高层建筑施工全册配套最完整精品课件1.ppt

1、高层建筑施工全册配套最完整高层建筑施工全册配套最完整 精品课件精品课件1 一、课程的任务及主要内容； 熟悉高层建筑施工的施工技术。 高层建筑施工高层建筑施工 二、重大工程事故分析二、重大工程事故分析 1987-1997年，全国共发生重大工程事故233起， 主要原因有： (1)参与建设各方不负责任 (2) 技术措施不到位 (一) 、綦江县虹桥綦江县虹桥: 跨江人行桥，桥长140M， 宽6M，1994年11月动工，1996年2月15日 投入使用，1999年1月4日下午整体垮塌造 成20多名武警及15名无辜群众重大伤亡， 直接原因： 设计方面也存在一定的质量问题，但主 要是施工单位存在十分严重的结构

2、安全 方面的问题： （1）吊索锁锚方法错误; （2）主拱钢管工厂对焊接头质量低 劣; （3)主拱钢管混凝土达不到设计要 求，局部有漏灌及空洞，主拱肋板 处甚至出现1米多长空洞. (二) 、 武汉市1栋18层住宅楼 95年1 月桩基施工，4月桩基完工，9月主体封 顶。装饰竣工时，12月3日发现向东北 方向倾斜470MM，注水抢救纠偏，12 月21日向西北方向倾斜2880MM，终因 桩基质量不好,群桩失稳而爆破拆除。 以上重大工程事故在建筑界反响强烈， 四川虹桥四川虹桥是建国以来首次公开追究工程 肇事者的法律责任，其意义深远，特别 是此案引出的以县委为首的工程层层转工程层层转 包，行业管理混乱，长

3、官意识，行政干包，行业管理混乱，长官意识，行政干 预，送礼受贿预，送礼受贿等一系列深层次问题，并 把它首次暴露在电视屏幕上，受到全世 界的关注，许多责任者被绳之以法绳之以法. 因此，我们必须从现在作起：工程质量 高于一切！学好施工技术和管理等相关知识， 明确建设工程主体各方的责任，做到人人守 法，确保工程质量，确保人民生命财产的安 全！ 2007年月日时分许，正在 拆架的湖南省湘西土家族苗族自治州凤凰县 堤溪大桥发生坍塌事故，截至月日 时施工的名人员中，人生还，其中 受伤人人死亡，人失踪 凤凰县堤溪大桥 凤凰县堤溪大桥 凤凰县堤溪大桥 凤凰县堤溪大桥 2009年6月27日5点30分左右，上海闵

4、行区莲花南路、 罗阳路口西侧，一在建13层楼盘工地“莲花河畔景苑 发生楼体倒覆事件，造成一名工人死亡。 。 911事件： 2001年9月11日，四架民航客机在美国的上 空飞翔，然而这四架飞机却被劫机犯无声无 息地劫持。当美国人刚刚准备开始一天的工 作之时，纽约世贸中心，连续发生撞机事 件，世贸中心的摩天大楼，轰然倒塌，化为 一片废墟，造成了3000多人丧生。 纽约世贸中心是由两座并立的塔式摩天楼 及四栋七层建筑组成，建成于19691973 年。两座塔式大楼均为110层，另加地下室 7层，地面以上建筑高度为411米（1350英 尺）。两座高塔的建筑面积达120万平方 米，建筑总造价为7.5亿美元

5、； 在地下室部分设有地下铁道车站和商 场，并有四层汽车库，可停车2000辆。 每座大厦共设有电梯108部，其中快速 电梯23部，每分钟速度达到486.5米； 这两座建筑可供5万人办公，并可 接待9万来客。 纽约世贸中心 纽约 世贸 中心 被两 加飞 机冲 撞起 火 纽 约 世 贸 中 心 开 始 坍 塌 三三. .课程的特点、学习方法及要求课程的特点、学习方法及要求 1.1.课程特点课程特点应用科学 （1）综合性强综合性强：与许多专业课、专业基础课 （房屋建筑学、土木工程施工、建筑材料、钢结构、 地基与基础、钢筋混凝土结构、建筑测量、工 程管理、工程经济）联系密切； （2）实践性强实践性强：经

6、验、操作、技术； (3) 趣味性差：趣味性差：施工工艺原理，施工技术； 2.2.学习方法学习方法 课堂教学、习题、动画、摄像、照片等结合 经验：经验： 理解为本 抓住重点 重复巩固 融会贯通 3. 3. 要求要求 1）因知识容量大、讲授密度高，上课 要精神集中，记笔记，切勿迟到、旷 课，上课点名、抽查； 2) 按时、认真、独立完成作业，试卷 让我们一起共同努力学好这门让我们一起共同努力学好这门 课！课！ 第第1 章章 高层建筑施工绪高层建筑施工绪 论论 高层建筑的定义：高层建筑的定义： 民用建筑设计通则民用建筑设计通则（JGJ137-87): 10以上的住宅及总高度超过24m的公共建 筑及综合

