1、组成：回灌井点系统由水源、流量表、水箱、总管、回灌井点组成,45,工作方式：与井点降水相反 二、井点回灌技术： 与降水井点的距离不宜小于6m 间距：降水井点的间距和被保护物的平面布置 回灌井点（砂井）宜进入稳定降水曲线面下1m，且位于渗透性好的土层中，过滤管的长度应大于降水井点过滤管的长度。 设置水位观测井 回灌井点（砂井、砂沟）施工要点： 埋设方法与质量要求 抽灌平衡 设置高位回灌水箱 宜采用清水

23、回灌井点与降水井点应协调控制,46,第五章 高层建筑基础施工第一节 灌注桩施工,一、人工挖孔砼灌注桩： 二、大直径机械成孔桩： 三、钻孔灌注桩： 四、桩端压浆桩： 五、超流态砼灌注桩：,47,第二节 大体积砼基础施工 大体积砼施工的规定： 日本建筑学会的标准定义：结构断面最小尺寸在80CM以上，水化热引起砼内的最高温度与外界气温之差，预计超过25度的砼施工，称为大体积砼。 一、大体积砼基础的特点： 二、大体积砼基础的施工： （一）模板工程 1、模板计算（略）： 2、模板安装：,48,（二）钢筋工程： 1、熟悉技术资料： 2、钢筋构造配置： 3、钢筋连接： 4、钢筋绑扎与安装;,49,（三）大体

24、积砼浇筑 1、筏型基础砼浇筑： （1）后浇带的设置： （2）砼的浇筑方案： （3）砼振捣： （4）砼的泌水处理和表面处理; （5）砼养护： （6）砼温度监测工作：,50,2、箱型基础砼浇筑：（略） 三、大体积砼结构温度裂缝产生与预防措施： 1、大体积砼结构温度裂缝的产生： 2、防治大体积砼结构温度裂缝的技术措施： （1）降低水泥水化热： （2）降低砼入模温度： （3）加强施工中的温度控制： （4）改善约束条件： （5）提高砼极限抗拉强度：,51,第三节 地下结构防水工程,52,53,54,55,56,57,58,五、回灌,回灌措施包括回灌井点、回灌砂井、回灌砂沟等。 回灌井点：在降水井点与要保

25、护的已有建（构）筑物之间打一排井点，在井点降水的同时，向土层中灌入一定数量的水，形成一道隔水帷幕，使井点降水的影响半径不超过回灌井点的范围，从而阻止回灌井点外侧的建（构）筑物下的地下水的流失。,59,回灌井点（砂井、砂沟）布置 与降水井点的距离不宜小于6m 间距：降水井点的间距和被保护物的平面布置 回灌井点（砂井）宜进入稳定降水曲线面下1m，且位于渗透性好的土层中，过滤管的长度应大于降水井点过滤管的长度。 设置水位观测井 回灌井点（砂井、砂沟）施工要点： 埋设方法与质量要求 抽灌平衡 设置高位回灌水箱 宜采用清水 回灌井点与降水井点应协调控制,60,工程实例,上海友谊商店工程 上海友谊商店平面

26、尺寸为68m*36m，筏基，基坑挖深近5m，相距10m处有30年代建造的5层电台大楼，亦为筏基。该处表层为厚23的褐黄色砂质粉土。施工时为防止产生流砂采用井点降水，为防止电台大楼产生过大的沉降，在电台大楼与友谊商店之间埋设了一排8m长的产生回灌井管，注水压力约0.05Mpa。结果在降水开挖基坑到基础工程完成的136d中，实测电台大楼的平均沉降只34mm，最大沉降为7mm，最小处为零，友谊商店在降水施工过程中未对电台大楼产生有害的影响，证明回灌井点是有效的。,61,2.2边坡稳定,边坡滑动失稳：边坡土体中的剪应力大于土的抗剪强度。 影响因素： 研究土体边坡稳定的两类方法： 利用弹性、塑性或弹塑性

