对高层房屋建筑施工技术的分析与思考

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  摘要:高层建筑具有投入大,施工工期长,作业面狭窄,对施工技术要求高等特点。本文针对高层房屋建筑施工特点,从高层房屋建筑的基础工程、后浇带工程、防水工程及钢结构工程四个方面进行分析和探讨。
  关键词:高层;房屋建筑;施工;技术
  中图分类号: TU97 文献标识码: A 文章编号:
  高层建筑的特点是层数多、高度大、结构类型多样、体型复杂、施工难度大、施工工艺技术要求高、材料用量多、施工工期长、专业性强、工序多、交叉作业多、结构自重大等,受力特点、设计依据与一般多层建筑有很大的不同,对结构的安全度要求特别高,对工程结构的施工质量提出了更高的要求。
  一、高层建筑施工技术特点
  1、高层建筑的工程量大
  高层建筑在建筑设计的过程中,由于工程量较大,且工程项目涉及的单位较多,特别是在一些大型复杂的高层建筑施工过程中,往往是边设计、边准备、边施工,这需要多个部门进行有效的协调才能够顺利进行。
  2、基础埋置较深
  高层建筑在进行建筑的过程中,为了保证建筑物体的质量及安全性,进行地基埋置深度应不小于建筑物高度的1/12,采用桩基时,不宜小于建筑物高度的1/1,即必须要有一层地下室。因此,对于高层建筑物而言,其埋深至少在地面以下5m。一些超高层建筑物的埋置深度在20m 甚至更深。在进行深基坑的处理时,由于地基处置较为复杂,特别是在一些软土地基上,如何选择有效的基础施工方案对于高层建筑的发展至关重要,基础埋置深度对建筑造价和工期都有非常重要的影响作用。
  3、施工周期较长
  高层建筑由于其复杂性和工程量大的特点,致使高层建筑的施工周期也较长,平均都在两年以上。要想有效的缩短工程施工工期,就必须要在结构和装饰施工上下功夫,要针对高层结构设计的不同采取不同的施工方法,有效的降低企业生产成本,促进高层建筑施工水平的提升。
  二、高层房屋建筑施工技术
  1、高层建筑基础工程
  1)超流态混凝土灌注桩
  超流态混凝土灌注桩在施工工艺方面具有较大的优越性。其工艺原理是:先用螺旋钻机钻孔至预定深度,通过钻杆芯管利用特殊钻头向孔内自下而上压力灌注超流态混凝土,使混凝土面升至地下水位或无坍孔危险的位置处,提出全部钻杆后,向孔内沉放钢筋笼至设计标高,最后补足混凝土成桩。该法连续一次成桩,具有无振动、无噪音、无污染的优点,又能在流砂、卵石、地下水位高易塌孔等复杂地质条件下顺利成桩,而且具有一定压力超流态混凝土的渗透扩散,解决了断桩、缩颈、桩间虚土等问题,还有局部膨胀扩径现象,因此,提高了单桩承载能力。
  超流态混凝土桩的施工要点:
  (1) 混凝土配制,配制混凝土所用的水泥、砂、碎石、水、粉煤灰和泵送剂均应遵守相关的标准要求。
  (2) 混凝土的输送是由混凝土泵对已搅拌适宜的混凝土施加一定的压力,通过水平钢管送至垂直的软胶导管压入螺旋钻杆的内管,最后到钻头处桩孔中。
  (3) 压入的混凝土应将桩孔中的泥浆挤至桩外,以确保桩身混凝土的质量。
  (4) 桩头部位最后应加入适量的干硬性混凝土或碎石,以确保桩头处混凝土密度。
  (5) 钢筋笼应保证有一定的刚度,且应直立后沉放入桩的混凝土中。钢筋笼端部500mm 向内侧弯30°,严防碰撞桩孔的侧壁土。
  2)人工挖孔灌注桩施工