7、建筑。 高层建筑的定义高层建筑的定义 1972 国际高层建筑会议 第一类高层建筑:916层(最高到50m); 第二类高层建筑:1725层(最高到75m); 第三类高层建筑:2640层(最高到100m); 超高层建筑: 40层以上(高度100m以上)。 高层建筑的发展高层建筑的发展 我国古代我国古代:高塔 砖砌或木制的筒体结构 高层框架结构 国外古代国外古代:砖石承重结构 壁厚,使用空间小. 近代高层建筑近代高层建筑:框架结构(钢、钢筋混凝土) 剪力墙、钢支撑、筒体 建国后，国内高层建筑逐渐增高建国后，国内高层建筑逐渐增高： 深圳帝王大厦(81层，高325m) ； 上海金茂大厦(88层，高421

8、m)； 上海环球金融中心上海环球金融中心(101层、高492 ,2008年8 月) 原因原因： 城市工业和商业的发展，城市人口的猛 增，建设用地的紧张，促使建筑向高空发展； 高层建筑的建成，依靠结构、材料、施 工、机具、组织管理等方面的技术。 上海环球金融中心简介上海环球金融中心简介: 2008年8月27日19时30分，共101层、高492 米的上海环球金融中心上海环球金融中心景观灯光开始全面调试， 喜迎8月30日开业迎客; 是（2008年） “最高使用楼层高度”和 “最高楼顶高度最高楼顶高度”两项中位居全球第一。 上上 海海 环环 球球 金金 融融 中中 心心 金茂大厦金茂大厦 高层建筑施工

9、技术发展和现状之一高层建筑施工技术发展和现状之一 基础工程施工技术的发展基础工程施工技术的发展 桩基技术桩基技术混凝土灌注桩，能适用于任何 土层、承载力大、施工对环境影响小，因而发展 最快； 常用的挡土结构常用的挡土结构: 灌注桩、钢板桩、土钉支护及地下连续 墙等； 在深基坑施工降低地下水位方面，注意到因 降水而引起附近地面严重沉降的问题，以及防止 措施。 高层建筑施工技术发展和现状之二高层建筑施工技术发展和现状之二 模板工程施工技术的进步模板工程施工技术的进步 发展趋势发展趋势： 20 世纪70 年代末的组合小钢模组合小钢模 ； 20 世纪70 年代中期全钢大模中期全钢大模； 高耸构筑物施工

10、的滑动模板工艺滑动模板工艺： 滑动模板的适应范围：滑动模板的适应范围： 高层房屋建筑施工剪力墙、框架和筒体结构 施工； 滑动模板特点：滑动模板特点： 一次能浇筑一个楼层墙体混凝土； 可以随楼层升高而连续爬升，不需要每层拆卸和拼 装模板； 滑动模板应用实例：滑动模板应用实例： 金茂大厦的核心筒体，最快达到2天1层。 高层建筑施工技术发展和现状之三高层建筑施工技术发展和现状之三 粗钢筋连接方法粗钢筋连接方法 传统方法传统方法： 帮条焊、搭接焊； 2020世纪世纪8080年代初期年代初期： 电渣压力焊、气压焊； 2020世纪世纪8080年代中期年代中期： 径向套筒挤压连接和轴向套筒挤压连接； 20

11、世纪世纪90 年代后期年代后期： 镦粗锥螺纹接头和镦粗直螺纹接头。 高层建筑施工技术发展和现状之四高层建筑施工技术发展和现状之四 混凝土工程施工技术的发展混凝土工程施工技术的发展 混凝土外加剂混凝土外加剂已成为现代混凝土材料和技术 中不可缺少的部分； 在高层建筑的大体积基础混凝土大体积基础混凝土中，已广 泛使用了缓凝剂缓凝剂； 在高层建筑混凝土结构施工中，已广泛采 用了各种高效减水剂高效减水剂配制高强混凝土和高流动性 混凝土。 高强混凝土高强混凝土和和 高性能混凝土高性能混凝土的应用的应用 高强混凝土已达C70和C80； 大模板工艺的大模板工艺的“内浇外预内浇外预”，预制外墙板 装饰混凝土有花

12、纹、线条或有面砖； 大模板表面铺贴花饰图案衬模大模板表面铺贴花饰图案衬模，亦可一 次浇筑出带有装饰线条的混凝土墙体，只需表 面涂刷外墙涂料即可。 高层建筑施工技术发展和现状之五高层建筑施工技术发展和现状之五 高效钢筋和现代化预应力技术的应用高效钢筋和现代化预应力技术的应用 研制开发了400MPa 的新的新级钢筋级钢筋，比原来 370MPa的级钢筋性能优良； 预应力混凝土技术方面，高强度低松弛钢绞高强度低松弛钢绞 线的强度线的强度已达到国际先进水平(1860MPa)。 高层建筑施工技术发展和现状之六高层建筑施工技术发展和现状之六 脚手架技术的进步脚手架技术的进步 发展历史：发展历史： 竹木脚手架

