1、超高层建筑结构设计与施工超高层建筑结构设计与施工超高层建筑结构设计与施工超高层建筑结构设计与施工一座杰出的地标建筑，足以改变这个城市一座杰出的地标建筑，足以改变这个城市一座杰出的地标建筑，足以改变这个城市一座杰出的地标建筑，足以改变这个城市 超高层建筑结构设计与施工超高层建筑结构设计与施工 第一章第一章：结构设计篇结构设计篇 第二章：第二章：结构施工篇结构施工篇超高层建筑结构设计与施工超高层建筑结构设计与施工第一章第一章：结构设计篇结构设计篇结构设计篇：结构设计篇：目录目录1.1.超高层建筑概念超高层建筑概念2.2.世界最高的世界最高的1010大建筑大建筑3.3.长沙、星沙超高层建筑长沙、星沙
2、超高层建筑4.4.结构设计的控制因素结构设计的控制因素5.5.结构体系：基础选型结构体系：基础选型6.6.结构体系：主体结构结构体系：主体结构7.7.抗震设防审查原则及抗震设防审查原则及 相关规定相关规定6.6.常见结构体系：常见结构体系：框框-筒结构筒结构6.6.超高层建筑的钢结构工程超高层建筑的钢结构工程超高层建筑概述超高层建筑概述超高层建筑概念超高层建筑概念什么是超高层建筑（什么是超高层建筑（Super Tall buildingSuper Tall building）国际上把高度超过国际上把高度超过100M100M或或3030层以上层以上的高楼，的高楼，称之为超高层建筑。称之为超高层建
3、筑。由于建筑高度越来越高，由于建筑高度越来越高，建议把高度超建议把高度超200M200M或或5050层以上层以上的高楼，称之为超高层建筑。的高楼，称之为超高层建筑。世界最高的十座建筑世界最高的十座建筑世界上最高的世界上最高的1010座超高层建筑座超高层建筑NONO：1 1迪迪 拜拜迪拜塔（迪拜塔（Burj DubaiBurj Dubai）160160层，总高层，总高828828米米 20042004年年9 9月月2121日日开始动工开始动工 20102010年年1 1月月4 4日竣工启用日竣工启用 工期：工期：5 5年年3 3个月个月世界上最高的世界上最高的1010座超高层建筑座超高层建筑NO
4、NO：2 2美美 国国自由大厦（自由大厦（Freedom Tower Freedom Tower）总高总高541.3541.3米米 20062006年年4 4月月2727日动工日动工预计预计20132013年竣工年竣工 工期：工期：7 7年年世界上最高的世界上最高的1010座超高层建筑座超高层建筑NONO：3 3台湾台北台湾台北101101大厦大厦(Taipei 101)(Taipei 101)101101层，总高层，总高508508米米 19991999年年7 7月动工月动工20032003年年1010月月1717日竣工日竣工工期：工期：4 4年多年多世界上最高的世界上最高的1010座超高层
5、建筑座超高层建筑NONO：4 4上海环球金融中心上海环球金融中心101101层，高层，高492492米米 19971997年动工，年动工，20032003年复工年复工20082008年年8 8月月2929日竣工日竣工工期：工期：5 5年多年多 中国建筑总公司、上海建工（集团中国建筑总公司、上海建工（集团）总公司）总公司总承包联合体总承包联合体 世界上最高的世界上最高的1010座超高层建筑座超高层建筑NONO：5 5马来西亚马来西亚吉隆坡石油双塔吉隆坡石油双塔8888层，高层，高452452米米 19931993年动工年动工19981998年竣工年竣工工期：工期：5 5年多年多世界上最高的世界上