27、理论确定土体的应力状态；（极限分析法） 假定土体沿着一定的滑动面滑动而进行极限平衡分析。,62,瑞典圆弧滑动面条分法（Fellenius法） 将假定滑动面以上的土体分成n个垂直土条，对作用于各个土条上的力进行力和力矩平衡分析，求出在极限平衡状态下土体稳定的安全系数。K=抗滑力矩/滑动力矩（K1.0边坡稳定，K=1.0极限平衡状态，K1.0边坡失稳。）,O,Ni,Ti,Wi,63,Bishop法 考虑竖面上的法向力和切向力。 Taylor法 该法建立在总应力基础上，并假定内聚力不随深度变化。根据理论计算结果绘制成图表（稳定系数Ns、坡角），利用该图表可以分析简单边坡的稳定。 Ns=Hc/c Hc

28、-边坡的临界高度,64,2.3深基坑土方开挖,土方开挖方案 无支护结构的基坑开挖：放坡开挖 特点：面积大，四周空旷 上海市标准基坑工程设计规程规定：开挖深度不超过4.0m的基坑，当场地允许、经验算能保证土坡稳定时，可采用放坡开挖；开挖深度不超过4.0m的基坑，有条件采用放坡开挖时，宜设置多级平台分层开挖，每级平台的宽度不宜小于1.5m。 地下水位在坑底以上，开挖前采用井点法坑外降水。 护面措施,65,有支护结构的基坑开挖：垂直开挖 盆式开挖：先挖除基坑中间部分的土方，后挖除挡墙四周土方的开挖方式。 优点：挡墙的无支撑暴露时间短，利用挡墙四周所留土堤阻止挡墙的变形。 缺点：挖土及土方外运速度较岛

29、式开挖慢。 多用于较密支撑下的开挖。 工程实例：上海香港广场基坑开挖 图2-93 岛式开挖：保留基坑中心土体，先挖除挡墙四周土方的开挖方式。 优缺点 常用于无内撑围护开挖（如土层锚杆）或采用边桁架等大空间支撑系统的基坑开挖 。 挖土机械及土方外运,66,土方开挖注意事项 基坑开挖的时空效应 先撑后挖，严禁超挖 防止坑底隆起变形过大 防止边坡失稳 防止桩位移和倾斜 对邻近建（构）筑物及地下设施的保护 积极保护法 工程保护法 地基加固、结构补强、基础托换、隔断法、开挖期跟踪注浆、施加支撑预应力、协调施工进度,67,安全技术 基坑工程安全管理 基坑开挖安全技术,68,3 深基坑的支护结构,支护结构的

30、选型 挡墙的选型 支撑（或拉锚）的选型 支护结构的计算 支护结构的破坏形式与计算内容 重力式支护结构计算 非重力式支护结构计算 支护结构的施工 深层搅拌水泥土桩挡墙（水泥土挡墙式支护结构） 钢板桩（板桩式挡墙） 钻孔灌注桩（排桩式挡墙） SMW工法施工（组合式） 支护结构的监测,69,深层搅拌水泥土桩 水泥土墙式 高压旋喷桩 钢板桩 板桩式 钢筋混凝土板桩 型钢横挡板 钢管桩、预制钢筋混凝土桩 排桩式 钻孔灌注桩 支护结构 排桩与板墙式 挖孔灌注桩 体系 现浇地下连续墙 板墙式 预制装配式地下连续墙 SMW工法 组合式 高应力区加筋水泥土墙 土钉墙 边坡稳定式 喷锚支护 逆作拱墙式,70,3.

31、1支护结构的选型,挡墙的选型 钢板桩 钢筋混凝土板桩 钻孔灌注桩挡墙 H型钢支柱、木挡板支护挡墙 地下连续墙 深层搅拌水泥土桩挡墙（重力式挡墙） 旋喷桩挡墙（重力式挡墙） 土钉墙,71,支撑（拉锚）的选型 基坑内支撑和基坑外拉锚 内支撑： 钢结构支撑 钢管支撑 H型钢支撑 钢筋混凝土支撑,72,3.2支护结构的计算,重力式支护结构 强度破坏： 稳定性破坏： 倾覆 滑移 土体整体滑动失稳 坑底隆起 管涌,非重力式支护结构 强度破坏： 拉锚破坏或支撑压曲 支护墙底部走动 支护墙的平面变形过大或弯曲破坏 稳定性破坏： 墙后土体整体滑动失稳 挡墙倾覆 坑底隆起 管涌,73,破坏形式,74,破坏形式,7