13、、 钢管脚手架、 扣件式、 门架式、 碗扣式等的多种新型脚手架； 爬架，由于它能沿着建筑物攀升和下降，不 受建筑物高度的限制。 高层建筑施工技术发展和现状之七高层建筑施工技术发展和现状之七 防水工程施工技术水平的发展防水工程施工技术水平的发展 高层建筑的屋面、楼层和基础地下室防水工防水工 程程，从热作业热作业逐步向冷作业冷作业发展； 在地下位较深的工程中，广泛采用：在地下位较深的工程中，广泛采用： 在混凝土中混凝土中加UEA 等膨胀剂的做法； 在密实自防水混凝土外侧涂刷聚氨酯聚氨酯； 重要工程的屋面和地下工程都实行多道重要工程的屋面和地下工程都实行多道 设防的防水措施设防的防水措施： 材料防水

14、； 自防水； 构造防水。 高层建筑施工技术发展和现状之八高层建筑施工技术发展和现状之八 施工机械化水平的提高施工机械化水平的提高 塔吊的形式基本上可分为两种塔吊的形式基本上可分为两种： 内爬塔； 外立塔。 外立塔外立塔： 在高度较低(40m 左右)时可以行走，超高后 就必须与建筑物拉结固定； 内爬塔：内爬塔： 随建筑物升高，且造价低，高度不限，但 是拆塔难度较大。 高层建筑施工技术发展和现状之九高层建筑施工技术发展和现状之九 其他相关技术的水平其他相关技术的水平 采用激光技术：采用激光技术： 作导向对中测量，使施工的精确度 得以提高； 连接安装技术日益成熟：连接安装技术日益成熟： 高强螺栓联接

15、； 焊接； 螺柱焊； 自攻螺纹联接； 采用集群千斤顶同步整体提升采用集群千斤顶同步整体提升： 如： 北京西站北站房跨度45m 的钢门 楼，总重1818t，采用16 台200t 千斤 顶和8 台40t 穿心式液压千斤顶，通过 336 根15.2mm 钢绞线，用计算机同步计算机同步 控制整体提升到43.5m 的设计位置； 计算机技术的广泛应用：计算机技术的广泛应用： 单项专业软件的编制水平也大大提高单项专业软件的编制水平也大大提高， 工程预算、工程成本计算； 土石方工程量计算； 混凝土配合比设计； 深基坑挡土支护、结构施工方案决策； 大体积混凝土施工温控； 成本控制； 编制施工网络进度计划； 编制

16、预算和投招标书等。 智能化、自动化程度日益提高：智能化、自动化程度日益提高： 消防系统的喷淋和报警、室内空调温度 能自动控制外； 在通信、保卫及办公等方面都增加了许 多自控设备和综合布线等 。 当定位依据是原有建当定位依据是原有建(构构)筑物时，要会筑物时，要会 同建设单位和设计单位到现场，对定位依据同建设单位和设计单位到现场，对定位依据 的建的建(构构)筑物的边、角、中线、标高等具体筑物的边、角、中线、标高等具体 位置，进行明确的指定和确认，必要时进行位置，进行明确的指定和确认，必要时进行 拍照，以便查证和存档拍照，以便查证和存档 . 当定位依据是规划红线、道路中心线或当定位依据是规划红线、

17、道路中心线或 测量控制点时，在同建设单位和设计单位在测量控制点时，在同建设单位和设计单位在 现场当面交桩后，要根据各点的坐标值、标现场当面交桩后，要根据各点的坐标值、标 高值校算其间距、夹角和高差，并实地校测高值校算其间距、夹角和高差，并实地校测 各桩位是否正确，若有不符，应请建设单位各桩位是否正确，若有不符，应请建设单位 妥善处理。妥善处理。 如图如图1.1所示，所示，ABCD为原有建筑物，为原有建筑物， MNQP为新建高层建筑，为新建高层建筑，M N Q P 为该高层为该高层 建筑的矩形控制网建筑的矩形控制网(在基槽外，作为开挖后在各在基槽外，作为开挖后在各 施工层上恢复中线或轴线的依据施

18、工层上恢复中线或轴线的依据)。 根据原有建根据原有建(构构)筑物定位，常用的方法有筑物定位，常用的方法有 三种：延长线法、平行线法、直角坐标法。三种：延长线法、平行线法、直角坐标法。 而由于定位条件的不同，各种方法又可分而由于定位条件的不同，各种方法又可分 成两类情况：一类情况是如图成两类情况：一类情况是如图1.1(a)类，它是类，它是 仅以一栋原有建筑物的位置和方向为准，用各仅以一栋原有建筑物的位置和方向为准，用各 (a)图中所示的图中所示的y、x值确定新建高层建筑物位置；值确定新建高层建筑物位置； 另一类情况则是以一栋原有建筑物的位置和方另一类情况则是以一栋原有建筑物的位置和方 向为主，再

