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本手册共集成超高层建筑结构施工特有的关键技术12 项,其中混凝土施工技术 3 项,钢结构施工技术 4 项,模架与施工平台技术 3 项,垂直运输技术 2项。详细介绍了超高层建筑高强高性能混凝土( HS HPC )、超高泵送混凝土施工、巨型钢管柱内混凝土施工、粘滞阻尼墙与外框架钢结构同步安装、避难层伸臂桁架结构施工、复杂桁架结构层及贯穿楼板巨型斜撑安装、内嵌钢板 混凝土剪力墙施工、核心筒“内外全爬”式液压爬模施工、核心筒“外爬内支”同步施工、卸料平台优化设计与应用、大型塔式起重机施工、施工升降机施工等技术,比较系统地总结了高度 300m 左右超高层建筑结构施工的关键技术。
1.1 概述
高强高性能混凝土(简称HS-HPC)是具有较高的强度(一般强度等级不低于C60)且具有高工作性、高体积稳定性和高耐久性的混凝土(“四高”混凝土),属于高性能混凝土(HPC)的一个类别。
HS-HPC 多用于超高层建筑的底层柱、墙和大跨度梁等,可以减小构件截面尺寸增大使用面积和空间,并达到更高的耐久性。
2.1 概述
超高泵送混凝土施工技术,一般是指泵送高度超过200m 的现代混凝土泵送技术,是一项综合技术,包含混凝土制备技术、泵送参数计算、泵送设备选定与调试、泵管布设和泵送过程控制等内容。
对于超高层建筑,随着建筑高度的增加,混凝土自身的重力和混凝土在泵管中的沿程压力损失不断增加,混凝土泵送施工时混凝土输送泵的输出压力一般都在16MPa 以上,垂直泵送高度超过400m 以上时,泵压将超过20MPa,属于超高压泵送。在超高压泵送过程中,混凝土受高压的影响,容易产生泌水、分层、泄漏,从而导致混凝土离析、堵管等诸多问题。因此,超高层混凝土泵送施工要有严密的施工组织体系,同时必须解决设备的高可靠性和超强的泵送能力,超高压混凝土的配比、超高压管道密封、超高压混凝土泵送施工工艺及管道内剩余混凝土的水洗等方面的技术问题。
3.1 概述
在超高层建筑中,钢管混凝土柱因其具有承载力高、抗震性能好、节约材料、施工简便、环保节能等优点,得到了广泛应用。钢管混凝土柱具有截面尺寸大、高度高、柱内肋板多、钢筋分布密集等特点,结构复杂。因此,超高层建筑钢管内混凝土施工对设备和技术的依赖程度更高。
目前,钢管内混凝土浇筑可采用立式手工浇捣法、高位抛落免振捣法及泵送顶升浇筑法三种方式。三种方法的适用范围及优缺点各不相同,对比分析见表 3 -1
4.1 概述
随着建筑高度不断升高,受风荷载及地震荷载的影响越剧烈,超高层建筑在设计过程中常会选择安装阻尼器或增加剪力墙,提高结构的抗风抗震性能。阻尼器一般分为位移相关型和速度相关型。常见的位移相关型阻尼器有金属屈曲型支撑、摩擦阻尼墙、调频质量阻尼器(TMD)、调频液体阻尼器(TLD)等;常见的速度型阻尼器为粘滞流体阻尼器、粘弹性阻尼器、粘滞阻尼墙、粘弹性阻尼墙等。
与其他阻尼器相比,粘滞阻尼墙作为一种新型减震消能元件,可充分利用墙体所提供的空间,产生足够大的阻尼力;既适合新建工程的减震设计,又能用于现有结构的抗震加固,是目前较为理想的阻尼消能元件。粘滞阻尼墙在施工中应用较少,无成熟的施工经验可借鉴,并且粘滞阻尼墙施工存在如何与主体钢结构进行可靠连接、精度难以控制等技术难题。
5.1 概述