6、最高的1010座超高层建筑座超高层建筑NONO：6 6美国芝加哥美国芝加哥西尔斯大厦西尔斯大厦(Sears(Sears Tower)Tower)108108层，高层，高442442米米 19721972年动工年动工19741974年竣工年竣工工期：两年半工期：两年半世界上最高的世界上最高的1010座超高层建筑座超高层建筑NONO：7 7中中 国国上海金茂大厦上海金茂大厦8888层，高层，高421421米米 19941994年年5 5月动工月动工19991999年年3 3月竣工月竣工工期：工期：5 5年年世界上最高的世界上最高的1010座超高层建筑座超高层建筑NONO：8 8美美 国国世贸中心世
7、贸中心（World Trade Center World Trade Center）8888层，高层，高411411米米 19661966年动工年动工19731973年竣工年竣工工期：工期：7 7年年世界上最高的世界上最高的1010座超高层建筑座超高层建筑NONO：9 9香香 港港香港国际金融中心香港国际金融中心（World Trade Center World Trade Center）108108层，高层，高408408米米 20022002年动工年动工20102010年竣工年竣工工期：工期：8 8年年世界上最高的世界上最高的1010座超高层建筑座超高层建筑NONO：1010美美 国国纽约
8、帝国大厦纽约帝国大厦（Empire State Building Empire State Building）102102层，高层，高381381米米 19291929年动工年动工19311931年竣工年竣工工期：工期：410410天天长沙超高层建筑长沙超高层建筑星沙超高层建筑星沙超高层建筑高度高度155155米米4545层层湘商湘商.世纪鑫城世纪鑫城结构设计的控制因素结构设计的控制因素1 1、风荷载、风荷载结构设计的控制因素结构设计的控制因素2 2、地震力、地震力结构设计的控制因素结构设计的控制因素3 3、地基基础、地基基础结构设计的控制因素结构设计的控制因素4 4、业主的要求、业主的要求结
9、构体系：结构体系：基础选型基础选型基础结构特点基础结构特点一、荷载极大且柱的跨度大一、荷载极大且柱的跨度大 一般有数十万一般有数十万KNKN，如上海金茂大厦，总荷载超过，如上海金茂大厦，总荷载超过 3 310106 6KNKN，柱荷载，柱荷载1016780KN1016780KN，对地基基础要，对地基基础要求较高。求较高。二、超高层的基础一般采用：桩基二、超高层的基础一般采用：桩基 以桩筏或桩箱基础构成整体基础。以桩筏或桩箱基础构成整体基础。结构体系：结构体系：主体结构主体结构主体结构体系特点主体结构体系特点高度高高度高荷载重荷载重刚度大刚度大结构体系：结构体系：主体结构主体结构主要结构体系主要
10、结构体系框筒框筒筒中筒筒中筒成束筒成束筒混合结构混合结构结构体系：结构体系：主体结构主体结构 框筒结构框筒结构结构体系：结构体系：主体结构主体结构筒中筒结构筒中筒结构结构体系：结构体系：主体结构主体结构成束筒成束筒（多筒）结构（多筒）结构结构体系：结构体系：主体结构主体结构混合结构混合结构结构构造结构构造高度分级高度分级1 1、A A级级高度高度 2 2、B B级高度级高度结构构造结构构造A A级高度限值（单位：级高度限值（单位：MM）结构体系结构体系非抗震设计非抗震设计抗震设访烈度抗震设访烈度6 6度度7 7度度8 8度度9 9度度框架框架70706060555545452525框架框架-剪
11、力墙剪力墙1401401301301201201001005050剪力墙剪力墙全部落地剪力墙全部落地剪力墙1501501401401201201001006060部分框支剪力墙部分框支剪力墙1301301201201001008080不应采用不应采用筒体筒体框架框架-核心筒核心筒1601601501501301301001007070筒中筒筒中筒2002001801801501501201208080板柱剪力墙板柱剪力墙7070404035353030不应采用不应采用结构构造结构构造A A级建筑高宽比级建筑高宽比结构体系结构体系非抗震设计非抗震设计抗震设访烈度抗震设访烈度6 6度度7 7度度8