19、加另外的定位条件，如各向为主，再加另外的定位条件，如各(b)图中图中G 为现场中的一个固定点，为现场中的一个固定点，G至新建高层建筑物至新建高层建筑物 的距离的距离y、x是定位的另一个条件。是定位的另一个条件。 (a)(b)(b)(a)(a) (b) 图1.1 根据原有建筑物定位 1.1.延长线法延长线法 如图1.1(1)所示，是先根据AB边，定出其平行线A B ；安置 经纬仪在B ，后视A ，用正倒镜法延长A B 直线至M ；若为 图(a)情况，则再延长至N ，移经纬仪在M 和N 上，定出P 和Q， 最后校测各对边长和对角线长；若为图(b)情况，则应先测出G点 至BD边的垂距yG，才可以确定

20、M 和N 位置。一般可将经纬仪安 置在BD边的延长点B ，以A 为后视，测出A B G，用钢尺量 出B G的距离，则yG=B Gsin (A B G90)。 2. 平行线法平行线法 如图1.1(2)，是先根据CD边，定出其平行线C D 。若为图(a) 情况，新建高层建筑物的定位条件是其西侧与原有建筑物西侧同 在一直线上，两建筑物南北净间距为x。则由C D可直接测出 M N Q P 矩形控制网；若为图(b)情况，则应先由C D 测出G点 至CD边的垂距和G点至AC延长线的垂距，才可以确定M 和N 位 置，具体测法基本同前. 3.直角坐标法 如图1.1(3)，是先根据CD边，定出其平行 线C D

21、。若为图(a)情况，则可按图示定位 条件，由C D 直接测出M N Q P 矩形控制 网；若为图(b)情况，则应先测出G点至BD延 长线和CD延长线的垂距和，然后即可确定M 和N 位置。 常用的定位方法有以下四种 1 直角坐标直角坐标 法法 2 极坐标法极坐标法 3 交会法交会法 4 综合法综合法 1.直角坐标法 如图1.2为某饭店定位情况。它是由城市规 划部门给定的广场中心正点起，沿道路中心线 向西量y=123.300 m定S点，然后由S点逆时针 转90定出建筑群的纵向主轴线X轴，由 S点起向北沿X轴量x=84.200 m，定出建筑群 的纵轴(X)与横轴(Y)的交点O。 图图1.2 某饭店直

22、角坐标法定位图某饭店直角坐标法定位图(单位：单位：m) 2. 极坐标法 如图1.3为五幢25层运动员公寓，14号楼的西南角正布置在半 径R=186.000 m的圆弧形地下车库的外缘。定位时可将经纬仪安置 在圆心O点上，用00000后视A点后，按15号点的设计极坐 标数据(极角、极距)，由A点起依次定出各幢塔楼的西南角点1、2、 3 、 4、5，并实量各点间距作为校核。 图图1.3 建筑物极坐标法定位图建筑物极坐标法定位图 b bb 3. 交会法 如图1.4为某重要路口北侧折线形高层建筑MNQP，其两侧均为平 行道路中心线，间距为d。定位时，先在规划部门给出的道路中心 线上定出1、2、3、4点，

23、并根据d值定出各垂线上的1 、2 、3 、4 点，然后由1 2 与4 3 两方向线交会定出S 点，最后由S 点和建筑 物四廓尺寸定出矩形控制网M S N Q R P 。 图图1.4 建筑物交会法定位图建筑物交会法定位图 b bb 4. 综合法 以图1.5某小区高层MNQP为例，其定位条件是：M点正落在AB规 划红线上，MN平行BC规划红线，且距G为8.000 m。为了定位，首 先要确定MN相对于BC边的位置。因此，先在B点上安置经纬仪，测 出ABC和GBC，并量出BG间距；算出MN至BC的垂直距离 MM1=8.000 mBGsin GBC和M1B=MMlcot(1800000ABC)。 当求出

24、MMl和M1B后，以BC边为准，用直角坐标法、极坐标法或 交会法等测定矩形控制网M N Q P ，并用所给定位条件进行检测。 图图1.5 建筑物综合法定位图建筑物综合法定位图(单位：单位：m) b bb 基础验线时的允许偏差如下 : 长度L30 m，允许偏差5 mm。 30 mL60 m，允许偏差10 mm。 60 mL90 m，允许偏差15 mm。 90 mL，允许偏差20 mm。 轴线的对角线尺寸的允许偏差应为边长偏差的倍；外扩轴线夹角 的允许偏差应为1。 工程测量规范(GB 500261993)之7.3.5条专门对于建筑物施工 放线作出了精度要求(表1-1)；施工测量应符合表1-1关于中

