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高层建筑设计管理研究

时间:2022-07-24 03:18:35

导语:在高层建筑设计管理研究的撰写旅程中,学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径,好期刊汇集了一篇优秀范文,愿这些内容能够启发您的创作灵感,引领您探索更多的创作可能。

高层建筑设计管理研究

高层建筑设计管理研究:高层建筑设计管理

当前,高层建筑外部造型设计多以追求新奇造型为目标。在这一背景下,本文坚持“以人为本”原则,从宏观的城市环境到微观的建筑细部角度加以分析,认为在参考人的尺度下,高层建筑设计外部形象的设计,主要处理好五种尺度关系,并试探地提出一些设计指导原则。

当前,我国的高层建筑外部造型设计多以追求建筑形象的新、奇、特为目标,每栋高层都想表现自己,突出自我,而这样做的结果只能使整个城市显得纷繁无序、生硬,建筑个体外部体量失衡,缺乏亲近感,拒人于千里之外。造成这种现象的主要原因是缺乏对高层建筑的外部尺度的认真仔细推敲,因此,对高层建筑的外部尺度的研究是很有必要的。

首先定义一下尺度,所谓的尺度就是在不同空间范围内,建筑的整体及各构成要素使人产生的感觉,是建筑物的整体或局部给人的大小印象与其真实大小之间的关系问题。它包括建筑形体的长度、宽度、整体与城市、整体与整体、整体与部分、部分与部分之间的比例关系,及对行为主体人产生的心理影响。讲到尺度时应注意它与尺寸之间的区别,尺度一般不是指建筑物或要素的真实尺寸,而是表达一种关系及其给人的感觉,尺寸是用度量单位,如:公里、米、尺、厘米等对建筑物或要素的度量,是在量上反映建筑及各构成要素的大小。不同的尺度带来的感觉是不一样的,有的尺度使高层建筑显得挺拔或厚重,有的则使高层建筑显得庞大或轻飘,它直接影响人的心理感受,由此可见,尺度在高层建筑设计中处于一个至关重要的位置。

高层建筑设计中尺度的确难以把握,因它不同于日常生活用品,日常生活用品很容易根据经验做出正确的判断,其主要原因有:一是高层建筑物的体量巨大,远远超出人的尺度。二是高层建筑物不同于日常用品,在建筑中有许多要素不是单纯根据功能这一方面的因素来决定它们的大小和尺寸的,例如门,本来可以略高于人的尺度就可以了,但有的门出于别的考虑设计得很高,这些都会给辨认尺度带来困难。

高层建筑设计时,不能只单单重视建筑本身的立面造型的创造,而应以人的尺度为参考系数,充分考虑人观察视点、视距、视角,和高层建筑使用亲近度,从宏观的城市环境到微观的材料质感的设计都要创造良好的尺度感,把高层建筑的外部尺度分为五种主要尺度:城市尺度、整体尺度、街道尺度、近人尺度、细部尺度。

1、高层建筑设计中的外部尺度

1.1城市尺度

高层建筑是一座城市有机组成部分,因其体量巨大,高度很大,是城市的重要景点,对城市产生重大的影响。从对城市整体影响的角度来看,表现在高层建筑对城市天际轮廓线的影响,城市的天际轮廓线有实、虚之分,实的天际线即是建筑物的轮廓,虚的天际线是建筑物顶部之间连接的光滑曲线,高层建筑在城市天际线创造中起着重要的作用,因城市的天际轮廓线从一个城市很远的地方就可以看见,也是一座城市给一个进入它的人第一印象。因此,高层建筑尺度的确定应与整个城市的尺度相一致,而不能脱离城市,自我夸耀,唯我独尊,不利于优美、良好天际线的形成,直接影响到城市景观。高层建筑对城市局部或部分产生的影响,是指从市内比较开阔的地方,如:广场、干道、开放的水系和绿地所看到的天际线,也直接影响人民的日常生活。因此,城市天际轮廓线不仅影响人从城市外围所看的景观,也直接影响到市内居民的生活与视觉观赏。

高层建筑对城市各构成要素也产生重大的影响,高层建筑的位置、高度的确定,也应充分地考虑该城市尺度、传统文化,不当的尺度会对城市产生不良的影响,改变了城市传统的历史文化,也改变了原来城市各构成要素之间有机协调的比例关系,如:上海市,黄浦江可谓是城市一条重要水系,原先具有宽大、雄壮的气势。但由于东方明珠塔的建成,又过于靠近黄浦江,其他高层建筑也跟着靠近黄浦江建设,使黄浦江的尺度感变小了,失去了原有的雄壮,而改变了老上海的历史与文化,从这一角度讲,东方明珠塔的建成又是一件憾事。