32、5,非重力式支护结构计算 1.支护结构承受的荷载 土压力 Pa=Htg2(45-/2)-2ctg(45-/2) Pp=Htg2(45+/2) +2ctg(45+/2) 水压力,76,墙后地面荷载引起的附加荷载均布荷载q:e2=q tg2(45-/2)距离支护结构一定距离有均布荷载: h1=l1Htg2(45+/2) e2=q tg2(45-/2)距离支护结构一定距离有集中荷载,77,2.支护结构的强度计算 中小型工程和非粘性土：等值梁法 粘性土: (刚度较小的钢板桩、钢筋混凝土板桩） 弹性曲线法、竖向弹性地基梁法 （刚度较大的灌注桩、地下连续墙） 竖向弹性地基梁法 有限元法：电算,78,1.悬

33、臂式钢板桩 通过试算确定埋入深度t1 将试算求得之t1增加15%，作为 实际所需的入土深度t，以确保 板桩的稳定。 通过试算求入土深度t2处剪力 为零的点g 计算最大弯矩 计算板桩截面,EA,EP,f,h,e,g,d,b,a,t2,t1,t,H,79,2.单锚（支撑）板桩 单锚浅埋板桩： ea=(H+t)Ka ep=tKp MA=0: X=0: Mmax,H,t,ep-ea,ea,(Kp-Ka),Ra,A,Ep,Ea,80,单锚深埋板桩:等值梁法 基本原理:ab梁一端固定,另一端简支,弯矩图的正负弯矩在c点转折。若将ab梁在c点切断，并于c点置一自由支承，形成ac梁，则ac梁上的弯矩将保持不变

34、，即称ac梁为ab梁上ac段的等值梁。,t,t0,y,x,t- t0,Pa,P0,a,b,a,c,b,等值梁原理,板桩上土压力分布图,A,B,C,D,H,Pa,P0,板桩弯矩图,等值梁,81,在计算中考虑板桩墙与土的磨擦作用，将板桩墙前与墙后的被动土压力分别乘以修正系数K和K。对主动土压力则不予折减。 板桩墙前：Kp=K*Kp=Ktg(45+/2) 板桩墙后：Kp=K*Kp=Ktg(45+/2) 步骤: 计算作用于板桩上的土压力强度,并绘出土压力分布图。t0深度以下的土压力分布可暂不绘出。 计算板桩墙上土压力强度等于零的点离挖土面的距离y: Kpy=Ka(H+y)=Pb+Ka y=Pb/(Kp

35、-Ka) 按简支梁计算等值梁的最大弯矩和两个支点的反力。 计算最小入土深度t0： t0=y+x=y+6P0/(Kp-Ka) P0 x= (Kp-Ka)x2/6 实际入土深度t=K2*t0 K2（1.11.2),82,3.多锚（支撑）板桩：太沙基皮克实测侧压力基 础上的近似方法 支撑（锚杆）的布置 等弯矩布置 等反力布置 腰梁计算： 板桩入土深度计算：盾恩近似法和等值梁法,83,P40 1.嵌固深度计算 (1)悬臂式支护结构挡墙的嵌固深度hd计算: 图2-32 (2)单支点 (3)多支点 2.内力与变形计算:各计算工况决定(图2-34) (1)悬臂式支护结构挡墙的弯矩Mc和剪力Vc的计算 (2)

36、有支点的支护结构挡墙的弯矩Mc和剪力Vc的计算 3.结构计算: (1)内力及支点力设计值的计算 (2)截面承载力计算,84,3.支护结构的稳定验算 整体滑动失稳验算 悬臂式支护结构:条分法 单锚式支护结构:一般不验算 多层支撑(拉锚)式支护结构:一般不验算;圆弧滑动 坑底隆起验算：开挖较深的软粘土基坑时 计及墙体极限弯矩的坑底隆起验算 太沙基和派克考虑挡墙抵抗弯矩的验算基坑的方法 同时考虑c、的坑底隆起验算法 Caguot验算基坑稳定性公式,85,管涌验算 j管涌 Kj K=1.52.0 抗管涌安全系数 j =iw=h/(h+2t)w 不发生管涌的条件： Kh/(h+2t)w t (Kh w