  人工挖孔灌注桩是指在桩位采用人工挖掘方法成孔,然后安放钢筋笼,灌注混凝土而成基桩的方法。成孔机具简单,挖孔作业时无振动、无噪声。由于人工挖掘,便于清孔和检查孔壁及孔施工质量可靠。为确保人工挖孔灌注桩在施工过程中的安全,必须采用防止土体坍滑的支护措施。支护方法有:现浇混凝土护壁、钢套管护壁和钢筋网护壁等。
  3)桩基础施工新技术
  为了适应不同的地质条件、周围环境及上部结构要求,许多工程技术人员研制出了区别于传统成桩法,各具一定特色的施工工艺、施工设备等新技术。纵观桩基总的发展趋势,可归纳以下几点:
  (1) 寻找无噪音、无振动、无泥浆污染的桩基施工技术。目前,打入桩正在更大范围内被灌注桩取代。
  (2) 由于高层、超高层建筑的不断出现,研究大直径桩的施工工艺成为当今工程界讨论的焦点。
  (3) 桩基技术的发展迫切需要高效、便利的施工设备问世。
  2、 施工后浇带的施工技术
  在高层建筑物中,由于功能和造型的需要,往往把高层主楼与低层裙房连在一起,裙房包围了主楼的大部分。从传统的结构观点看,希望将高层与裙房脱开,这就需要设变形缝; 但从建筑要求看又不希望设缝。因为设缝会出现双梁、双柱、双墙,使平面布局受限,因此施工后浇带法便应运而生。一般高层主楼与低层裙房的基础同时施工,这样回填土后场地平整,便于上部结构施工。对于上部结构,无论是高层主楼与低层裙房同时施工,还是先施工高层后施工低层,同样要按施工图预留施工后浇带。对高层主楼与低层裙房连接的基础梁、上部结构的梁和板,要预留出施工后浇带,待主楼与裙房主体完工后,再用微膨胀混凝土将它浇筑起来,使两侧地梁、上部梁和板连接成一个整体。这样做的目的是为了把高层与低层的差异沉降放过一部分,因为高层主楼完成之后,一般情况下,其沉降量已完成最终沉降量的60% ~ 80%,剩下的沉降量就小多了。这时再补齐施工后浇带混凝土,二者差异沉降量就较小,这部分差异沉降引起的结构内力,可由不设永久变形缝的结构承担。对于施工后浇收缩带,宜在主体结构完工两个月后浇筑混凝土,这时估计混凝土收缩量已完成60%以上。施工后浇带的位置宜選在结构受力较小的部位,一般在梁、板的变形缝反弯点附近,此位置弯矩不大,剪力也不大; 也可选在梁、板的中部,弯矩虽大,但剪力很小。在施工后浇带处,混凝土虽为后浇,但钢筋不能断。如果梁、板跨度不大,可一次配足钢筋; 如果跨度较大,可按规定断开,在补齐混凝土前焊接好。后浇带的配筋,应能承担由浇筑混凝土成为一整体后的差异沉降而产生的内力,一般可按差异沉降变形反算为内力,而在配筋上予以加强。后浇带的宽度应考虑便于施工操作,并按结构构造要求而定,一般宽度以700 mm~1 000 mm 为宜。施工后浇带的断面形式应考虑浇筑混凝土后连接牢固,一般宜留直缝。
  3、高层建筑的防水施工技术
  1)水落口、地漏、过水孔。这些部位处在两种材料交接处,因为混凝土和砂浆干缩和两种材料的胀缩不同,会使水落口、地漏及过水孔的周边产生裂缝。此外它也是雨水集中且容易积水的部位, 且所处位置工作面狭小,施工工序又多,造成施工质量难以保证。根据节点设防原则,应进行多道设防和节点密封处理,因此在水落口、漏斗和套管的周边,预留10mm。