12、 8度度9 9度度框架框架5 54 44 43 32 2框架框架-剪力墙剪力墙5 55 55 54 43 3剪力墙剪力墙6 66 66 65 54 4筒体筒体6 66 66 65 54 4备注：超过上表数据即为超限高层，需进行抗震审查备注：超过上表数据即为超限高层，需进行抗震审查结构构造结构构造B B级高度限值（单位：级高度限值（单位：MM）结构体系结构体系非抗震非抗震设计设计抗震设访烈度抗震设访烈度6 6度度7 7度度8 8度度框架框架-剪力墙剪力墙170170160160140140120120剪力墙剪力墙全部落地剪力墙全部落地剪力墙180180170170150150130130部分框支
13、剪力墙部分框支剪力墙150150140140120120100100筒体筒体框架框架-核心筒核心筒220220210210180180140140筒中筒筒中筒300300280280230230170170结构构造结构构造B B级建筑高宽比级建筑高宽比非抗震设计非抗震设计抗震设防烈度抗震设防烈度6 6度、度、7 7度度8 8度度8 87 76 6备注：超过上表数据即为超限高层，需进行抗震审查备注：超过上表数据即为超限高层，需进行抗震审查结构构造结构构造A A、B B级高度应用原则级高度应用原则1 1、A A级高度级高度2 2、B B级高度级高度 按按 高层建筑混凝土结构技术规程高层建筑混凝土结
14、构技术规程 更严格的计算更严格的计算 抗震审查复核抗震审查复核是是B B B B级高度级高度啊？啊？结构构造结构构造长（长（L L）宽（）宽（B B）比）比应用原则应用原则L/BL/B在在6 6、7 7度抗震设度抗震设计中最好不超过计中最好不超过4 4；在在8 8、9 9度抗震设计中度抗震设计中最好不超过最好不超过3 3。结构构造结构构造长（长（L L）宽（）宽（B B）比的限值）比的限值备注：备注：l l 与与b:b:平面外伸的长与宽平面外伸的长与宽抗震设防烈度抗震设防烈度L/BL/Bl/Bl/Bmaxmaxl/bl/b6 6、7 7度度 6 6 0.350.35 2 28 8、9 9度度
15、5 5 0.30 0.30 1.51.5超过超过A A级、级、B B级高层建筑最大高宽比级高层建筑最大高宽比抗震协防审查原则抗震协防审查原则抗震协防审查相关规范规定抗震协防审查相关规范规定1 1、限超高层建筑工程抗震设防管理规定限超高层建筑工程抗震设防管理规定 2 2、全国超限高层建筑工程抗震设防审查专家委员全国超限高层建筑工程抗震设防审查专家委员 会抗震设防专项审查办法会抗震设防专项审查办法 3 3、超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点 常见结构体系之一：常见结构体系之一：框筒结构框筒结构框架框架-筒体结构筒体结构 框架框架-核心筒结构核心筒结构
16、筒中筒结构筒中筒结构 多重筒、成束筒、多筒体结构多重筒、成束筒、多筒体结构 复杂筒体结构复杂筒体结构框筒结构分类框筒结构分类框筒结构分类：框筒结构分类：框架框架-筒体结构筒体结构特点：特点：内部布置梁、柱内部布置梁、柱外轮郭布置密柱、外轮郭布置密柱、裙梁组成筒体裙梁组成筒体 实际应用较少实际应用较少 框筒结构分类：框筒结构分类：框架框架-核心筒结构核心筒结构特点：特点：在建筑物内部组成实体筒体在建筑物内部组成实体筒体在筒体外布置梁柱框架在筒体外布置梁柱框架在我国超高层应用较多在我国超高层应用较多 框筒结构分类：框筒结构分类：框架框架-筒体结构筒体结构特点：特点：由外部的框筒和内部的核心筒组成由