37、- h)/2 4.基坑周围土体变形计算,j,t/2,h,t,86,重力式支护结构计算 1.滑动稳定性验算 Kh-抗.滑动稳定安全系数,Kh1.2;基坑边长20m时, Kh1.0。 W-墙体自重（kn/m） -基底墙体与土的摩擦系数 2.倾覆稳定性验算 Kq-抗.滑动稳定安全系数,Kq1.2;基坑边长20m时, Kq1.0。 b、hp、 hA-分别为W、Ep、EA对墙趾A点的力臂。,Ep,hp,A,b,b,EA,hA,W,87,3.墙身应力验算 W1-验算截面以上部分的墙重（N） qu、c-水泥土的抗压强度（N/mm2）、内摩擦角（）、内聚力（N/mm2） 4.土体整体滑动验算：条分法 cai=

38、ci（1-ac）+ccoi*ac Cai-第i个水泥土桩的平均内聚力（ N/mm2 ） Ci-第i个土条的内聚力（ N/mm2 ） Ccoi-水泥土桩的内聚力（ N/mm2 ） ac -置换率（单位长度内水泥土桩面积与桩墙面积之比） 5.坑底隆起和管涌验算与非支护结构相同,R,A1,B1,Oi,88,3.3支护结构施工,深层搅拌水泥土桩挡墙施工 深层搅拌水泥土桩挡墙，是采用水泥作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和水泥强制搅拌形成水泥土，利用水泥和软土之间所产生的一系列物理-化学反应，使软土硬化成整体性的并有一定强度的挡土、防渗墙。 施工机具 深层搅拌机：中心管喷浆和叶片喷

39、浆 配套机械：灰浆搅拌机、集料斗、灰浆泵。,89,施工工艺 1.定位 2.预搅下沉 3.制备水泥浆 4.提升、喷浆、搅拌 5.重复上、下搅拌 6.清洗、移位 水泥土的配合比 1无侧限抗压强度qu=5004000kn/m2， =2030，E50=（120-150）qu 2水泥掺入比aw与qu，水灰比0.450.50,减水剂,90,提高水泥土桩挡墙支护能力的措施 1.卸荷 2.加筋 3.起拱 4.挡墙变厚度 工程实例,91,钢板桩施工 1.常用钢板桩的种类 2.钢板桩打设前的准备工作 设置位置平面布置接缝处防渗止水 钢板桩的检验与矫正 导架安装 沉桩机械的选择 3.钢板桩的打设 打设方法的选择:单

40、独打入法屏风打入法 图2-38 钢板桩的打设:插桩打桩(垂直度) 钢板桩的转角与封闭 4.钢板桩的拔除 拔除顺序拔除时间桩孔处理,92,5.施工实例 上海华亭宾馆主楼29层,建筑面积75611m2。持力层为淤泥质粉质粘土。 基础结构为桩基加箱形基础，主楼用500*500*44100（26m+18.1m)的长桩,裙房分别400*400*17500和400*400*13500的短桩,观光电梯井用609、=11 l=47500的钢管桩。 主楼地下室一层,埋深-6.65m,地下室底板厚1200mm,为梁板式结构.裙房地下室埋深-6.50m,底板厚500mm。观光电梯井基础埋深-8.00m-9.00m。

41、 该工程周围有交通干道和高层建筑,场地狭小,挖深大,所以无法放坡开挖.因此,决定外围用封闭式钢板桩加以支护。靠近已有高层建筑的一面,为防止回灌井点的回灌水影响基坑的降水效果,因而采用了长12m的”拉森”式钢板桩,其他部位,分别采用了长9m的和长12m的槽钢,做为钢板桩用。钢板桩为单锚板桩,拉杆多用225,长度为16、17.5和20m,锚碇亦用槽钢。 整个工程用了716t、1910根钢板桩，总土方量为52109m3。,93,钻孔灌注桩施工 1.设计中的有关要求 水下浇筑混凝土C20 间隔排列 2.施工要点,94,SMW工法施工:劲性水泥土搅拌桩法 1 .SMW工法的特点和适用条件 特点:止水防渗

42、好,占地小,工期短 支承荷载 构造简单,施工方便,成本低,工期短 适用条件:以粘土和粉细砂为主的松软地层 2.SMW工法施工 工艺流程 施工要点,95,3.4支护结构的监测,监测目的 监测项目及测点布置 监测项目 测点布置 监测设备 钢筋计: 工作原理 使用方法 土压力计 孔隙水压力计 测斜仪 监测数据的整理和报警标准,96,4.地下连续墙与逆作法施工,地下连续墙的施工工艺原理和适用范围 地下连续墙作为支护结构时的内力计算 地下连续墙的施工 逆作法施工技术,97,4.1地下连续墙的施工工艺原理和适用范围,地下连续墙施工工艺原理 在工程开挖土方之前,用特制的挖槽机械在泥浆(又称触变泥浆、安定液、

