课件1-建筑工程技术(1-高层2-大空间)

钢筋混凝土外筒+ 钢框架
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高层/超高层建筑施工技术
混合结构
（3）巨柱-筒体混合结构体系 上海金茂大厦 台北101大厦
型钢混凝土巨型柱+ 钢筋混凝土内筒
型钢混凝土巨型柱+ 支撑内筒
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高层/超高层建筑施工技术
混合结构
（4）支撑-筒体混合结构体系 广州珠江 新城西塔 深圳京基 100大厦
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高层/超高层建筑施工技术
反思：摩天大楼（ Skyscraper ）——城市用地集约化
建筑师+结构师：F.R.Khan “今天造190层的建筑已经没有任何实际困难。 要不要盖摩天楼或在城市里如何处理摩天楼， 那并不是工程问题，而是个社会问题。”
超高层建筑的维护费用是一般建筑的3倍 目前建筑界的共识是，高度超过300米的摩
高层/超高层建筑施工技术
中国城市进入超高层时代----没有最高，只有更高
中国内地未来十大摩厦
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 工程名称 深圳平安金融中心 上海中心大厦 武汉绿地中心 广州钻石大厦 天津117大厦 广州东塔 天津周大福滨海中心 重庆国际金融国际中心 重庆太阳谷 苏州九龙仓国际金融中心 规划高度（m） 660 632 606 600 597 530 530 500 500 450 落成时间 2014年 2014年 2017年 待定 2014年 2015年 2014年 2015年 2013年 2014年
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建筑工程技术
高层/超高层建筑施工技术
大跨空间建筑施工技术
深基础工程施工技术 减震控制建筑技术
建筑工业化
绿色建筑和绿色施工
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建筑工程技术
高层/超高层建筑施工技术
工程新结构发展趋势 结构模板工程施工技术 单元式玻璃幕墙施工技术
高层/超高层建筑施工技术
各国对高层（Tall Building）、超高层建筑（Super Tall Building）的概念并不统一，随着时代的进步，目前国内外对于 高层、超高层建筑的界定高度有上升趋势。
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高层/超高层建筑施工技术
已建成使用的世界最高建筑前十名 TOP10
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高层/超高层建筑施工技术
中国城市进入超高层时代----欲与天公试比高
据不完全统计，到2011年底在中国大陆建成的200m以上的超 高层建筑数量已经超过350座，全国250m以上在设计阶段的建 筑据说有200多幢 目前北京高层建筑8000幢左右，其中超高层建筑有三四百幢 上海目前统计100m以上的超高层有400多幢 福州的超高层建筑不断涌现，已建、在建和已出让地块拟建 的百米高楼，有160幢左右。目前福州在建的第一高楼世茂国 际中心58层，高达273m；宇洋·中央金座56层，高258m 厦门在建200m以上建筑有建发国际大厦 49层 219m、金融中 心（海峡交流中心二期1号楼） 49层 212m
高层/超高层建筑施工技术
混合结构
（1）框架-剪力墙混合结构体系
适用于高层建筑 最大高度不超 130m（6度）
柔+刚＝ 弯剪型变形
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高层/超高层建筑施工技术
混合结构
（2）框架-筒体混合结构体系 大连远洋大厦 浦东国际金融大厦 贝壳广场大厦
钢框架+ 钢筋混凝土内筒
型钢混凝土框架+ 钢筋混凝土内筒
抗震设防烈度 7度 110 220 300
180
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高层/超高层建筑施工技术
组合结构
近年来发展起来的组合结构（Composite Structure）和混合结构 （Hybrid Structure）成为国外高层/超高层建筑研究热点，组合 结构指两种或多种材料组合在一起而形成的结构形式，而混合结构 指两种或多种结构体系组合在一起的结构形式。 传统 工程 材料 组 合 结 构 钢材：抗拉压强度较高，抗压易失稳，延性好 混凝土：抗压强度较高，抗拉强度较低，延性差 互补
优点 强度、刚度、延性好 型钢和箍筋约束→改善混凝土延性 型钢骨架混凝土包裹→防火、耐久 性提高型钢骨架工厂加工，并可为 施工提供承载
合理含钢率：5~8% 最小：3%（小于则换为 钢筋混凝土） 最大：15%（避免粘结下降 及砼浇筑困难）