17、外部的框筒和内部的核心筒组成 框筒结构分类：框筒结构分类：多筒和复杂筒体结构多筒和复杂筒体结构均由均由框架筒框架筒-筒体筒体和和框架框架-核心筒核心筒演变而成演变而成框筒结构框筒结构筒体结构的筒体结构的最大最大适用高度（单位：米）适用高度（单位：米）建筑高度建筑高度结构体系结构体系非抗震设计非抗震设计抗震设防烈度抗震设防烈度6 6度度7 7度度8 8度度9 9度度A A级高度级高度框架框架-核心筒核心筒1601601501501301301001007070筒中筒筒中筒2002001801801501501201208080B B级高度级高度框架框架-核心筒核心筒220220210210180
18、180140140-筒中筒筒中筒300300280280230230170170-钢结构工程钢结构工程世界最高的世界最高的100100栋栋建筑建筑钢结构和钢混结构钢结构和钢混结构 占占67%67%我国我国200200多栋多栋超高层超高层钢结构和钢混结构钢结构和钢混结构 占占74%74%钢结构工程钢结构工程钢结构的优点：钢结构的优点：强度高、强度高、自重轻、自重轻、延性好、延性好、施工速度快施工速度快 钢梁跨度大、钢梁跨度大、平面布置灵活平面布置灵活钢结构的缺点：钢结构的缺点：造价高、耐火性差造价高、耐火性差钢结构工程钢结构工程型钢混凝土结构型钢混凝土结构由混凝土包裹型钢做成的结构由混凝土包裹型
19、钢做成的结构优点：优点：1 1、承载力高于钢筋混凝土、承载力高于钢筋混凝土1 1倍以上，倍以上，解决解决“肥梁胖柱肥梁胖柱”；2 2、可将模板挂在型钢上，减少模板支撑；、可将模板挂在型钢上，减少模板支撑；3 3、延性较高，抗震性能好；、延性较高，抗震性能好；4 4、型钢可独立承受施工荷载和结构自重，、型钢可独立承受施工荷载和结构自重，可提前拆模，缩短工期。可提前拆模，缩短工期。钢结构工程钢结构工程钢管混凝土结构钢管混凝土结构优点：优点：承载力高承载力高塑性、韧性好塑性、韧性好耐冲击耐冲击节省材料节省材料国内应用较广国内应用较广钢结构工程钢结构工程钢结构的防火保护钢结构的防火保护钢材与温度钢材与
20、温度在在3503500 0C C，屈服点降低屈服点降低1/31/3；在在5005000 0C C，屈服点降低屈服点降低1/21/2。在在5405400 0C C，低于建筑物承载应力。低于建筑物承载应力。钢结构工程钢结构工程钢结构的防火意义钢结构的防火意义减少火灾后钢结减少火灾后钢结构的修复费用构的修复费用延长钢结构达到延长钢结构达到临界温度的时间临界温度的时间钢结构工程钢结构工程钢结构的防火方法钢结构的防火方法防火涂料防火涂料防火板防火板混凝土保护混凝土保护柔性卷材保护柔性卷材保护耐火钢耐火钢结构内通水结构内通水超高层建筑结构设计与施工超高层建筑结构设计与施工 结构施工篇结构施工篇超高层建筑结
21、构设计与施工超高层建筑结构设计与施工第二章第二章：结构施工篇结构施工篇结构施工篇：结构施工篇：目录目录1.1.施工特点施工特点2.2.施工思路施工思路3.3.垂直运输体系垂直运输体系 塔式起重机塔式起重机 施工电梯施工电梯 混凝土泵混凝土泵4.4.施工测量施工测量 5.5.深基坑施工深基坑施工6.6.模板工程之液压滑升模板模板工程之液压滑升模板1.1.规模庞大、工期成本高规模庞大、工期成本高2.2.基础埋置深、施工难度大基础埋置深、施工难度大3.3.施工技术含量高施工技术含量高4.4.作业空间小、施工组织难度大作业空间小、施工组织难度大5.5.建设标准高建设标准高6.6.工期长工期长7.7.垂