43、稳定液等）护壁的情况下每次开挖一定长度（一个单元槽段）的沟槽，待开挖至设计深度并清除沉淀下来的泥渣后，将在地面上加工好的钢筋骨架（一般称为钢筋笼）用起重机械吊放入充满泥浆的沟槽内，用导管向沟槽内浇筑混凝土。由于混凝土是由沟槽底部开始逐渐向上浇筑，所以随着混凝土的浇筑即将泥浆置换出来，待混凝土浇至设计标高后，一个单元槽段即施工完毕。各个单元槽段之间由特制的接头连接，形成连续的地下钢筋混凝土墙。,98,特点和适用范围 优点： 适用于各种土质 施工时振动小、噪音低 建（构）筑物密集地区施工，对邻近的结构和地下设施没有什么影响。 可在各种复杂条件下施工。 防渗性能好 可用于“逆筑法”施工,99,缺点：

44、 弃土及废泥浆的处理问题 只作为支护结构，则造价较高 现浇的地下连续墙的墙面不够光滑 需进一步研究提高墙身接缝处抗渗、抗漏能力；提高施工精度和墙身垂直度 适用范围 在软土地区适用于开挖深度超过10m的深基坑。 在建筑物、地下设施密集地区且环境保护要求较高时施工深基坑。 用于以“逆作法”施工的基坑支护结构与建筑物相结合的“两墙合一”。,100,4.2 地下连续墙作为支护结构时的内力计算,荷载 内力计算 沉降计算 构造处理,101,内力计算：竖向弹性地基梁基床系数法 构造处理 混凝土强度及保护层 混凝土强度不得低于C20（C25） 水泥用量不得少于370kg/m3，水灰比不大于0.6,坍落度宜为1

45、80210mm 混凝土保护层厚度不应小于70mm,临时结构40mm 接头设计 施工接头(纵向)接头:考虑因素 接头管接头箱隔板式 结构接头:预埋连接钢筋法预埋连接钢板法预埋钢筋 锥螺纹接头法,102,4.3地下连续墙的施工,施工前的准备工作 制订地下连续墙的施工方案 地下连续墙的施工工艺过程 地下连续墙的施工,103,施工前的准备工作 施工现场情况调查 有关机械进场条件 有关给排水和供电条件 基坑周边环境 建筑公害对周围的影响 水文地质和工程地质调查 制订地下连续墙的施工方案,104,地下连续墙的施工工艺过程 地下连续墙的施工 修筑导墙 1.导墙的作用 作挡土墙 作为测量的基准 作为重物的支承

46、 2.导墙的形式 3.导墙施工,105,泥浆护壁 1.泥浆的作用 护壁 携渣 冷却和润滑 2.泥浆成分:制备泥浆自成泥浆半自成泥浆 膨润土泥浆 膨润土:触变性能湿涨性能胶体性能 水 外加剂:分散剂增粘剂加重剂防漏剂,106,3.泥浆质量的控制指标 相对密度 粘度 含砂量 失水量泥皮厚度 pH值 稳定性 静切力 胶体率,107,4.泥浆的制备 泥浆配合比 泥浆制备,108,5.泥浆处理 土碴的分离处理(物理再生处理) 重力沉降处理 机械处理 污染泥浆化学处理(化学再生处理),109,挖深槽 1.单元槽段的划分 设计构造要求 地质水文条件 地面荷载及相邻建筑物的影响 现有起重机的起重能力和钢筋笼的

47、吊放方法 单位时间内混凝土的供应能力 工地上具备的泥浆池容积 混凝土导管的作用半径,110,2.挖槽机械选则 挖斗式 回转式 冲击式 3.挖槽中的注意事项 糊钻抱钻卡钻 漏浆 防止槽孔偏斜和弯曲 保持槽壁、防止槽壁坍方 泥浆 水文、地质条件 施工方面,111,清底 图2-50 钢筋笼的加工与吊放 1.钢筋笼的加工 2.钢筋笼的吊放 吊放过程中不能使钢筋笼产生不可恢复的永久变形 插入过程中不要造成槽壁坍方,112,混凝土浇筑 1.配合比设计 2.混凝土浇筑机具: 3.导管法: 插入深度 首批混凝土量计算: 浇筑速度 导管间距:浇筑有效半径和混凝土的和易性,113,4.4“逆作法”施工技术,“逆筑

