超高层建筑施工中的结构问题培训讲义.pptx

1、超高层建筑施工中的结构问题周建龙周建龙华东建筑设计研究总院华东建筑设计研究总院 2015年年10月月主要内容p灌注桩基施工质量灌注桩基施工质量p基础厚底板钢筋施工基础厚底板钢筋施工p钢板剪力墙钢板剪力墙p焊接和螺栓连接焊接和螺栓连接p竖向变形差异控制竖向变形差异控制p顶模系统顶模系统p施工过程验算施工过程验算一、一、灌注桩基施工质量灌注桩基施工质量超高层桩超高层桩基施工特点基施工特点1 1）单桩承载力较高；单桩承载力较高；2 2）大多采用后注浆技术，提高单桩承载力，控制桩端沉渣引起）大多采用后注浆技术，提高单桩承载力，控制桩端沉渣引起的变形。的变形。3 3）单桩入土深度长，桩基施工质量控制要求

2、高；）单桩入土深度长，桩基施工质量控制要求高；4 4）单桩承载力往往由桩身强度控制，混凝土强度等级高）单桩承载力往往由桩身强度控制，混凝土强度等级高可能存在的问题可能存在的问题1）桩端沉渣厚度（取芯后原型毕露）；桩端沉渣厚度（取芯后原型毕露）；2 2）桩身混凝土质量；）桩身混凝土质量；1、新技术及新桩型的采用（如根植桩，新技术及新桩型的采用（如根植桩，干法施工，新型注浆手段）干法施工，新型注浆手段）2 2、新型及可靠检测手段的采用、新型及可靠检测手段的采用思考思考二、基础厚底板钢筋施工二、基础厚底板钢筋施工超高层桩基、底板特点超高层桩基、底板特点1）单桩承载力高导致桩身纵向钢筋单桩承载力高导致

3、桩身纵向钢筋含钢率较高，纵含钢率较高，纵筋密度；筋密度；2 2）为提高地基承载力，往往桩基采）为提高地基承载力，往往桩基采用梅花型布桩用梅花型布桩；钢筋施工更加困；钢筋施工更加困难难3 3）基础底板较厚，基础底板钢筋直）基础底板较厚，基础底板钢筋直径较粗径较粗。4 4）上部剪力墙钢筋排列方向有可能）上部剪力墙钢筋排列方向有可能与底板钢筋不一致与底板钢筋不一致基础底板施工可能存在问题基础底板施工可能存在问题1）斜平面向布置的竖向结构构件（如斜平面向布置的竖向结构构件（如剪力墙、巨柱）剪力墙、巨柱）纵筋纵筋，柱脚锚栓与柱脚锚栓与基础底板板面钢筋的关系；基础底板板面钢筋的关系；2 2）钢筋支架、锚栓

4、支架与基础底板钢）钢筋支架、锚栓支架与基础底板钢筋的关系。筋的关系。3）底板板底钢筋与底板板底钢筋与桩顶钢筋桩顶钢筋相冲突相冲突；底板钢筋支架底板钢筋支架柱或钢板剪力墙支架柱或钢板剪力墙支架围护结构预留钢筋接驳器的连接围护结构预留钢筋接驳器的连接三、钢板剪力墙施工顺序三、钢板剪力墙施工顺序钢板剪力墙施工顺序1）钢板剪力墙分段高度与剪力墙竖向预留钢筋机械接头高度关系（一级接头50%错开）；2）剪力墙边缘构件箍筋与墙身栓钉之间的关系（避免箍筋与栓钉平面位置重叠；否则需先施工箍筋，再插入纵筋）；钢板剪力墙施工顺序钢板剪力墙施工顺序钢板剪力墙施工顺序约束边缘构件竖向钢筋绑扎约束边缘构件竖向钢筋绑扎约束

5、边缘构件箍筋拉钩绑扎约束边缘构件箍筋拉钩绑扎剪力墙内侧竖向钢筋绑扎剪力墙内侧竖向钢筋绑扎剪力墙内侧水平钢筋绑扎剪力墙内侧水平钢筋绑扎钢板剪力墙施工顺序钢板剪力墙施工顺序钢板剪力墙施工顺序剪力墙中部竖向钢筋绑扎剪力墙中部竖向钢筋绑扎剪力墙外侧水平钢筋绑扎剪力墙外侧水平钢筋绑扎剪力墙中部水平钢筋绑扎剪力墙中部水平钢筋绑扎剪力墙外侧竖向钢筋绑扎剪力墙外侧竖向钢筋绑扎钢板剪力墙施工顺序钢板剪力墙施工顺序钢板剪力墙施工顺序套剪力墙拉筋套剪力墙拉筋(剪力墙拉筋施工工序同拉筋与钢剪力墙拉筋施工工序同拉筋与钢板的连接方式相关）板的连接方式相关）剪力墙混凝土浇筑剪力墙混凝土浇筑钢板剪力墙分段钢板剪力墙分段钢板剪

