多层和高层建筑结构安装-土木工程施工

多层和高层建筑结构采用装配式钢筋混凝土结构，在我国工业和民用建筑工程中得到广泛的应用。这种结构形式分为装配式框架结构和装配式墙板结构两大类。这两类结构的结构构件，在工厂或现场预制后运到工地现场吊装，这种施工方法，不仅节约了模板、加快了施工进度，而且还是实现建筑工业化的重要途径。

装配式框架结构按结构型式，又分为梁板式和无梁式两种。梁板式结构由柱、主梁、次梁和楼板组成，主梁多沿横向框架方向布置，次梁沿纵向框架方向布置。无梁式结构由柱、柱帽、柱间板和跨间板组成，无梁式结构近年来多做成升板结构进行升板施工。

装配式墙板结构，按结构型式又分为墙体承重的墙板和框架承重的挂板，墙体承重的墙板主要由与房间同样大小的外墙板、内墙板、楼板和楼梯组成，楼板直接搁在承重墙板上。框架承重的挂板主要由框架结构承重，挂板只作为非承重的外墙板。

普通多层和高层建筑结构安装在拟定吊装方案时要着重解决好起重机械的选择和布置，结构吊装方法与吊装顺序，构件平面布置和结构吊装工艺等问题。

7.3.1 起重机的选择与布置

1. 起重机的选择

起重机的选择应根据建筑物的层数、高度、建筑物的平面尺寸、结构构件重量和起重机的起吊高度，现场施工条件和施工单位现有机械设备能力等因素综合考虑。

5层以下结构采用W1-100型、QU20型、QU25型等履带式起重机; 6～15层住宅和公用建筑可以选用QT60/80型、QTZ50型塔式起重机; 15～30层住宅和公共建筑可以采用QTZ63型和QT80型塔式起重机; 重型厂房，由于构件重，吊装高度高，可以采用起重量250～1000kN的塔式起重机或起重量为400kN以上的桅杆式起重机进行吊装。

2. 起重机的布置

起重机的布置按房屋的宽度、高度和构件的重量可以分为单侧布置、双侧布置、U形布置和环形布置，如图7.3.1所示。

图7.3.1 塔式起重机布置方案示意图

(1) 单侧布置。当建筑物宽度较小，构件较轻时，可以采用单侧布置方案，起重机回转半径应满足

R≥b+d

式中: b——房屋宽度;

d——房屋外墙面至轨道中心的距离，一般不小于3m。

(2) 双侧布置或环形布置。当建筑物宽度较宽 (b≥17)，或房屋构件重量较大，单侧安装有困难时，可以采用这种布置方案，起重机回转半径应满足

当建筑物的高度超过45m以上时，普通塔式起重机的吊装高度已不能满足要求，可以采用附着式塔式起重机和爬升式塔式起重机。

7.3.2 结构吊装方法

普通多层和高层建筑结构吊装方法分为分件吊装法、综合吊装法两种。

1. 分件吊装法

分件流水吊装法按其流水方式不同，又分为分层分段流水吊装法和分层大流水吊装法。

分层分段流水吊装法就是以一个楼层为一个施工层 (如柱子是两层一节，则以两个楼层为一个施工层)，而将每一个施工层又划分为若干个施工段，以便于构件的吊装、校正、焊接和接头灌浆等工序的流水作业。起重机在每一施工段作数次往返开行，每次开行，吊装该段内某一种构件。施工段的划分，主要取决于建筑物的平面形状和平面尺寸，起重机械的性能及其开行路线，完成各个工序所需的时间和临时固定设备的数量等因素。

图7.3.2是采用塔式起重机跨外U形布置，采用分层分段流水吊装法吊装梁板式框架结构的例子。起重机首先依次吊装第 (一) 施工段中的1～14号柱，吊装完毕后，紧接着进行柱的校正、焊接、接头灌浆等工序。吊装完14号柱之后，回头吊装15～33号主梁和次梁，同时进行各梁的焊接和灌浆等工序。完成第 (一) 施工段的施工再按柱、梁的吊装顺序进行第 (二) 施工段的施工，待第 (一)、(二) 施工段的柱和梁吊装完毕，顺次安装这两个施工段64～75号的楼板，然后如法吊装第 (三)、(四) 两个施工段。一个施工层完成后再往上吊装另一施工层。