22、直运输量大垂直运输量大8.8.功能多、系统复杂功能多、系统复杂超高层结构施工：超高层结构施工：施工特点施工特点超高层结构施工：超高层结构施工：施工思路施工思路重视塔楼结构施工工期重视塔楼结构施工工期流水作业流水作业机械化施工机械化施工总承包管理总承包管理超高层结构施工：超高层结构施工：垂直运输体系垂直运输体系重要地位重要地位任务重任务重投入大投入大效益高效益高超高层结构施工：超高层结构施工：垂直运输体系垂直运输体系配置原则配置原则 满足施工速度需要满足施工速度需要 效益最大化效益最大化超高层结构施工：超高层结构施工：垂直运输体系垂直运输体系垂直运输体系的构成：垂直运输体系的构成：塔式起重机塔式
23、起重机 施工电梯施工电梯 混凝土泵混凝土泵垂直运输体系：垂直运输体系：塔式起重机塔式起重机选型原则选型原则1.1.结构特点决定起重机性能和数量结构特点决定起重机性能和数量2.2.作业环境影响作业环境影响（小车变辐式、动臂变幅式的选择）（小车变辐式、动臂变幅式的选择）3.3.劳动力成本影响劳动力成本影响垂直运输体系：垂直运输体系：塔式起重机塔式起重机布置原则布置原则充分发挥机械性能充分发挥机械性能 距离大型构件附近位置吊装区域有效覆盖吊装区域有效覆盖安全可靠、施工便利安全可靠、施工便利 必须附着在核心筒、剪力墙、巨型柱上垂直运输体系：垂直运输体系：塔式起重机塔式起重机架设方式架设方式架设架设4
24、4种方式：种方式：固定式、轨道运行式、固定式、轨道运行式、附着自升式、内爬式附着自升式、内爬式垂直运输体系：垂直运输体系：塔式起重机塔式起重机附着自升式的优、缺点附着自升式的优、缺点优点优点缺点缺点使用安全、拆装方便使用安全、拆装方便材料消耗大材料消耗大施工影响小施工影响小偏位布置，性能不能充分发挥偏位布置，性能不能充分发挥对结构影响小对结构影响小占用场地占用场地垂直运输体系：垂直运输体系：塔式起重机塔式起重机内爬自升式的优、缺点内爬自升式的优、缺点优点优点缺点缺点材料消耗小材料消耗小安全风险大、安拆复杂安全风险大、安拆复杂设备性能充分发挥设备性能充分发挥施工影响大、需提前拆除施工影响大、需提
25、前拆除不占用场地不占用场地结构影响大结构影响大垂直运输体系：垂直运输体系：塔式起重机塔式起重机架设方式比选架设方式比选架设方式架设方式建筑高度建筑高度 作业环境作业环境起重机类型起重机类型随着自升式随着自升式 200M200M以下以下 环境宽松环境宽松轻型、中型轻型、中型内爬自升式内爬自升式 200M200M以上以上 环境紧张环境紧张重型、特重型重型、特重型垂直运输体系：垂直运输体系：施工电梯施工电梯国内超高层施工电梯品牌国内超高层施工电梯品牌上海宝达上海宝达上海宝达上海宝达 广州京龙广州京龙广州京龙广州京龙垂直运输体系：垂直运输体系：施工电梯施工电梯选用原则选用原则一般选用一般选用 选用双笼
26、、中速电梯选用双笼、中速电梯200M200M以上以上建筑建筑 优选双笼、重型、高速电梯优选双笼、重型、高速电梯垂直运输体系：垂直运输体系：施工电梯施工电梯施工电梯布置施工电梯布置 为满足不同高度施工需要，需在建筑物为满足不同高度施工需要，需在建筑物内外布置不同电梯。内外布置不同电梯。内部电梯内部电梯布置在核心筒内，解决结构施布置在核心筒内，解决结构施工；工；外部电梯外部电梯用于装修施工。用于装修施工。垂直运输体系：垂直运输体系：混凝土泵混凝土泵超高层品牌泵性能超高层品牌泵性能制造商制造商最大泵压力最大泵压力（MPaMPa）最大输送量最大输送量（MM3 3/小时）小时）泵送高度泵送高度（MM）德