6、力钢板剪力墙分段原则墙分段原则1）保证穿孔箍筋，分段点处的连接板不能阻挡箍筋孔；保证穿孔箍筋，分段点处的连接板不能阻挡箍筋孔；2 2）钢板墙分段需避开钢筋接驳器；）钢板墙分段需避开钢筋接驳器；3 3）钢板墙分段位置需避开对拉螺杆；）钢板墙分段位置需避开对拉螺杆；4 4）须）须考虑现场塔吊的起重量考虑现场塔吊的起重量；5 5）不能和爬升模架桁架结构冲突。不能和爬升模架桁架结构冲突。钢板墙是从顶模架上方吊入，钢板墙分段需避钢板墙是从顶模架上方吊入，钢板墙分段需避开顶模桁架和顶模架上的滑梁。开顶模桁架和顶模架上的滑梁。6 6）钢板墙分段需考虑构件运输和爬升模架所留孔洞。）钢板墙分段需考虑构件运输和爬

7、升模架所留孔洞。7 7）钢板墙分段需）钢板墙分段需考虑结构受力特点考虑结构受力特点（钢板主要受力为竖向受压、抗剪还是伸臂加（钢板主要受力为竖向受压、抗剪还是伸臂加强层可能还存在水平向拉应力）；强层可能还存在水平向拉应力）；8 8）钢板墙分段需考虑）钢板墙分段需考虑减少焊缝热影响以及由于钢板面外刚度较弱引起的焊接变形减少焊缝热影响以及由于钢板面外刚度较弱引起的焊接变形。钢板剪力墙现场连接钢板剪力墙现场连接钢板剪力墙现场连接1）焊缝连接；优点：连接强度高；缺点：现场焊接工作量大；钢板残余应力较高；钢板焊接变形控制要求高。2）高强螺栓连接；优点：现场焊接工作量小；钢板残余应力较小；钢板变形容易控制；

8、缺点：对于较厚钢板难以达到等强连接；钢板加工以及现场安装精度要求高；加加劲劲肋肋现现场场拼拼接接焊焊缝缝钢板组合剪力墙钢筋裂缝控制钢板组合剪力墙钢筋裂缝控制核心筒混凝土钢板剪力墙裂缝控制措施1）控制设置钢板墙体长度,优化钢板墙的布置；2）钢板、栓钉约束；3）其他约束条件（基础底板）；4）必要时对钢板进行预热4）混凝土配比与养护措施；5）墙体水平钢筋间距。仅核心筒外墙设置钢板仅核心筒外墙设置钢板仅核心筒角部设置钢板仅核心筒角部设置钢板优化钢板墙的布置优化钢板墙的布置中部螺栓连接角部焊接连接优化钢板墙连接方式优化钢板墙连接方式优化钢板墙连接方式优化钢板墙连接方式焊接连接焊接连接螺栓连接螺栓连接核心

9、筒钢板剪力墙的构造拉筋连接方式1）与钢板边构造钢筋网片连接；2）与钢板采用钢筋连接器连接；3）约束区钢板局部开孔穿过；优化钢板优化钢板剪力墙钢筋构造剪力墙钢筋构造巨柱配筋方式巨柱配筋方式钢板混凝土剪力墙配筋方式钢板混凝土剪力墙配筋方式不少于4排钢筋巨柱及核心筒墙体配筋要求巨柱及核心筒墙体配筋要求伸臂桁架伸臂桁架连接节点的连接节点的处理（处理（焊接或螺栓连接焊接或螺栓连接）伸臂桁架伸臂桁架连接节点的连接节点的处理（处理（焊接或螺栓连接焊接或螺栓连接）核心筒巨 柱伸臂桁架环带桁架核心筒伸臂桁架1500深圳平安武汉武汉绿地中心绿地中心巨柱核心筒伸臂桁架2590伸臂桁架与核心筒连接节点焊缝第三方检测的