超高层建筑人员密集,如发生火灾,竖向疏散距离长,救援投入时间长,必须设置避难层。从结构角度考虑,核心筒常常侧向刚度不足、倾覆力矩偏大,需通过在避难层设置抗弯刚度较大的伸臂桁架,连接核心筒和外框架,利用周边外框柱的轴向刚度来增加结构的倾覆力矩,提高结构抗侧刚度。避难层通常采用伸 臂桁架结构,在超高层施工中工艺复杂、施工难度大、技术含量高。本技术以“天津宝龙国际中心工程”为依托,工程实践中,采用一系列伸臂桁架结构关键施工技术,解决了核心筒结构深化设计、钢柱定位及安装、伸臂桁架安装与焊接等一系列的工程技术难题,对超高层建筑的建设具有很高的参考价值及借鉴示范作用。
6.1 概述
超高层建筑普遍采用框架核心筒结构,由于抗风、抗震及火灾避难的需要,通常会将特定的楼层设计为复杂桁架结构,桁架结构层是超高层施工中工艺最复杂、难度最大、技术含量最高的楼层。此外,相邻桁架层之间的巨型斜撑安装既是施工的关键环节,也是质量和安全的控制重点。
本技术以“厦门国际中心工程”为依托,解决了桁架结构层伸臂桁架、劲性柱、外框环向支撑腰桁架及贯穿楼板巨型斜撑等一系列的安装技术难题,对超高层建筑的桁架结构层及贯穿楼板巨型斜撑施工具有较高的参考价值。
7.1 概述
钢板剪力墙是自20 世纪 70 年代发展的一种新型结构形式,常用于超高层建筑核心筒作为主要抗侧力构件。一方面,其抗侧刚度较高,可有效减少核心筒剪力墙厚度,降低其轴压比;另一方面,在满足使用功能前提条件下,增加有效使用面积,提高建筑的使用效率。同时,相对于普通钢筋混凝土剪力墙,可有效降低结构自重,整体结构体系的抗风抗震性能得到显著提高。钢板剪力墙,可根据有无混凝土参与分为纯钢板剪力墙、钢板 混凝土组合剪力墙两类。其中,钢板 混凝土组合剪力墙根据混凝土相对于钢板的位置,分为:内嵌钢板 混凝土剪力墙、单侧外包钢板 混凝 土剪力墙、双侧外包钢板 混凝土剪力墙。
内嵌钢板混凝土剪力墙是将钢板内置于高强混凝土剪力墙,既可以利用高强混凝土的优点,又可以充分利用钢板的延性。本技术以“厦门国际中心项目”为依托,成功解决了钢板剪力墙的钢管柱、钢板、钢筋、模板、混凝土工程施工中的一系列问题,优化了施工工序,大幅提升了钢管柱与钢板安装的施工效率,有效控制钢板剪力墙有害裂缝等质量问题的产生,达到了良好的效果。
8.1 概述
液压爬升模板技术是建筑业10 项新技术之一,爬模系统集机械、液压、自动控制等技术于一体,主要由模板系统、架体系统、埋件系统、液压爬升系统四大部分组成。爬模装置通过承载体附着在混凝土结构上,当新浇筑的混凝土脱模后,以液压油缸为动力,以导轨为爬升轨道,将爬模装置向上爬升一层,反复循环作业。目前该技术广泛应用于高层、超高层建筑施工中,在工程质量、安全生产、施工进度、降低成本、提高工效等方面均有良好效果。
超高层建筑随着高度不断增加,核心筒结构形式更加复杂,液压爬模除了需满足墙体支模要求外,随着核心筒结构变化,爬模在 细部节点处需进行特殊处理和改造,还需考虑其与内爬塔吊和施工升降机的空间衔接与配合以及辅助核心筒相关工序施工。该技术以“厦门国际中心项目”为例,详细论述了液压爬模系统的组成以及复杂工况下核心筒内外全爬式液压爬模施工的关键技术,可为今后类似工程施工提供借鉴。
9.1 概述
液压爬模系统因具有安装周期短,爬升速度快,设置灵活,安装空间小,可以采用竖向结构与水平结构同时施工工艺等优势,已成为目前超高层建筑核心筒施工主流装备的首选装备。爬模系统施工可采用2 种工艺、 3 种方式。