图7.3.2 用分层分段流水吊装法吊装楼板结构

1、2、3…-为构件的吊装顺序; (一)、(二)、(三) …施工段编号

分层大流水吊装法是每个施工层不再划分施工段，而按一个楼区组织各工序的流水施工。

分件吊装法是装配式框架结构最常用的方法，其主要的优点是为构件的校正、焊接、接头灌浆等工序留有间隔时间，便于组织流水作业; 易于安排现场预制构件供应和布置;结构吊装时每次吊装同类构件，加快了施工进度。因此，该方法在分层大流水吊装法结构吊装中被广泛采用。

2. 综合吊装法

综合吊装法是以一个节间 (或柱网) 为一个施工段，以房屋的全高为一个施工层来组织各工序的流水。起重机进行吊装时，完成一个施工段内 (全高) 所有构件的吊装后，再进行另一个施工段的吊装。

如图7.3.3所示为采用履带式起重机跨内开行，以节间吊装法吊装两层框架结构的例子。该工程采用两台起重机，Ⅰ号起重机负责吊装C、D跨的构件，首先吊装第一节间1～4号柱 (柱是一节到顶)，随即吊装该节间的第一层5～8号楼层梁，形成框架后，接着吊装9号楼板; 然后吊装第二层10～13号屋面梁和14号屋面板。吊装完第一节间后，起重机后腿一个节间位置，再按相同的顺序吊装第二节间。Ⅱ号起重机负责吊装A、B节间的构件，吊装方法与Ⅰ号起重机的吊装方法相同。

采用综合吊装法，工人在操作过程中上下频繁，劳动强度大; 柱基与柱子连接的接头混凝土未达到设计强度的70%，随即安装梁等构件，结构的稳定性难以保证，现场预制构件的布置和供应较为复杂。所以，综合吊装法在实际工程中很少采用。

图7.3.3 用综合吊装法吊装楼板结构

1、2、3…-Ⅰ号起重机吊装顺序; 1'、2'、3'…Ⅱ号起重机吊装顺序

7.3.3 构件平面布置

多层和高层钢筋混凝土的预制构件，除较长、较重的柱在施工现场预制外，其他构件均在预制厂预制。所以，现场预制构件的平面布置主要解决柱的现场预制和其他预制构件的堆放问题。

柱为现场预制最主要的构件，布置时应优先考虑，按柱与塔式起重机的相对位置不同，柱的布置方式分为以下三种，如图7.3.4所示。

图7.3.4 使用塔式起重机柱的布置方案

①平行布置。即柱身与起重机轨道平行。这种布置方式的优点是，可以将几层高的柱通长预制，以减少预制时所产生的误差。

②斜向布置。即柱身与起重机轨道成一角度，柱子安装时可以按旋转法吊装柱，适用较长的柱子。

③垂直布置。即柱身与起重机轨道相互垂直。该方法，适用于起重机在跨中开行，柱子布置时起吊点应位于起重机的回转半径之内。

如图7.3.5所示，为多层工业厂房柱的平面布置方式，在跨外布置塔式起重机，柱布置在靠近起重机轨道处，梁、板布置在较远处。

如图7.3.6所示，为高层建筑结构平面布置方式，在跨内布置爬升式起重机，所有构件均在预制厂预制，然后运送到工地吊装。除楼板和墙板运送到现场存放外，其余构件另辟转运站，吊装前运送到工地。