25、误差的限 值，并可方便地应用高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 32002 ，J 1862002)关于测量允许偏差检查、验收测量成果。工程测量 规范(GB 500261993)条文说明指出：“目前，我国高层建筑施工 放样的精度要求尚无统一规定”，这可以理解为该状况为GB 50026 1193的7.3.5条出现之前的状况。 表表1-1 建筑物施工放样的主要技术要求建筑物施工放样的主要技术要求 建筑物结构特征 测距相对中误 差 测角中误差() 在测站上测定高 差中误差(mm) 根据起始 水平面在 施工水平 面上测定 高程中误 差(mm) 竖向传递 轴线点中 误差(mm) 金属结构、装配式钢筋混 凝

26、土结构、建筑物高度 100120m或跨度3036m 1/20 0005164 15层房屋、建筑物高度 60100m或跨度1830m 1/10 00010253 515层房屋、建筑物高度 1560m或跨度618m 1/5 000202.542.5 5层房屋、建筑物高度15m 或跨度6m以下 1/3 00030332 木结构、工业管线或公路 铁路专用线 1/2 000305- 土工竖向整平1/1 0004510- 注：1. 对于具有两种以上特征的建筑物，应取要求高的中误差值； 2. 特殊要求的工程项目，应根据设计对限差的要求，确定其放样精度。 1. 高层建筑标高测量的允许误差 层间标高测量偏差不应

27、超过3 mm，建 筑全高(H)测量偏差不应大于： (1) H30 m，5 mm； (2) 30 mH60 m，10 mm； (3) 60 mH90 m，15 mm； (4) 90 mH120 m，20 mm； (5) 120 mH150 m，25 mm； (6) 150 mH，30 mm。 通常，测量允许误差等于2倍测量中误差。 建筑物标高误差由测量误差、施工误差组 成，而建筑物标高误差的允许值，可查相 关结构施工规范。 为控制基础和0.000以下各层的标高，在基础开挖过程中， 应在基坑四周的护坡钢板桩或混凝土桩(选其侧面竖直且规正者) 上各涂一条宽10 cm的竖向白漆带。用水准仪根据附近栋号

28、的水 准点或0.000水平线，测出各白漆带上顶的标高；然后用钢尺 在白漆带上量出0.000以下，各负()整米数的水平线；最后， 将水准仪安置在基坑内，校测四周护坡桩上各白漆带底部同一标 高的水平线，当误差在5 mm以内时，则认为合格。在施测基础 标高时，应后视两条白漆带上的水平线以作校核。 引测步骤引测步骤: (1)先用水准仪根据二个栋号水准点或0.000水平线，在各向上引测处 准确地测出相同的起始标高线(一般多测+1.000 m标高线) . (2) 用钢尺沿铅直方向，向上量至施工层，并画出正米数的水平线各 层的标高线均应由各处的起始标高线向上直接量取。 (3) 将水准仪安置到施工层，校测由下

29、面传递上来的各水平线，误差 应在6 mm以内。在各层抄平时，应后视两条水平线以作校核。 为了提高竖向传递标高的精度，近些年 来使用全站仪加弯管目镜，直接测得较长 竖向高差，取得良好的效果。如图1.6所示. 图图1.6 全站仪传递标高的原理图全站仪传递标高的原理图 (1) 观测时尽量做到前后视线等长。 (2) 由0.000水平线向下或向上量高差时， 所用钢尺应经过检定，量高差时尺身应铅 直并用标准拉力，同时要进行尺长和温度 改正(钢结构不加温度改正)。 (3) 采用预制构件的高层结构施工时，要注意每层的高差 不要超限，同时更要注意控制各层的标高，防止偏差积 累使建筑物总高度偏差超限。 (4) 为

30、保证竣工时0.000和各层标高的正 确性，应请建设单位和设计单位明确：在 测定0.000水平线和基础施工时，如何对 待地基开挖后的回弹与整个建筑在施工期 间的下沉影响；在钢结构工程中，钢柱负 荷后对层高的影响。不少高层建筑在基础 施工中将总下沉量在基础垫层的设计标高 中预留出来，取得了较好的效果。 当高层建筑施工到0.000后，随着结构的升高，要将首层 轴线逐层向上投测，用以作为各层放线和结构竖向控制的依据 。其中，以建筑物外廓轴线和控制电梯井轴线的投测更为重要。 以下轴向应向上投测: (1)建筑物外廓轴线； (2)伸缩缝、沉降缝两侧轴线； (3)电梯间、楼梯间两侧轴线； (4)单元、施工流水

31、段分界轴线。 高层建筑轴线的竖向投测，常采用下列两类方法： (1) 外控法 (2) 内控法； 另外还可用内外控综合法。 1. 高层建筑竖向投测允许偏差 (正倒镜投点间距；引自高层建筑混凝土结构技 术规程 (JGJ 32002，J 1862002) 层间竖向测量偏差不应超过3 mm，建筑全高(H) 竖向测量偏 差不应大于： (1)H30 m，5 mm； (2) 30 mH60 m，10 mm； (3) 60 mH90 m，15 mm； (4) 90 mH120 m，20 mm； (5) 120 mH150 m，25 mm； (6) 150 m1m； 设临界深度在坑外地下水位以下设临界深度在坑外地