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高层/超高层建筑施工技术
钢管混凝土斜交网格 支撑+钢筋混凝土内筒
型钢混凝土支撑+ 钢筋混凝土内筒
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高层/超高层建筑施工技术
混合结构
（4）支撑-筒体混合结构体系 上海环球 金融中心 韩国Lotte Super Tower
钢管混凝土巨型支撑+ 钢筋混凝土内筒
钢支撑+ 钢筋混凝土内筒 （扶壁）
结构模架工程施工技术
特点 液压滑升模板---模板一经组装完成即可连续施工，适用于体形 规则且变化不大，收分不显著的钢筋混凝土剪力墙及筒体结构 液压自动爬升模板---模块化配置，外附于剪力墙，收分方便， 体形和立面适应性强，特别是材料设备周转利用率高 整体提升钢平台---系统性强，荷载由支撑系统承担，提升不受 混凝土强度控制，施工速度快，但系统灵活性稍差，适用结构 收分和体形变化能力较弱 电动整体提升脚手架模板---灵活性强，标准化程度高，体形和 立面适应性强，成本低廉，但系统承载能力低，适用散拼散装 模板工艺
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高层/超高层建筑施工技术
混凝土的抗压强度和 极限变形都有较大提高
圆钢管混凝土柱
混凝土抗压强 度高，但约束 抗压强度更高
互补组合 1+1>2 钢管混凝土柱
+
钢薄壁构件 受压易屈曲
极限承载力比 钢管与素混凝土 柱体二者极限承 载力之和1.7～ 2.0倍
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高层/超高层建筑施工技术
组合结构
除了互补，还要和谐 在组合梁板中，抗剪连接件 是保证钢和混凝土共同工作 的关键元件。早期的抗剪连 接件形式主要为弯筋及槽钢， 目前则多采用栓钉 组合梁 （和谐） 砼：压 钢：主要拉
组 合 梁 板
非组合梁 砼：拉压 （不和谐） 钢：拉压
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高层/超高层建筑施工技术
工程新结构发展趋势
中国科学技术协会（2008—2009）《土木工 程学科发展报告》指出，我国高层建筑概况 起来主要有以下几个特点： 建筑高度不断增加 结构体系日趋复杂 混合、组合结构为主 涌现一些新型结构体系
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混合结构高层建筑适用的最大高度（m）
抗震 设防烈度 6度 200 7度 160
核心筒
筒体 150 70
筒中筒
核心筒
型钢（钢管）混凝土 外筒-钢筋混凝土 核心筒
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高层/超高层建筑施工技术
钢结构高层建筑适用的最大高度（m）
结构体系 6度 框架 钢框架-支撑（剪力墙） 各类钢筒体 钢框架-混凝土剪力墙 钢框架-混凝土核心筒 钢框筒-混凝土核心筒 180 110 260 300
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高层/超高层建筑施工技术
混合结构
（5）竖向混合结构体系 翼筒
阿 联 酋 迪 拜 塔
核心筒
-30~601m为钢筋混凝土束筒体系 601~828m为钢结构， 其中： 601~760 m采用带斜撑的钢框架
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高层/超高层建筑施工技术
高层/超高层建筑施工技术
组合结构----- 常见组合结构结点形式
钢骨混凝土：型钢预留钢筋穿孔相互错开，孔径宜比钢筋4~6mm 施工注意梁柱接头处混凝土不易密实，需要采取相应措施 钢管混凝土：加强环板，加工应保证外形曲线光滑、无裂纹、 刻痕，水平焊缝与母材等强
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高 技 派
Fazlur Rahman Khan 法兹鲁尔· 汗
1966年 Plazaon DeWitt 46层 发明筒体→
1970年 汉考克中心 343.5m 发明桁架筒→
1973年 西尔斯大厦 442.3m 发明束筒
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高层/超高层建筑施工技术
抗侧力体系的发展
广义
组Leabharlann Baidu柱
组合梁板
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高层/超高层建筑施工技术
组合结构
组合柱的典型截面形式
型钢：宜Q235B/C/D、Q345B/C/D/E 钢筋：HRB400（尽量少，避免型钢 穿洞多，尤其是翼缘） 混凝土：宜≥C30（受压高效） 钢骨混凝土（Steel Reinforced Concrete，简称SRC）