7.3.4 结构吊装工艺

1. 装配式框架结构吊装

(1) 柱子的接头型式

柱子的接头型式有榫接头、钢板接头和浆锚接头等。

①榫接头。上节柱的下部带一个小榫，承受施工荷载和在使用过程中传递中心压力，上下节柱各预留钢筋，用剖口焊焊结，然后浇筑混凝土，使上、下节柱连成整体。这种接头的优点是安装、校正方便，施工质量有保证。其缺点是钢筋不易控制位置，二次浇筑混凝土工程量大，模板复杂，接头处易开裂。如图7.3.7 (a) 所示。

图7.3.5 多层工业厂房柱的平面布置方式

塔式起重机; 2—柱子预制位置; 3—梁板堆放处; 4—汽车式起重机; 5—载重汽车; 6—道路

图7.3.6 高层建筑结构平面布置方式

堆放区; 3—楼板堆放区; 4—梁柱堆放区; 5—履带吊; 6—载重汽车; 7—道路

②钢板接头。上、下节柱接头处四周均用钢板包住，且与柱内纵向钢筋焊接，上柱安装校正后，用连接钢板焊接，以传递弯矩。在上、下柱顶端接触平面各埋一块刨平的钢垫板或设一块空心垫板，或不设垫板，直接用灌浆方法填满空隙，使上、下柱端紧密接触以传递柱子的垂直力。这种接头的优点是构造简单，焊接方便，校正、固定快速，在框架结构中应用较多。其缺点是钢材耗用较多，接头加工和焊接工程量大。如图7.3.7 (b)、(c) 所示。(www.xing528.com)

③浆锚接头。下柱顶部预留四个深为350～750mm的锚固孔洞，上柱预留四根长为300～700mm的锚固钢筋，孔径为2.5d～4.0d (d为钢筋直径)。插入上柱之前，先在浆锚孔内灌入M40以上的快凝水泥或微膨胀水泥，在下柱顶面满铺10mm左右厚的砂浆，然后将上柱锚固钢筋插入孔内，使上、下柱连成整体，借助于钢筋的锚固长度来传递弯矩。

浆锚接头适用于截面不小于400mm×400mm，纵筋不多于4根的情况，其缺点是接头质量较难控制。如图7.3.7 (d) 所示。

图7.3.7 柱与柱的接头型式

1—上柱; 2—下柱; 3—榫头; 4—主筋; 5—电焊接头; 6—砂浆或钢板; 7—二次灌浆混凝土8—钢板框; 9-连接钢板; 10-焊缝; 11-定位钢板; 12—钢箍加密; 13—加强的钢筋网片14—浆锚孔; 15—锚固钢筋

(2) 柱与梁的接头型式

柱与梁的接头型式有明牛腿接头、暗牛腿接头、齿槽式接头和现浇整体式接头。如图7.3.8、图7.3.9所示，其中现浇整体式接头应用最多。

现浇整体式接头的施工顺序为，将相邻两跨的梁搁在已固定的下柱上，且将两梁的底部钢筋焊接在一起; 配上附加箍筋后，浇筑混凝土到楼面; 待混凝土强度达10N/mm2即可吊装上节柱，焊接上、下层柱的搭接钢筋; 然后二次浇筑混凝土到上柱的榫头上方，并留下35mm空隙，用细石混凝土嵌补密实。如图7.3.10所示。这种接头整体性好，柱、梁构件制作简单，安装方便，抗震性能好，但工序较多。

(3) 柱子的吊装

多层和高层建筑结构中柱子的起吊方法和单层工业厂房相同。绑扎点的确定当柱长在12m以内时，一般是单点绑扎; 拉长超过12m则用两点绑扎，必要时进行吊装验算。尽量避免三点绑扎或多点绑扎和起吊。

图7.3.8 明牛腿式柱梁接头

—梁; 3—连接钢板; 4—细石混凝土; 5—坡口焊; 6—齿槽

图7.3.9 暗牛腿式柱梁接头

2—梁; 3—坡口焊; 4—钢板焊接; 5—钢板焊接; 6—后浇C40混凝土预留钢管; 9—齿槽; 10—工字钢; 11—梁底钢筋与工字钢焊接; 12—浇注孔

图7.3.10 现浇整体式接头 (单位: mm)