32、下水位以下x x(m)(m)，则，则 (18118.5x )tan2(4515/2)- 212tan(45-15/2) =10.6+10.9x-18.4=0 x=0.7m 湖北工业大学土木与建筑学院 地面下深度z0.7m 处土所产生的主动土压力 eaik(jhj )Kai-2ciKai1/2) = 181.0+18.5(z1)tan2(45-15/2) -212tan(45-15/2) =10.9z18.7 地面超载所产生的主动土压力： 坑外深度1.0m 以上: qKai=10tan2(45-8/2)=7.6kPa； 坑外深度1.0m下: qKai=10tan2(45- 15/2) =5.9k

33、Pa。 坑内坑底下深度y 处被动土压力： epik(j hj+q）Kpi+2ciKpi1/2 =(18.5y)tan2(450+15/2)+212tan (450+15/2) =31.4y+31.3 kPa 支护结构的荷载标准值分布如图2.10 所示, (2) 求反弯点位置(设反弯点在坑内坑底下深度 y0处) 31.4y0 +31.3=10.9z18.7+5.9， z=y0+8(有图示几何关系得出）， 解得： y0=2.1 m。 湖北工业大学土木与建筑学院 湖北工业大学土木与建筑学院 (3) 由简支梁得锚杆水平力标准值Ha1k、简支梁 另一支座反力标准值Pd1k 如下(实质：所有力对 反弯点的

34、合弯距等于零）。 (2.1+83)Ha1k+1/2(31.42.1)2.11/3 2.1+31.32.11/22.1 =1/2(10.92.1+68.5)(2.1+810.7)1 /3(2.1+810.7)+7.61(80.5+2.1)+5. 9(7+2.1)1/2(7+2.1) 得出方程： 7.1Ha1k+117.5=1074.7+73.0+244.3 解得： Ha1k=179.5 kN/m 湖北工业大学土木与建筑学院 （计算实质：所有的水平合力为零） Pd1k=1/2(10.92.1+68.5)(2.1+810.7) +7.61+5.9(7+2.1)1/2(31.42.1) 2.131.3

35、2.1186.0(P35倒数第4行书本上 错，应为179.5)=130.7 kN/m (4) (4) 求桩的设计嵌入深度求桩的设计嵌入深度D D。( (实质：实质：PdlkPdlk和和挡土桩前土压力合 力对桩底的弯距为0） 设反弯点距挡土桩底tn，tn=y2.1；挡土桩前土压力合力作用 点距挡土桩底b=tn/3，则(31.4y+31.3)(10.9y+68.5) tn/2tn/3= Pd1ktn 即：20.5tn2+5.8tn942.0=0 tn =6.6mD =Dmin=1.3(2.1+6.6)=11.3m 湖北工业大学土木与建筑学院 (5) 求桩的设计弯矩Mmax。 反弯点位置不变，荷载采

36、用设计值。 求锚杆水平力设计值Ha1：(荷载分项系数：分布 荷载1.4，集中荷载1.2) (2.1+83)Ha1+1/2(31.42.1)1.22.11 /32.1+31.32.11/22.11.2 =1/2(10.92.1+68.5) 1.2(2.1+810.7)1/3(2.1+810. 7)+7.61.41(80.5+2.1)+5.91.4(7+ 2.1)1/2(7+2.1) Ha1=224.3kN/m 设剪力为0的点距地面x1(m)，8x11.7： 湖北工业大学土木与建筑学院 Ha1=1/2(10.9x118.7)1.2(x11 0.7)+7.61.41+5.91.4(x11) 6.54

37、x1214.08x1210.62=0 解得解得：x1=6.9m 湖北工业大学土木与建筑学院 Mmax=Ha1(x13)1/2(10.9 x118.7) 1.2(x110.7)1/3(x110.7) 7.61.41(x10.5)5.91.4(x1 1)1/2(x11)=357.3(kNm/m) 湖北工业大学土木与建筑学院 课堂作业： 将该题当中的地下水位以上=18kN/m3 改为kN/m3，其他条件不变，重新计算该题 湖北工业大学土木与建筑学院 1. 1. 极限平衡法极限平衡法 定义定义： 假设基坑外侧土体处于主动极限平衡状态，基 坑内侧土体处于被动极限平衡状态，桩在水、土 压力等侧向荷载作用下