48、法”的工艺原理及特点 工艺原理:先沿建筑为周围施工地下连续墙,在建筑物内部按柱网轴线施工少量中间支承柱,然后进行地下首层的梁板楼面结构施工.完成后同时施工地上、地下结构。待地下室大底板完成后，再进行复合柱、复合墙施工。,114,“逆作法”的施工技术 中间支承柱施工 地下挖土 地下室楼板支模 地下结构相关节点施工 “逆作法”施工期间的结构沉降控制 “逆作法”施工的地下通风、用电和照明措施,115,5.大体积混凝土结构施工,大体积混凝土结构的特点 混凝土裂缝 混凝土温度应力 防止混凝土温度裂缝的技术措施 大体积混凝土结构施工,116,5.1大体积混凝土结构的特点,大体积混凝土的定义 U.S.A:

49、Japan: 新观点： 温差控制 施工：,117,5.2混凝土裂缝,裂缝的种类及产生原因 1.裂缝的种类 微观裂缝： 粘着裂缝， 水泥石裂缝， 骨料裂缝 宏观裂缝： 表面裂缝 贯穿裂缝 深层裂缝,118,2.产生原因 水泥水化热的影响 内外约束条件的影响 外界气温变化的影响 混凝土收缩的影响 混凝土塑性收缩变形 混凝土的体积变形 控制裂缝开展的基本方法 “放”的方法： “抗”的方法： “放” 、“抗”结合的方法：后浇带法，跳仓打法，水平分层间歇法,119,5.3混凝土温度应力,结构中的温度场 大体积混凝土内部的最高温度是由浇筑温度、水泥水化热引起的温升和混凝土的散热温度三部分组成；在绝热条件下

50、，是混凝土浇筑温度与水泥水化热之和和。 混凝土的绝热最高温升计算： 混凝土的最高温升计算： 只考虑单位体积水泥用量及 混凝土浇筑温度两个主要因素 水化热实测升降温曲线,120,温度应力的计算 1.计算温度应力的基本假定 高层建筑基础工程中的大体积混凝土的特点 混凝土强度级别较高，水泥用量较大，收缩变形大； 均为配筋结构，配筋率较高，配筋对控制裂缝有利； 几何尺寸不是十分巨大，降温与收缩的共同作用是引起混凝土开裂的主要因素； 地基对混凝土底部的约束比坝基弱，地基是非刚性的； 控制裂缝的方法是依靠合理配筋、改进设计、采用合理的浇筑方案和浇筑后加强养护。 结论：均匀温差和均匀收缩 外约束力是主要的。

51、,121,2.温度应力的计算 H/L0.20、一维约束的大体积混凝土结构 浇筑在非刚性基底上的大体积混凝土的温度应力计算公式： 考虑混凝土徐变引起的应力松弛： H/L0.20、二维约束的结构最大温度应力计算：,122,（1） Cx阻力系数，软粘土为0.010.03N/mm2 砂质粘土为0.030.06N/mm2 坚硬粘土为0.060.10N/mm2 Cx=Q/F （采用桩基时） 当桩与结构铰接时： 当桩与结构固接时：,123,（2）应力松弛系数S(t) 只考虑荷载持续时间、忽略混凝土龄期影响的松弛系数。其值见表3-2。 考虑荷载持续时间和混凝土龄期影响的松弛系数。其值见表3-3。 （3）一定龄

52、期的混凝土弹性模量E(t) （4）结构计算温差T 混凝土各龄期收缩当量温差Ty(t)：Ty(t)=y(t) /（3-17） 混凝土各龄期水泥水化热降温温差Tm ： 查表3-8 3-9 P151 Tm= T2+(T1-T2)/2（3-9） T1:计算法（3-11） 图表法（表3-6） T2：（3-16）,124,3.最大整浇长度（伸缩缝间距）的计算 由（3-4）推出：,125,4.其他各种情况下温度应力和整浇长度的计算 （1）H/L0.20的结构：边缘干扰范围定为0.40L 图3-5 查表3-11：m 按照等效原理:用“计算墙体”的计算高度H代替H,126,（2）其他断面结构 箱形断面结构： 单

