1、高层建筑,基础工程施工,第一节 施工方案,一、我国高层建筑建设的发展状况1.高层建筑的界限在不同的国家、不同的年代，其规定也不一样，这与一个国家当时的经济条件、建筑技术、电梯设备、消防装置等许多因素有关。国外：美国规定高度为2225m以上或7层以上的建筑为高层建筑；英国规定高度为24.3m以上的建筑为高层建筑；日本规定8层以上或高度超过31m的建筑为高层建筑。,1.高层建筑的界限,我国高层民用建筑设计防火规范（GB50045-2001）中，规定：10层及10层以上的居住建筑，或高度在24m以上的公共建筑，称之为“高层民用建筑”。但在高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ 3-2002）（以下简称为
2、高层规程）规定，10层及10层以上或房屋高度超过28m的混凝土结构民用建筑物为高层建筑,2.超高层建筑的界限,无明确规定一般认为建筑总高度超过100米，层数30层以上的建筑称为“超高层建筑”；也有认为建筑总高度超过60米,3.我国高层建筑结构体系的发展过程,50年代中期：建造了几栋8-10层的砖混结构住宅和旅馆。1959年：建造了几栋公共建筑，如民族饭店（12层、47.7米）、民航大楼（15层、60.8米）60年代：建成了广州宾馆（27层、88米）1974年：建成了北京饭店（19层、87.15米）1975年：建成了白云宾馆（33层、114.05米），标志我国高层建筑开始突破100米.80年代：
3、高层建筑发展处于兴盛时期，建造了大批高层建筑。90年代：随着经济实力的增强，各种结构体系得到了应用，高层建筑的规模和高度不断得到突破。,3.高层建筑结构体系的发展过程,深圳国贸大厦高160米，共53层，由中建三局一公司负责施工。从1982年10月至1985年 12月29日共37个月即竣工，是当时国内最高的钢筋混凝土结构建筑。深圳国贸大厦以三天一层楼的速度建成，这在当时是绝无仅有，创造了建筑史上的新记录。因此，“三天一层楼”成为享誉中外的“深圳速度”。,3.高层建筑结构体系的发展过程,3.高层建筑结构体系的发展过程,目前上海正在建设上海中心大厦：,上海中心由地上121层主楼、5层裙房和5层地下室
4、组成，总高度达632米，主楼高度达580米，建筑面积573223平方米，总投资达到150亿左右。,上海中心大厦于2008年11月开建，2009年7月主楼桩基完成施工，整幢大厦将于2014年竣工。建成后上海中心将成为中国第一高楼，在世界上现已竣工的高楼中，排名第二。,目前天津正在建设117大厦：,天津117大厦，地下4层，地上117层，高597米，总建筑面积84.7万平米，系一幢集甲级办公、酒店、旅游观光和精品商业于一体的特大型超高层摩天大楼。,目前天津正在建设117大厦：,由中建三局承建的天津117大厦超越天塔，成为我国北方最高建筑物。长120米的国内房建领域最长桩基、重210吨的国内单根最重
5、防屈曲钢支撑、达3兆帕的超高层建筑水管压力世界之最、位于564米高度的全球最高室内游泳池，579米全球最高观景平台，597米的高度成为中国结构第一高楼。目前，主塔楼正以最快两天一个结构层的速度攀升，预计明年主体结构封顶。,现在我国城市中的高层建筑越来越多,二、高层建筑基础的特点,基础受力更为复杂：承受垂直荷载、水平荷载、地震荷载等；地基应有足够的强度和稳定性；高层建筑的基础选型较为特殊，需考虑如下原则：土的种类与分布以及地下水位、上部结构型式、考虑经济与施工方面的因素；基础埋置深；大体积混凝土施工。,三、高层建筑常用基础型式,筏形基础箱形基础桩基础桩箱基础,1.筏形基础,包括：梁板式：单向肋梁