第1 种工艺为核心筒竖向结构与水平结构同时施工。该工艺可采用 2 种方式。
方式1 ,核心筒外围采用爬模系统,核心筒内部包括墙体、楼板、梁全部采用散拼模板体系(木模板或铝合金模板),即“外爬内支”。
方式2 ,核心筒外围和电梯井内侧墙体采用爬模系统,核心筒内部楼板、梁以及除电梯井以外的内侧墙体采用散拼模板体系(木模板或铝合金模板)。
第2 种工艺为核心筒竖向结构先行施工,核心筒内部水平结构滞后 3 5 层施工,楼板全甩,即“内外全爬”。
10.1 概述
超高层建筑地上、地下层数多,建筑高,基坑深,荷载重。地上、地下工程施工期间工程材料及周转材料垂直运输量均非常大,需依赖垂直运输系统往复运输。卸料平台作为垂直运输的辅助措施对材料运输有着重要影响,比如结构施工拆下的模板、支撑 需由室内运往室外,再向上一施工层倒运,塔吊不能直接吊运;在结构施工完成后,有些大规格材料、设备也无法从外部用施工电梯运往室内,通常作法是设置悬挑的卸料平台,以便将这些需外运的物料先运到悬挑卸料平台上,再用塔吊吊至上一个施工层,需要运进的物料,先用塔吊吊至需用楼层的卸料平台上,再运至室内。卸料平台的设置需根据塔吊、施工电梯的设置情况综合考虑其适用性、安全性、经济性等,进行合理设计,在满足现场施工要求的同时提高现场施工效率。该技术以厦门国际中心工程主体结构施工阶段卸料平台的应用为例,介绍不同工况下卸料平台的选型 设计以及应用。后续二次结构、安装及装饰工程施工阶段卸料平台选用,可根据具体工况参考主体结构施工阶段卸料平台进行科学设计与合理设置,对于重型卸料平台,需通过有限元软件进行验算,保证受力安全。
11.1 概述
近年来我国超高层建筑的规模和高度不断突破,且大部分超高层建筑位于繁华市区,施工场地狭小,塔式起重机作为超高层建筑施工的重要机械设备,它是材料垂直运输的命脉,对整个建设项目的施工进 度、安全质量起到至关重要的作用。选用合适的塔式起重机、合理的布置、施工方案成为超高层建筑垂直运输的重点之一。
12.1 概述
在超高层建筑施工中,施工升降机设备承担着材料、设备和人员的运输,始终占领着至关重要的地位。我国超高层建筑快速发展的今天,对施工升降机的要求也越来越高,作为超高层垂直运输的命脉,施工升降机的布置与施工合理性直接影响着超高层建筑的施工工期、成本和经济效益。施工升降机附着在外墙或其他结构部位上,随着建筑物升高,安装高度一般可以达到 200m 以上。施工升降机按照其传动形式,可分为齿轮齿条式、钢丝绳式和混合式三种。目前我国生产的施工升降机多为齿轮齿条式。
为了更加高效的完成超高层建筑的垂直运输任务,合理的选择和布置施工升降机能够有效提升狭小区域或场地受限项目的垂直运输效率。
12.6 应用总结
将施工升降机基础设在建筑物顶板上的施工技术方便灵活,施工升降机型号选择范围大,保证了工程施工进度。将施工升降机基础设在建筑物顶板上,充分发挥出设备各项功能,提高了设备使用效率。该施工方案可以提高社会资源利用率,减少 资金占有和设备闲置状态的时间。施工升降机布置及应用施工技术在厦门国际中心等多个高层项目中应用取得了良好的效果,合理的施工升降机布置及应用方案有效提高了项目垂直运输效率,加快施工进度,进一步缩短超高层建筑施工工期。
(以上只是部分内容展示)
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