27、国德国PutzmeisterPutzmeister22227171532532德国德国SchwingSchwing20208787445445三一重工三一重工22229090406406备用泵备用泵 为防止设备故障引起混凝土泵送中断为防止设备故障引起混凝土泵送中断，产生结构冷缝，应当配置备用泵。，产生结构冷缝，应当配置备用泵。垂直运输体系：垂直运输体系：混凝土泵混凝土泵施工测量施工测量 影响因素多影响因素多 技术难度大技术难度大 精度要求高：高度越高，精精度要求高：高度越高，精度要求越高：度要求越高：“高层建筑混高层建筑混凝土结构技术规程规定凝土结构技术规程规定”超高层测量特点超高层测量特点施
28、工测量施工测量轴线竖向允许偏差轴线竖向允许偏差建筑高度建筑高度（mm）30306060606090909090120120120120150150150150竖向允许竖向允许精度偏差精度偏差（mmmm）1010 1515 20 20 2525 30 30施工测量施工测量施工测量仪器施工测量仪器 1 1、激光经纬仪、激光经纬仪 2 2、水准仪、水准仪施工测量施工测量施工测量仪器施工测量仪器3 3、测距仪、测距仪 4 4、全站仪、全站仪施工测量仪器施工测量仪器5 5、垂准仪、垂准仪（禁止使用吊锤法）（禁止使用吊锤法）施工测量施工测量施工测量施工测量竖向测量竖向测量外控法、内控法、综合法外控法、内控
29、法、综合法施工测量施工测量外控法外控法 多用于地下和底部结构多用于地下和底部结构施工测量施工测量内控法内控法（布点示意图）（布点示意图）施工测量施工测量综合法：综合法：外控法外控法+内控法内控法+深基坑施工深基坑施工基坑施工：顺基坑施工：顺-逆结合法逆结合法做法：做法：按建筑区域分别采用顺作法和按建筑区域分别采用顺作法和逆作法施工深基础工程，如塔逆作法施工深基础工程，如塔楼采用顺作法，其它区域深基楼采用顺作法，其它区域深基础逆作。础逆作。逆作法优点：逆作法优点：缩短工期、基坑变形小、节约缩短工期、基坑变形小、节约支撑费用、施工环境好。支撑费用、施工环境好。超高层结构施工：超高层结构施工：模板工
30、程模板工程超高层模板工程种类超高层模板工程种类液压滑升模板工程液压滑升模板工程液压自动爬升模板工程液压自动爬升模板工程整体提升钢平台模板工程整体提升钢平台模板工程电动整体提升脚手架模板电动整体提升脚手架模板工程工程超高层模板工程：超高层模板工程：液压滑升模板液压滑升模板 原原 理理 按结构平面形状，组建液按结构平面形状，组建液压滑升系统，在内外模板间压滑升系统，在内外模板间形成一个上下连续空间，当形成一个上下连续空间，当模板内混凝土达到强度后，模板内混凝土达到强度后，以液压为动力带动模板向上以液压为动力带动模板向上滑动一个流水段滑动一个流水段超高层模板工程：超高层模板工程：液压滑升模板液压滑升
31、模板滑升方式滑升方式墙体一次滑升墙体一次滑升墙体分段滑升墙体分段滑升墙体逐层滑升墙体逐层滑升工艺特点工艺特点机械化程度高机械化程度高结构整体性好结构整体性好施工速度快施工速度快施工投入少施工投入少超高层模板工程：超高层模板工程：液压滑升模板液压滑升模板工艺特点工艺特点机械化程度高机械化程度高结构整体性好结构整体性好施工速度快施工速度快施工投入少施工投入少超高层模板工程：超高层模板工程：液压滑升模板液压滑升模板 缺缺 陷陷连续作业，施工组织要求高连续作业，施工组织要求高结构体型适应性差结构体型适应性差混凝土结构表面质量控制难度大混凝土结构表面质量控制难度大垂直度控制比较难垂直度控制比较难超高层建筑结构设计与施工超高层建筑结构设计与施工结结 束束 语语 建筑是建筑是“石头的史书石头的史书”，人类没有任何，人类没有任何一种重要的思想不被建筑艺术写在石头一种重要的思想不被建筑艺术写在石头上。人类的全部思想，在这部大书和它上。人类的全部思想，在这部大书和它的纪念碑上都有其光辉的一页。的纪念碑上都有其光辉的一页。-雨雨 果果超高层建筑结构设计与施工超高层建筑结构设计与施工