6、板式、双向肋梁板式（图（a）；平板式（图（b）。,不埋板式基础构造,（a）示意式；（b）剖面,1.筏形基础,筏形基础可以较大地满足地基容许承载力和容许变形的要求。适用于：软土地基：用条形基础不能满足上部变形和承载力要求时；高层柱距较小、荷载较大、基础需连成一体式；基础需有足够的刚度和稳定性抵抗风荷载和地震荷载时。,2.箱形基础,由底板、墙和顶板形成箱，具有很大的刚度，整体性更好。,内墙,外墙,底板,2.箱形基础,适用于上部荷载大而地基土有比较软弱的情况。能对地基不均匀沉降起到调节和减小作用，原因：1）箱形基础加大了高层建筑基础的埋置深度，使建筑物的重心下移；2）箱基于周围土体协同工作，增加了建
7、筑物的稳定性。,2.箱形基础,箱基是一种补偿式基础：若箱基埋置在地面以下H深度处，可计算相应于深度H处的自重压力PH和水压力PW，因此可用来补偿建筑物重量的压力为：PC=PH+PW,2.箱形基础,若上部压力为P:若PPC:箱基会产生回弹变形（基底隆起）若PPC:基础的变形和承载力问题应重视若PPC:可以发挥基础的补偿作用，为通常设计情况。,3.桩基础,（1）组成：若干根桩、承台（承台梁）,3.桩基础,（2）种类1）按受力性质分：摩擦桩、端承桩、抗拔（浮）桩2）按材料分：钢、混凝土、钢筋混凝土、钢管混凝土3）按形状分：方、圆、多边、管4）按制作方法分：预制桩、灌注桩,3.桩基础,（3）桩基的适用
8、范围1）地基软弱、地下水位高、高层建筑荷载大，天然地基不能满足承载力及变形要求；2）高层建筑有很大的竖向和水平荷载，限制倾斜严格；3）地表软弱土层较厚，不宜用作基础持力层；4）地震区、地基土有可能液化的土层；5）土层厚薄不同，或荷载变化可能引起不均匀沉降时。,3.桩基础,（4）桩的承载力的确定单桩垂直承载力：宜根据荷载大小、桩的类型、土层分布、桩本身强度、静荷实验数据等确定。群桩承载力：一般不等于单桩承载力之和。摩擦桩：群桩中每根桩的平均承载力 小于单桩承载力 端承桩：一般认为群桩承载力等于单 桩承载力之和,3.桩基础,（5）群桩的沉降量：与单桩不同，比单桩大（6）桩的合理布局：1）是垂直荷载
9、的质量重心与群桩的重心尽可能地接近；2）使高层建筑的垂直荷载作用下桩的受力比较均衡，以控制建筑物的倾斜。（包括控制：整体偏心和局部偏心）,4.桩-箱基础,将箱基底板代替群桩承台就组成了桩箱基础,内墙,外墙,底板,4.桩-箱基础,（1）适用于：高层建筑的层数增多，地基承受的垂直力和水平力也会增多；抗震和人防要求基础常需有一定的埋深。（2）桩箱基础是一种复合基础。其作用：箱基可以使基础平面内和平面外刚度增大，箱基底板传递剪力的能力有所增强；桩基可以使上部荷载通过箱基有效传递给桩和土体，既提高了正在能力，又减少了垂直沉降量。,4.桩-箱基础,（3）桩箱基础和箱基比较，受力和变形明显不同：桩箱基础由于
10、底板下有桩基，底板和箱基的整体变形均受到桩的约束，因此大大增强了体系的刚度；底板上有顶板和墙体约束，下有桩基约束，因此可以认为底板在平面内的刚度为无限大。,四、高层建筑基础施工方案选择,高层建筑基础应选择安全、稳定、经济合理的类型。基础方案和施工方案的选择有着密切的关系。,四、高层建筑基础施工方案选择,1.基础选型的要求（1）建筑物与结构类型、平面布局、荷载大小及分布；（2）拟建场地的地质条件、水文情况和是否为地震区或强风区；（3）工程的重要性及施工工期要求；（4）施工单位的设备条件和技术水平；（5）技术经济效果。,四、高层建筑基础施工方案选择,2.基础施工方案的选择要根据：基础结构、基础埋深、地质水文、周围情况确定。通过技术经济比较选择最优方案,2.基础施工方案的选择,选择重点是：（1）放坡开挖：如基础工程周围无建筑物，且深度较浅，又有足够的场地时；（2）适当降水：如地下水位较高时；（3）可行的挡土和支护措施：如基础较深，且周围无足够场地，又不允许放坡开挖时；（4）环境保护：如采用桩基础，应尽量设法克服振动和噪声大的问题；（5）注意大体积混凝土施工：箱形基础和筏形基础均属大体积混凝土范畴，应采取措施控制温度应力和收缩裂缝，以保证质量。,五、参考资料,五、参考资料,