10、必要焊缝第三方检测的必要环带桁架连接节点的处理（环带桁架连接节点的处理（焊接或螺栓连接焊接或螺栓连接）环带桁架环带桁架柱与核心筒竖向变形差异的控制方式柱与核心筒竖向变形差异的控制方式控制封闭时间控制封闭时间控制构件应力控制构件应力伸臂桁架连接节点的处理伸臂桁架连接节点的处理南京绿地紫峰南京绿地紫峰减少施工期间竖向构件变形差异的措施减少施工期间竖向构件变形差异的措施弹性竖向变形差；钢筋混凝土收缩徐变竖向变形差；基础盆式沉降竖向变形差。顶模系统顶模系统顶模系统有效提高核芯筒施工速度1）顶模系统高度与施工工序（钢结构施工、土建施工）2）顶模系统与伸臂桁架的关系3）顶模系统与塔吊系统的关系（塔吊形式、

11、顶升方案）4）顶模系统设计考虑核芯筒内部钢结构楼面构件吊装。5）顶模系统对核心筒混凝土墙体的影响（砼龄期、单片墙肢的稳定）顶模系统与伸臂桁架的关系伸臂桁架与核心筒角部连接节点的施工伸臂桁架与核心筒角部连接节点的施工顶顶模桁架模桁架核心筒核心筒主塔吊主塔吊主塔吊主塔吊顶模桁架顶模桁架伸臂桁架伸臂桁架节点节点核心筒核心筒顶模与伸臂桁架的相对关系顶模与伸臂桁架的相对关系900mm因顶模桁架杆件之间间隙较小，铸钢件及钢板节点总宽度超过桁架间隙，无法从桁架上部进行吊装。1800mm1200mm铸钢节点铸钢节点焊接钢板节点焊接钢板节点顶模与伸臂桁架的相对关系顶模与伸臂桁架的相对关系顶模新增开口位置，顶模新

12、增开口位置，吊装完毕后再进行封吊装完毕后再进行封闭闭铸钢件吊装铸钢件吊装钢丝绳穿钢丝绳穿过桁架空过桁架空隙隙铸钢件从铸钢件从桁架下部桁架下部平移就位平移就位原拆除构件上原拆除构件上焊接临时连接焊接临时连接板，利用临时板，利用临时螺栓进行恢复螺栓进行恢复顶模设计时未考虑主体结构的设计特点，使得顶模桁架需进行改造，施工难度增加，且存在施工风险。施工组织应做到设计施工一体化顶模改造顶模改造顶模开合机构顶模开合机构高适应性可变机构研究与设计开合机构设计在钢框架角部设置开合机构，当核心筒施工至伸臂桁架层时，整体或局部打开钢框架角部架体，以便核心筒施工。巨型桁架的施工验算巨型桁架的施工验算施工验算必须非常

13、注施工验算必须非常注意施工工况意施工工况。1）卸载时巨柱实际施工状况；2）卸载时转换上部结构的荷载情况。中部核心筒与下部核心筒的中部核心筒与下部核心筒的转换施工转换施工连接梁采用螺栓连接连接梁采用螺栓连接传统方式：每区设置传统方式：每区设置转换桁架转换桁架部分悬挂结构的施工部分悬挂结构的施工改进方式：隔区设置改进方式：隔区设置转换桁架转换桁架转换桁架的布置新消防规范实施后，每个避难区之间的层数减少至10层。次框架施工采用设置临时支撑（沙箱）的形式，实现悬挂结构的施工）竖向受力单元竖向受力单元（下托式）（下托式）竖向受力单元竖向受力单元（下托（下托+上挂式）上挂式）部分悬挂体系的施工部分悬挂体系

14、的施工为为了了防防止止转转换换大大梁梁处处应应力力过过大大，要要求求7777层层处处2020根根箱箱型型次次柱柱预预留留，等等主主体体结结构构封封顶顶，7777层层以以上上外外框框结结构构与与第第五五道道环环带带桁桁架架形形成成倒倒挂挂体体系系，且且外外框框沉沉降降变变形形趋趋于于稳稳定定后后方方可可安安装。装。77层后装段第五道环带桁架77层以上荷载传递至第五道环带桁架形成倒挂体系。沙沙箱箱布布置置：根据施工模拟计算结果得出柱脚最大反力及相对位移值，在转换大梁及后装段处对称均匀的布置沙箱卸载装置。转换大梁安装支撑胎架沙箱卸载装置平、立面布置图高空高空大吨位、高精度卸载技术大吨位、高精度卸载技