38、满足平衡条件； 常用的方法：静力平衡法常用的方法：静力平衡法和等值梁法等值梁法； 静力平衡法和等值梁法计算支护结构内力时假 设： (1) 施工自上而下； (2) 上部锚杆内力在开挖下部土时不变； (3) 立柱在锚杆处为不动点。 湖北工业大学土木与建筑学院 1) 静力平衡法计算悬臂式支护结构静力平衡法计算悬臂式支护结构 悬臂式支护桩主要靠插入土内深度形成嵌固 端，以平衡上部土压力、水压力及地面荷载形成 的侧压力； 静力平衡法假设静力平衡法假设： 支护桩在侧向荷载作用下可以产生向坑内移动 的足够的位移，使基坑内外两侧的土体达到极限 平衡状态。悬臂桩在主动土压力作用下，绕支护 桩上某一点转动，形成在

39、基坑开挖深度范围外侧 的主动区及在插入深度区内的被动区，如图2.5 所示： 湖北工业大学土木与建筑学院 湖北工业大学土木与建筑学院 在插入深度达到旋转点以下部分的作用以一个单 力Rc 代替，在满足绕桩脚C 点H 0，M c 0 的条件，求得悬臂桩所需的极限嵌固深度 ； 支护桩的设计长度L 按下式计算： L=h+x+Kt 式中：h基坑深度； x坑底至桩上土压力为零点的距离； K经验系数，H.Blum 建议K1.2。 湖北工业大学土木与建筑学院 注意：由图 所示的计算简 图即可求得桩 身各截面的内 力，最大弯矩 的位置在基坑 底面以下，可 根据剪力为零 的条件确定 湖北工业大学土木与建筑学院 2)

40、 静力平衡法计算锚撑挡土结构静力平衡法计算锚撑挡土结构 适合条件：适合条件： 挡土结构入土深度较小或坡脚土体较软 弱时，可视挡土结构下端为自由端； 计算内容：计算内容： 用静力平衡法计算插入深度插入深度、内力内力(如 图2.7 所示)。 湖北工业大学土木与建筑学院 湖北工业大学土木与建筑学院 锚杆水平分力可按下式计算： Haj = Eaj Epj 式中：Haj第j 层锚杆水平分力设计值(kN)； Hai第i 层锚杆水平分力设计值(kN)； Eaj挡墙后主动土压力合力设计值(kN) Epj坡脚地面以下挡墙前被动土压力合 力设计值(立柱在坡脚地面以下岩土层内的被动 侧向压力) (kN)； 1 1

41、j i aiH 湖北工业大学土木与建筑学院 最小入土深度Dmin 可按下式计算确定： EpK b- EpKan- =0（实质：所有的力对HanK作用点的弯距和为零） 式中：（注意：书中公式an丢了） EaK挡墙后主动土压力合力标准值(kN) EpK挡墙前被动土压力合力标准值(kN)； HaiK第i 层锚杆水平合力标准值(kN)； anEaK 作用点到HanK 作用点的距离(m)； bEpK 作用点到HanK 作用点的距离(m)； anHaiK 作用点到HanK 作用点的距离(m) aH ai n i ai 1 湖北工业大学土木与建筑学院 立柱入土深度可按下式计算：立柱入土深度可按下式计算： D

42、= Dmin 式中：D立柱入土深度(m)； 增大系数，对一、二、三级边坡分别 为1.5、1.4、1.3； Dmin挡墙最低一排锚杆设置后，开挖 高度为边坡高度时立柱的最小入土深度(m)。 湖北工业大学土木与建筑学院 3) 等值梁法计算锚撑挡土结构等值梁法计算锚撑挡土结构 适合条件适合条件： 挡土结构入土深度较大或为岩层或坡脚土体 较坚硬时，可视立柱下端为固定端，用等值梁 法计算插入深度、内力； 对单支点支护桩，如下图所示： 湖北工业大学土木与建筑学院 在BC 段中弯矩 图的反弯点D 处 切断，并在D 处 设置支点形成AD 梁，则AD 梁的 弯矩将保持不变； 因此AD 梁即为 AC 梁上AD 段

43、的 等值梁； 湖北工业大学土木与建筑学院 反弯点的位置：反弯点的位置： 与基坑底面下土压力等于零的位置相近，因此应用 等值梁法计算时常以土压力为零土压力为零的位置代替，如上图示； 等值梁法计算单支点支护桩的步骤：等值梁法计算单支点支护桩的步骤： 第一步：第一步： 求得土压力为零点的D 点的位置，得等值梁AD，求得 简支梁AD 的支座反力TA 及Pd； 第二步：求得第二步：求得x 值值 将DC 段视为一简支梁，下部嵌固作用以一个单力Rc 代 替，由图2.8(b)按Pd 对C 点的力矩等于DC 段上作用的 土压力对C 点的力矩的条件求得x 值， 第三步：第三步：临界插入深度t0见上图。 湖北工业大