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高层/超高层建筑施工技术
400m以上若干超高层建筑结构工程施工模板体系
工程名称 香港国际金融二期 上海金茂大厦 广州国际金融中心 南京紫峰大厦 马来西亚石油大厦 香港世界贸易广场 上海环球金融中心 美国纽约自由塔 广州新电视塔 阿联酋迪拜大厦 层数及高度 88、415 88、421 103、432 69、450 88、450 118、484 101、492 108、541 610 167、705 结构形式 钢筋混凝土筒体-钢结构框架 钢筋混凝土筒体-钢结构框架 钢筋混凝土筒体-钢结构框架＋钢结构塔尖 钢筋混凝土筒体-钢结构框架＋钢结构塔尖 钢筋混凝土筒体-钢结构框架 钢筋混凝土筒体-钢结构框架 钢筋混凝土筒体-钢结构框架 钢筋混凝土筒体-钢结构框架＋钢结构塔尖 钢筋混凝土筒体-钢结构框架＋钢结构塔尖 钢筋混凝土筒体-钢结构框架＋钢结构塔尖 模板体系 液压自动爬模 整体提升平台 整体提升平台 整体提升平台 液压自动爬模 液压自动爬模 整体提升平台 液压自动爬模 液压自动爬模 整体提升平台 液压自动爬模 施工 状态 建成 建成 在建 在建 建成 在建 建成 在建 在建 在建
高层/超高层建筑 的结构体系仍以 框架－剪力墙体系、 框架－筒体体系、 筒中筒体系和 框架－支撑体系（多 为钢结构）为主， 超高层建筑多采用后 三者
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高层/超高层建筑施工技术
抗侧力体系的发展
外部结构抗侧力体系 （据Mir M. Ali）
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单元 4
建筑工程技术(上）
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建筑工程技术
引 言
随着国家经济持续快速发展，中国已成为世 界上建筑业最活跃与最繁荣的地区，建设规 模和速度高居世界前例 在这样的大背景下，建筑高度不断攀升，跨 度不断增大，建筑规模不断扩大，施工难度 不断增加 在这一过程中，工程材料、结构工程和施工 技术都得到了迅猛发展
高层/超高层建筑施工技术
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高层/超高层建筑施工技术
钢筋混凝土高层建筑最大适用高度（m）
抗震设防烈度 结构体系 框架 框架-剪力墙 剪力墙 全部落地 剪力墙 部分框支 剪力墙 框架-核心筒 筒中筒 板柱-剪力墙 6度 60 130 140 120 150 180 80 7度 50 钢框架-钢筋混凝土 120 120 100 130 框架核心筒 型钢（钢管）混凝土 框架-钢筋混凝土 核心筒 钢外筒-钢筋混凝土 260 280 210 230 220 190 结构体系
TOP10中6个在中国，1个在马来西亚，2个在美国，1个在阿联酋,亚洲占了9个席位
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高层/超高层建筑施工技术
预计2015的世界最高建筑前十名 TOP10
TOP10中，5个在中国，2个在阿联酋，1个在沙特阿拉伯，1个在 韩国， 1个在美国。亚洲占了9个席位
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组合结构
组合柱的典型截面形式 钢管： Q235/Q345/Q390/Q420 混凝土：宜≥C30（受压高效） 匹配：Q235+C30~40、Q345+C40~C60、 C390/420+C50或C60以上 施工：配合HSC/SCC技术 钢管混凝土（Concrete Filled Steel Tube，简称CFST） 优点 强度、刚度、延性好 约束混凝土受压→承载力提高大（主要是圆形） 钢管约束更强→改善混凝土延性（圆形、方形） 无需模板，振捣比型钢砼易，现场焊接快, 钢管吊装质量轻，并可为施工提供承载 用钢量 与钢筋混凝土相当或 略高，节约混凝土50% （钢筋砼），节省钢 材50%（钢结构）
上海金茂大厦
建造：50亿 维护：100万/天
天大楼已经失去了节约用地的经济意义
对城市环境带来负面影响（峡谷效应、光照 不足、光污染、自然灾害防治等）
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高层/ 高层 /超高层建筑施工技术 超高层建筑施工技术
抗侧力体系的发展
Leslie E.Robertson 内斯里· 罗伯逊
1973年 世界贸易中心 411m
1990年 香港中国 银行大厦 315m
2008 上海环球 金融中心 492m
密柱筒→
巨型 → 巨型支撑 空间桁架 核心筒
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高层/超高层建筑施工技术
抗侧力体系的发展
内部结构抗侧力体系 （据Mir M. Ali）