53、孔： 双孔： 箱形断面结构的基础底板先期浇筑，侧墙和顶板后期浇筑： 单孔： 双孔： 箱形断面结构的基础和侧墙已浇筑，后期浇筑顶板：,127,5.4防止混凝土温度裂缝的技术措施,水泥品种选择和用量控制 选用中热或低热的水泥品种 充分利用混凝土的后期强度 掺加外加料 掺加外掺剂 掺加外掺料 骨料的选择 粗骨料的选择 细骨料的选择 骨料质量的要求 控制混凝土出机温度和浇筑温度 混凝土出机温度计算： 控制混凝土浇筑温度,128,加强养护，延缓混凝土降温速率 保湿、保温养护的作用： 适当材料覆盖： 蓄水养护： 热阻系数 蓄水深度： 提高混凝土的极限拉伸值：混凝土二次振捣 混凝土二次振捣的恰当时间（振动界

54、限） 自身重力 国外：测定贯入阻力值 改进混凝土的搅拌工艺：二次投料的净浆裹石搅拌新工艺,129,改善边界约束和构造设计 合理分段浇筑 合理配筋 设置滑动层 设置应力缓和沟 设置缓冲层 避免应力集中 加强施工监测工作,130,5.5大体积混凝土结构施工,钢筋工程：数量多，直径大，分布密，上下 钢筋高差大 卡尺限位绑扎 设立支架支撑上层钢筋 模板工程： 泵送混凝土对模板侧板压力计算 按我国现行有关规范计算： 混凝土结构工程施工及验收规范取两式中的较小者 借鉴外国经验：表3-18,131,侧模及支撑 垫层浇筑后其面层不可能在同一水平面上：小方木 模板的最后校正：三道拉杆 确保模板的整体刚度：三道统

55、长横向围檩 确保模板的安全和稳定：模板外侧另加三道支撑 混凝土工程 施工平面布置 混凝土泵车的布置 防止泵送堵塞的措施 大体积混凝土的浇筑 混凝土浇筑方法 混凝土振捣 （图3-16） 混凝土的泌水处理和表面处理 泌水处理 （图3-17） 表面处理,132,高层建筑结构施工,高层建筑脚手架工程 高层建筑施工用起重运输机械 高层现浇混凝土结构模板工程 高层建筑混凝土工程施工 钢结构高层建筑施工,133,6.高层建筑脚手架工程,悬挑式脚手架 构造 计算 实例 附着升降式脚手架 形式和工作原理 构造、安装和使用 计算 悬吊式脚手架,134,6.1悬挑式脚手架,构造：斜拉式和下撑式 三角式挑架： 挑梁

56、钢底梁 小横梁 压板 定位销,135,悬挑式脚手架的计算： 钢底梁的计算：简支梁 抗弯强度计算 抗剪强度计算 局部承压计算 整体稳定验算 挠度计算 实例,136,三角挑架的计算 内力计算： 验算挑梁拉弯强度:4-9 钢挑梁埋入验算:4-10 钢挑梁嵌固端混凝土局部承压验算:4-11 斜杆验算 强度:4-12 稳定性:4-13 斜杆焊缝验算:4-14,F,F,Nx,Ny,N,a,b,l,P,137,6.2附着升降式脚手架,形式和工作原理 套管式 整体提升式 互升降式 构造、安装和使用 构造要求： 架体结构：足够强度和刚度，构造合理 附着支承结构：安全可靠、适应与主体结构特点，防倾要求 升降动力装

57、置：可靠 控制系统：保证同步升降 防坠安全装置：可靠 安装和使用的有关要求,138,计算 架体结构和附着支承结构按“概率极限状态设计法”计算：0SR 吊具、索具按机械设计的“容许应力设计法”计算：K 荷载： 恒载标准值 施工活荷载标准值 风荷载标准值：Wk=KzszW0 按“概率极限状态设计法”设计： 吊具、索具荷载计算：,139,材料及材料强度 钢材：Q235A 扣件： 焊缝强度设计值： 螺栓强度设计值： 吊具、索具材料容许应力取值： 结构计算规定： 三种工况：使用、升降与坠落 材料强度设计值与容许应力值： 考虑材料强度调整系数m 升降机构中吊具、索具的安全系数应达到6.0,140,7.高层建筑施工用起重运输机械,