头; 4—梁; 5—梁底锚固钢筋焊接 (8d); 6—上、下柱钢筋焊接 (4d)浇筑柱梁混凝土; 8—二次浇筑上柱接头混凝土

现以现浇整体式接头为例，说明柱子的起吊方法。柱子起吊前，先在柱子上部装好支顶柱子的角钢甲板，供钢管支承连接用; 在柱子下部装好保护根部主筋的钢管三角架，防止柱子起吊时主筋受力而弯曲，如图7.3.11所示。柱子安装就位时，要基本对线和垂直，用两台经纬仪在相互垂直的两根轴线上校正其垂直度，若有偏差应立即纠正。校正无误后，可以将梁、柱间的预埋件和钢筋焊牢，焊接时应等速度对角施焊，防止产生焊接变形。梁、柱接头焊接后，为消除因电焊钢筋收缩不均所产生的误差，应进行第二次校正，校正完毕，浇筑接头混凝土。

图7.3.11 柱起吊示意图

—柱; 2—角钢夹板; 3—吊索; 4—钢管三角架

(4) 梁板吊装

梁板安装前，应在安装面铺设水泥砂浆，梁起吊就位时，要一次起吊就位，避免用撬棍过多撬动，防止柱产生垂直偏移。为防止梁安装和焊接时所造成的积累误差影响柱子的垂直度使梁无法安装，梁安装时应从中间向两端同时进行。梁、柱焊接若为剖口焊，为防止热胀冷缩产生的焊接应力，应合理安排梁端的焊接顺序。

(5) 接头灌浆

接头灌浆要求接头混凝土浇筑密实，不应有混凝土下沉或收缩而产生空隙和裂缝。灌浆前先将构件接头处的混凝土凿毛，用水刷净并湿润，以保证新老混凝土的良好结合。为保证混凝土浇筑质量，接头处的混凝土应采用微膨胀水泥、浇筑水泥或在普通水泥中掺入0.25%铝粉，而且混凝土的强度等级要比柱身提高25%。浇筑混凝土时应分层浇筑，每层间歇10～15min，使前一层混凝土稍微沉实后再浇筑上一层，以减少混凝土的累积收缩量。混凝土浇筑后应加强养护(7d以上)，待混凝土强度达到10N/mm2以上，方可吊装上部构件。

2. 装配式墙板吊装

(1) 装配式墙板的制作

装配式墙板按其材料可以分为振动砖墙板、粉煤灰混凝土墙板、钢筋混凝土墙板、复合材料墙板 (由两种以上材料组成，分别承担承重和保温的功能) 和加气混凝土轻质板材等。按其构造可以分为单一材料板材和复合材料板材。

装配式墙板的制作方法主要分为立模和平模 (包括台座) 两大类。在我国北方地区，天气寒冷，多采用预制蒸汽养护，以实现常年生产。而在我国南方地区，由于平均气温较高，多采用平模台座法，这种方法设备简单，采用自然养护，制作成本较低。

①成组立模法。成组立模是采用在模腔内设置蒸汽管道的6～12片钢立模组成，每片钢立模的两侧设有两个支承轮，模板采用悬挂支承方式支承在吊车梁的轨道上，可以作水平方向的移动和组合。混凝土由浇筑车分层均匀的进行浇筑，每层浇筑厚度大约为50cm左右，混凝土的振捣是利用电动机小车上的电机带动偏心振动器，使模板产生横向振动，达到振实混凝土的目的。模板制品的养护是通过蒸汽加热立模，对墙板混凝土进行干热处理。如图7.3.12所示。

图7.3.12 成组立模法示意图

成组立模法一次投资费用大，但墙板的成型、养护比较方便，制作的墙板两面光滑，适用于制作单一材料的承重内墙板和隔墙板。

②台座法。台座分为冷台座和热台座，冷台座为自然养护，我国南方地区多采用这种台座，并有临时性、半永久性和永久性之分; 热台座是在台座下部和两侧设置蒸汽管道，墙板浇筑后，可以进行覆盖通蒸汽养护。下面主要介绍临时性冷台座的施工方法。