15、术每部转换大梁支撑胎架上设置沙箱卸载装置5组（14套），共56套。后装段支撑胎架顶部每根竖向小立柱两侧各设置砂箱卸载装置一组，每组2套，每侧胎架上设置5组特殊钢结构安装及复杂内力分部调整技术巨型柱构造巨柱构造：栓钉的设置（内部板件、外部板件，节点区域）；流淌孔、透气孔的设置；纵向钢筋的配置（减小混凝土收缩、徐变）巨型柱混凝土密实度检测巨柱混凝土密实度检测：敲击法（比较粗糙）；钻孔取芯超声波检测法（局限性，价格贵，如何判断检测结果）；压电陶瓷检测法（价格贵，需预埋元件）；模拟柱的试验。钢管混凝土柱组装焊缝建议管混凝土柱组装焊缝采用以下方案：横向焊缝均采用全熔透（对接焊缝）；纵向外部焊缝采用全熔透

16、；对影响较小的纵向内部焊缝可采用部分熔透形式。对于尺寸较大钢管混凝土柱内部设置钢筋笼，增加内部混凝土的延性。巨型柱混凝土密实度检测巨柱混凝土密实度检测（足尺模拟柱）：巨型柱钢结构吊装巨柱钢结构制作安装：钢结构制作安装关键因素钢板尺寸；塔吊起重重量；运输条件限制；巨柱钢结构分段方案水平分缝竖向分缝巨型柱节点钢结构巨型柱节点钢结构分段、施工流程分段、施工流程巨型节点施工钢结构制作；钢结构分段、吊装；钢筋混凝土施工。施工塔吊的布置施工塔吊的布置施工塔吊的布置（外挂式）南北两台ZSL2700施工塔吊；东西两台ZSL1250施工塔吊；均为外挂塔吊；施工塔吊的布置施工塔吊的布置施工塔吊的加固方案外墙厚度9

17、001400mm，采用加强墙体配筋的形式。外墙厚度400700mm，增加加固杆件，避免墙体平面外受力。塔吊布置形式的建议（塔吊拉压杆与内墙对齐避免墙体平面外受力）加固杆件加固杆件加固杆件加固杆件施工塔吊的布置施工塔吊的布置施工塔吊的布置（内扶式+外挂式）外挂ZL380施工塔吊；内扶M760DX施工塔吊；施工塔吊的布置施工塔吊的布置外挂塔吊采用ZL380，墙体平面外受力较大，设置了水平内支撑；水平内支撑的刚度应与墙体平面外刚度匹配；施工塔吊的布置施工塔吊的布置外挂塔吊支撑架后侧增加转换构件，使塔吊连接点与主体结构内墙对齐，减少主体结构加固工作量。转换构件转换构件施工塔吊的布置施工塔吊的布置由于塔

18、吊在施工过程中长期使用，受偶然因素的影响较多，应对塔吊支撑点上下楼层范围内的混凝土与钢筋、塔吊支撑构架中主要受力构件的应力以及变形进行监测，以确保塔吊的安全运行及主体结构的安全。核芯筒领先外框高度核芯筒领先外框高度核芯筒施工进度领先于外框施工1 1）施工阶段核芯筒强度以及稳定性进行）施工阶段核芯筒强度以及稳定性进行验算；验算；2 2）施工阶段结构分析需考虑因素：）施工阶段结构分析需考虑因素：施工阶段实际结构情况；施工阶段实际结构情况；施工阶段实际荷载情况；施工阶段实际荷载情况；施工措施对结构的影响；（塔吊、顶施工措施对结构的影响；（塔吊、顶模等因素）模等因素）首层堆载、施工荷载对首层梁板的影响

19、首层堆载、施工荷载对首层梁板的影响首层具有较大的施工荷首层具有较大的施工荷载，如施工通道，材料载，如施工通道，材料堆场堆场；设计施工单位设计施工单位应对结应对结构施工图中梁板配筋进构施工图中梁板配筋进行复核，根据实际施工行复核，根据实际施工荷载进行加强处理荷载进行加强处理。预先提出，代价较小预先提出，代价较小通道塔的设计通道塔的设计通道塔的功能招标阶段：满足业主提前运营的要求；施工阶段：提高改善施工阶段竖向运输的能力和条件；通道塔的设计通道塔的设计通道塔结构形式钢结构框架：自身刚度弱，主要依靠主塔楼刚度；每隔两层通过附墙杆件与主体结构楼板相连（钢筋桁架楼板）；通道塔的设计通道塔的设计温度作用的考虑原方案：四根附墙杆与塔楼楼板刚性连接；改进方案：三根附墙与塔楼楼板杆刚性连接；释放温度内力。谢谢 谢谢！