44、学土木与建筑学院 湖北工业大学土木与建筑学院 计算坡脚地面以下立柱反弯点到坡脚地面的距计算坡脚地面以下立柱反弯点到坡脚地面的距 离离Yj ： eaKepK=0 式中： eaK挡墙后主动土压力标准值（kN/m)； epK挡墙前被动土压力标准值(kN/m)。 计算第计算第j 层锚杆的水平分力层锚杆的水平分力： （实质：所有的力对反弯点的弯距和为零） Haj=(Eajaj- )/aaj 式中：ajEaj 作用点到反弯点的距离(m)； aajHaj 作用点到反弯点的距离(m)； aaiHai 作用点到反弯点的距离(m)。 aH ai n i ai 1 aH ai n i ai 1 湖北工业大学土木与建

45、筑学院 计算第计算第j 层锚杆的水平分力层锚杆的水平分力Haj： 由j=1，2，3，j1 等逐步计算而得(相应求 j1 次Yj)；当求Haj 时假设1j1 层锚杆的水平 分力不变。 计算最小入土深度计算最小入土深度Dmin ： j=n 时，Yj=Yn，等值梁在反弯点处的支点力为 Eak- 与单支点支护桩求临界插入深度t0 相 同的原理，可求立柱的最小入土深度Dmin n i aikH 1 湖北工业大学土木与建筑学院 Dmin= Yn+tn tn=EpKb/(Eak- ) 式中：bEpK 作用点到反弯点的距离(m)。 n i aikH 1 湖北工业大学土木与建筑学院 立柱的内力计算：立柱的内力计

46、算： 可根据锚固力和作用于支护结构上的侧压 力按常规方法计算： 方法方法1:计算挡墙后侧向压力时，在坡脚 地面以上部分计算宽度应取立柱间的水平 间距； 方法方法2:在坡脚地面以下部分计算宽度对 桩应0.9(1.5D+0.5)(其中D 为桩直径)。 湖北工业大学土木与建筑学院 【例2.2】 基坑深8 m，坑外地下水在地面 下1 m，坑内地下水在坑底面，坑边满布地 面超载q=10kN/m2。地下水位以上=18 kN/m3，不固结不排水抗剪强度指标c=10 kPa，? =8；地下水位以下 sat =18.5 kN/m3，不固结不排水抗剪强度指标c=12 kPa，? =15，锚杆位于地面下3 m，用等

47、 值梁法求桩的设计嵌入深度D、Mmax。 湖北工业大学土木与建筑学院 解 (1) 采用水土合算法的荷载。 坑外地下水位以上主动土压力： 令 eaik（j hj)Kai-2ci Kai1/2) = (18h0 ) tan (45- 8/2)-210tan (45-8/2) =13.6h0-17.4= 0 得h0=1.3 m1 m； 设临界深度在坑外地下水位以下x(m)，则 (18 1.0+18.5x) tan2(45-15/2)-212tan(45- 15/2)=10.6+10.9x-18.4= 0, x=0.7 m 湖北工业大学土木与建筑学院 地面下深度z 0.7m 处土所产生的主动土压力：

48、eaik（j hj )Kai-2ci Kai1/2) 1 =18 1.0+ 18.5(z1)tan2 (45- 15/2) -2 12 tan (45-15/2) =0.3+10.9z18.4 =10.9z18.7 kPa 湖北工业大学土木与建筑学院 地面超载所产生的主动土压力：坑外深度1.0 m 以上，qKai=10 tan2 (45 - 8/2) =7.6 kPa； 坑外深度1.0 m 下，qKai=10 tan2 (45 - 15/2) =5.9 kPa； 坑内坑底下深度y 处被动土压力： epik（j hj +q）Kpi+2ci Kpi1/2) =(18.5 y)tan2 (45+15

49、/2)+ 2 12tan (45+15/2) =31.4y+31.3 kPa 支护结构的荷载标准值分布如图2.10 所示 湖北工业大学土木与建筑学院 (2) 求反弯点位置(设反弯点在坑内坑底下深度y 0 处)。 31.4 0 y +31.3=10.9z18.7+5.9，z= y 0 +8， 所以y 0 =2.1 m。 (3) 由简支梁得锚杆水平力标准值Ha1k、简支梁 另一支座反力标准值Pd1k： 湖北工业大学土木与建筑学院 (2.1+8 3)Ha1k+1/2(31.42.1+31.3)2.11/32.1 =1/2(10.92.1+68.5)(2.1+810.7)1/3 (2.1+810.7)

50、+7.61(80.5+2.1)+5.9 (7+2.1)1/2(7+2.1) 7.1Ha1k +71.5=1074.7+73.0+244.3 Ha1k =186.0 kN/m Pd1k=1/2(10.92.1+68.5)(2.1+81 0.7)+7.61+5.9(7+2.1) 1/2(31.42.1+31.3)2.1186.0 =383.8+7.6+53.7102.1186.0=157.0 kN/m 湖北工业大学土木与建筑学院 湖北工业大学土木与建筑学院 (4) 求桩的设计嵌入深度D。 设反弯点距挡土桩底tn，tn=y2.1； 参照“等值梁法计算简图”及“等值梁法 计算单支点护桩简图”：挡土桩前