临时性冷台座多设在施工现场，建筑物附近和起重机的起重半径之内，以便脱模后直接进行吊装。临时性冷台座生产墙板构件可以采用单块生产和多块构件重叠生产，由于建筑施工现场用地紧张，所以一般多采用重叠生产。采用重叠生产时台座的生产线，一般应设在建筑物的一侧，宽度可以根据生产台座设置的排放确定，一般为15～20m; 生产线上应包括生产构件所需的台座、构件堆放场地、吊装机械运行路线和运输道路等。生产台座的布置以两排为宜，如果场地不够，也可以将房心地坪作为预制场地，如图7.3.13所示。如果建筑物一侧较大，吊装机械的起重半径较大，也可以设置三排台座或在山墙外侧布置台座。

(2) 装配式墙板的运输和堆放

大型墙板的运输可以采用立运法和平运法，立运法按其运输方式又分为外挂式和内插式两种。外挂式将墙板靠在车架两侧，用开式索具螺旋扣将墙板构件上的吊环与车架拴牢，如图7.3.14所示。内插式是将墙板插放在车架内或简易插放架内，利用车架顶部丝杆或木楔将墙板构件固定，如图7.3.15所示。平运法主要用于运输民用建筑的楼板、屋面板等构件和工业建筑的墙板。采用平运法重叠运输构件时，各层之间必须垫以方木，方木应设在吊点位置，与受力主筋垂直，各层方木应在同一垂直线上。

图7.3.13 重叠生产两条台座生产线示意图

式起重机; 2—建筑物; 3—塔式起重机轨道; 4—两排生产线; 5—运输道路

图7.3.14 外挂式墙板运输示意图 (单位: mm)

1—牵引车; 2—支撑连接装置; 3—支腿; 4—车架

图7.3.15 内插式墙板运输示意图 (单位: mm)

1—牵引车; 2—支撑连接装置; 3—车架; 4—支腿; 5—墙板压紧装置

大型墙板的堆放有堆放法和靠放法。堆放法主要用于墙板的堆放，也可以用于外墙板的装修; 靠放法用于墙板和楼板的堆放。如图7.3.16、图7.3.17所示。

图7.3.16 墙板堆放法示意图 (单位: mm)

杆 (套管φ60，穿管φ50); 2—上横杆 (φ50钢管); 3—走道板4—垫木; 5—水平档木 (φ40); 6—墙板

图7.3.17 墙板靠放法示意图 (单位: mm)

; 2—拉杆 (φ18); 3—下档4—吊钩; 5—隔木; 6—墙板

(3) 墙板的吊装

①墙板的吊装方式。墙板的吊装方式主要有直接吊装法和储存吊装法。

直接吊装法: 由运输工具将墙板按吊装顺序运送到工地，直接在运输车上进行墙板的安装。该方法的优点是可以减少构件的堆放设施，节约用地。其缺点是需要较多的墙板运输车，要有严密的施工组织管理，否则容易造成窝工。

储存吊装法: 将墙板从生产场地按吊装顺序运送到施工现场，储存在起重机的起重半径之内，然后进行安装。储存的数量，民用建筑一般1～2层的构配件，工业建筑视具体情况而定。该方法的优点是吊装前的组织工作简便，可以保证墙板的安装工作连续进行。其缺点是占用场地较多，需要较多的堆放设施。

②墙板的吊装顺序。墙板的安装多采用逐间封闭吊装法。单元式居住建筑，一般采用双间封闭。由于采用逐间闭合，随安装随焊接，施工期间整体性好，临时固定方便。当建筑物较长时，为避免安装时的误差积累，一般从建筑物的中间单元开始安装或从建筑物一端第二开间开始安装，安装时应按先内墙后外墙的施工顺序逐间封闭，以保证施工期间建筑物的整体性。如图7.3.18所示。

图7.3.18 逐间封闭墙板的吊装顺序

3，…—墙板的安装顺序; Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，…—逐间封闭安装顺序