  2)屋面天沟、檐口。天沟、檐沟和檐口处不但容易变形,而且受雨水严重冲刷,沟中也常常因长期积水、干湿交替而对防水层造成严重破坏。很多工程的防水层,首先是沟中或沟沿防水层提早失效而发生渗漏,所以应在这些部位作增强层。因为天沟平面多变,施工工作面小,采用卷材是很不利的,当今许多设计以涂膜防水予以配套。对于天沟、檐沟和水落口处往往都涂膜增强,有一布三涂和二布四涂作法,即在天沟交角处或者整个天沟和檐口先涂涂料,再铺增强胎体, 然后涂涂料1 mm~2mm厚: 在檐口处, 构件断面形状复杂可采取增强空铺层处理, 或先涂隔离剂或压敏型抗裂胶后再作增强层。
  3)压顶。由于压顶处于屋面的最高处,直接暴露于自然环境中,受气候影响大,受整个纵向墙体温差、结构受力变形及墙体混凝土与砂浆干缩变形的影响作用也很大,因此即使是配筋混凝土压顶,其横向裂缝也是不可避免的。一般在3 ~5 年内裂缝均会明显地开展,配筋混凝土压顶,往往在5~8m之内就会有l条裂缝开展,不配筋混凝土在lm左右就有1条裂缝。雨水顺裂缝到墙内,绕过防水层漏到室内,因此压顶必须作柔性材料增强层。增强层一般是作在压顶下,但是如果选材不当有可能会导致压顶与女儿墙分层, 目前只有聚合物水泥基涂料和聚合物水泥砂浆可用于此处防水: 另一种方法是将防水层作在压顶上面, 采取卷材粘贴或用涂料涂刷。
  4、高层钢结构施工
  1)钢结构构件的安装
  (1)钢柱安装第一节钢柱是安装在柱基临时标高支承块上的,钢柱安装前应将登高扶梯和挂蓝等临时固定好。钢柱起吊后对准中心轴线就位,固定地脚螺丝,校正垂直度。其他各节钢柱都安装在下节钢柱的柱顶,钢柱两侧装有临时固定用的连接板,上节钢柱对准下节钢柱柱顶中心线后,即用螺栓固定连接板作临时固定。钢柱就位后,先对钢柱的垂直度、轴线、牛腿面标高进行初校,然后安装临时固定螺栓,再拆除吊索、钢柱起吊后回转过程中应注意避免同其他已吊装好的构件相碰撞,吊索应具有一定的有效高度。
  (2)框架钢梁安装钢筋在吊装前,应于柱子牛腿处检查标高和柱子间距。主梁吊装前,应在梁上装好扶手杆和扶手绳,待主梁吊装就位后,将扶手绳与钢柱系牢,以保证施工人员的安全。
  钢梁采用二点吊,一般在钢梁上翼缘处开孔,作为吊点。吊点位置取决于钢梁的跨度。为加快吊装速度,对重量较小的次梁和其他小梁,多利用多头吊索一次吊装数根。水平桁架的安装基本同框架梁,但吊点位置选择应根据桁架的形状而定,须保证起吊后平直,便于安装连接。安装连接螺栓时严禁在情况不明的情况下任意扩孔,连接板必须平整。
  2)钢框架的校正
  高层钢框架结构的校正方法:
  (1)轴线位移校正任何一节框架钢柱的校正,均以下节钢柱顶部的实际柱中心线为准,安装钢柱的底部对准下节钢柱的中心线即可。控制柱节点时须注意四周外形,尽量平整以利焊接。实测位移,按有关规定作记录。校正位移时应注意钢柱的扭矩,钢柱扭转对钢架安装很不利,应引起重视。
  (2)柱子标高调整每安装一节钢柱后,应对柱顶作一次标高实测,根据实测标高的偏差值来确定调整与否。标高偏差小于6mm,只记录不调整,超过6mm 则需进行调整,调整标高用低碳钢板垫到规定要求。
  (3)垂直度校正垂直度校正用一般的经纬仪难以满足要求,应采用激光经纬仪来测定标准柱的垂直度。测定方法是将激光经纬仪中心放在预定的基准点上,使激光经纬仪光束射到预先固定在钢柱上靶标上,光束中心同靶标中心重合,表明钢柱垂直度无偏差。激光经纬仪须经常检验,以保证仪器本身的精度。当光束中心与靶标中心不重合时,表明有偏差。偏差超过允许值应校正钢柱。
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