1.2整体尺度

整体尺度是指高层建筑各构成部分,如:裙房、主体和顶部等主要体块之间的相互关系及给人的感觉。整体尺度是设计师十分注重的,关于建筑的整体尺度的均衡理论有许多种,但都强调整体尺度均衡的重要性。面对一栋建筑物时,人的本能渴望是能把握该栋建筑物的秩序或规律,如果得到这一点,就会认为这一建筑物容易理解和掌握,若不能得到这一点,人对该建筑物的感知就会是一些毫无意义的混乱和不安。因此,建筑物的整体尺度的掌握是十分重要的,在设计时要注意下面的两点:

1.2.1各部分尺度比例的协调

高层建筑一般由三个部分组成的——裙房、主体和顶部,也有些建筑在设计中加入了活跃元,以使整栋建筑造型生动活跃起来。一个造型美的高层建筑是建立在很好地处理了这几个部分之间的尺度关系,而这三个部分尺度的确定,应有一个统一的尺度参考系(如把建筑的一层或几层的高度作为参考系),不能每一部分的尺度参考系都不同,这样易使整个建筑含糊、难以把握。

1.2.2高层建筑中各部分细部尺度应有层次性

高层建筑各部分细部尺度的划分是建立在整体尺度的基础上的,各个主要部分应有更细的划分,尺度具有等级性,才能使各个部分造型构成丰富。尺度等级最高部分为高层建筑的某一整个部分(裙房、主体和顶部),最低部分通常采用层高、开间的尺寸、窗户、阳台等这些为人们所熟知的尺寸,使人们观察该建筑时很容易把握该部分的尺度大小。一般在最高和最低等级之间还有1~2个尺度等级,也不易过多,太多易使建筑造型复杂而难以把握。

1.3街道尺度

街道尺度是指高层建筑临街面的尺度对街道行人的视觉影响。这是人对高层建筑近距离的感知,也是高层建筑设计中重要的一环。临近街道的高层建筑部分的尺度确定,主要考虑到街道行人的舒适度,高层建筑主体因为尺度过大,易向后退,使底层的裙房置于沿街部分,减少了高层建筑对街道的压迫感。

为了保持街道空间及视觉的连续性,高层建筑临街面应与沿街的其他建筑相一致,宜有所呼应。如:在新加坡老区和改建后的一条干道的两侧,为了不致造成新区高层和老区低层截然分开,沿新区一侧作了和老区房屋高度相同中相似的裙房,高层稍后退,形态效果良好的对话关系。

1.4近人尺度

近人尺度是指高层建筑最底部分及建筑物的出入口的尺寸给人的感觉。这部分经常为使用者所接触,也易被人们仔细观察,也是人们对建筑直接感触的重要部分。其尺度设计应以人的尺度为参考系,不宜过大或过小,过大易使建筑缺少亲近性,过小则减小了建筑的尺度感,使建筑犹如玩具。

在近人尺度处理中,应特别注意建筑底层及入口的柱子、墙面的尺度划分,檐口、门、窗及装饰的处理,使其尺度感比以上几个部分更细。对入口部分及建筑周边空间加以限定,创造一个由街道到建筑的过渡缓冲的空间,使人的心理有一个逐渐变化的过程。如:上海图书馆门前采用柱廊的形式,使出入馆的人有一个过渡区,这样使建筑更具有近人及亲人性。

1.5细部尺度

细部尺度是指高层建筑更细的尺度,它主要是指材料的质感。在生活中,有的事物我们喜欢触摸,有的事物我们不喜欢触摸——我们通过说“美妙”或“可怕”来对这些事物做出反应,形成人的视觉质感,建筑设计师在设计过程中要充分运用不同材料的质感,来塑造建筑物,吸引人们亲手去触摸或至少取得同我们的眼睛亲近感,或者换言之,通过质感产生一种视觉上优美的感觉。勒。柯布西埃在拉托尔提建造的修道院是运用或者确切地说是留下大自然“印下”的质感的优秀典范,这里的质感,也就是用斜撑制作在混凝土上留的木纹。

2、高层建筑外部尺度设计的原则

2.1建筑与城市环境在尺度上的统一

注意高层建筑布置对城市轮廓线的影响,因为在城市轮廓线的组织中,起最大作用的是建筑物,特别是高层建筑,因而它的布置应遵行有机统一的原则进行布置:

(1)高层建筑聚集在一起布置,可以形成城市的“冠”,但为避免其相互干扰,可以采用一系列不同的高度,或虽采用相仿高度,但彼此间距适当,组成有关的构图。也可以单栋高层建筑布置在道路转弯处,以丰富行人的视觉观赏。

(2)若高层建筑彼此间毫无关系,随处随地而起不到向心的凝聚感,则不会产生令人满意的和谐整体。

(3)高层建筑的顶部不应雷同或减少雷同,因为这会极大影响轮廓线的优美感。

2.2同一高层建筑形象中,尺度要有序

高层建筑设计时,应充分考虑建筑的城市尺度、整体尺度、街道尺度、近人尺度、细部尺度这一尺度的序列,在某一尺度设计中要遵守尺度的统一性,不能把几种尺度混淆使用,才能保证高层建筑物与城市之间、整体与局部之间、局部与局部之间及与人之间保持良好的有机统一。

2.3高层建筑形象在尺度上须有可识别性

高层建筑物上要有一些局部形象尺度,能使人把握其整体大小,除此之外,也可用一些屋檐、台阶、柱子、楼梯等来表示建筑物的体量。任意放大或缩小这些习惯的认知尺度部件就会造成错觉,效果就不好。但有时往往要利用这种错觉来求得特殊的效果。

3、结语

高层建筑的外部尺度影响因素很多,设计师在设计高层建筑中充分地把握各种尺度,结合人的尺度,满足人的使用、观赏的要求,必定能创造出优美的高层建筑外部造型。

高层建筑设计管理研究:高层建筑设计管理论文

摘要:当前,高层建筑外部造型设计多以追求新奇造型为目标。在这一背景下,本文坚持“以人为本”原则,从宏观的城市环境到微观的建筑细部角度加以分析,认为在参考人的尺度下,高层建筑设计外部形象的设计,主要处理好五种尺度关系,并试探地提出一些设计指导原则。

当前,我国的高层建筑外部造型设计多以追求建筑形象的新、奇、特为目标,每栋高层都想表现自己,突出自我,而这样做的结果只能使整个城市显得纷繁无序、生硬,建筑个体外部体量失衡,缺乏亲近感,拒人于千里之外。造成这种现象的主要原因是缺乏对高层建筑的外部尺度的认真仔细推敲,因此,对高层建筑的外部尺度的研究是很有必要的。

首先定义一下尺度,所谓的尺度就是在不同空间范围内,建筑的整体及各构成要素使人产生的感觉,是建筑物的整体或局部给人的大小印象与其真实大小之间的关系问题。它包括建筑形体的长度、宽度、整体与城市、整体与整体、整体与部分、部分与部分之间的比例关系,及对行为主体人产生的心理影响。讲到尺度时应注意它与尺寸之间的区别,尺度一般不是指建筑物或要素的真实尺寸,而是表达一种关系及其给人的感觉,尺寸是用度量单位,如:公里、米、尺、厘米等对建筑物或要素的度量,是在量上反映建筑及各构成要素的大小。不同的尺度带来的感觉是不一样的,有的尺度使高层建筑显得挺拔或厚重,有的则使高层建筑显得庞大或轻飘,它直接影响人的心理感受,由此可见,尺度在高层建筑设计中处于一个至关重要的位置。

高层建筑设计中尺度的确难以把握,因它不同于日常生活用品,日常生活用品很容易根据经验做出正确的判断,其主要原因有:一是高层建筑物的体量巨大,远远超出人的尺度。二是高层建筑物不同于日常用品,在建筑中有许多要素不是单纯根据功能这一方面的因素来决定它们的大小和尺寸的,例如门,本来可以略高于人的尺度就可以了,但有的门出于别的考虑设计得很高,这些都会给辨认尺度带来困难。

高层建筑设计时,不能只单单重视建筑本身的立面造型的创造,而应以人的尺度为参考系数,充分考虑人观察视点、视距、视角,和高层建筑使用亲近度,从宏观的城市环境到微观的材料质感的设计都要创造良好的尺度感,把高层建筑的外部尺度分为五种主要尺度:城市尺度、整体尺度、街道尺度、近人尺度、细部尺度。

1、高层建筑设计中的外部尺度

1.1城市尺度

高层建筑是一座城市有机组成部分,因其体量巨大,高度很大,是城市的重要景点,对城市产生重大的影响。从对城市整体影响的角度来看,表现在高层建筑对城市天际轮廓线的影响,城市的天际轮廓线有实、虚之分,实的天际线即是建筑物的轮廓,虚的天际线是建筑物顶部之间连接的光滑曲线,高层建筑在城市天际线创造中起着重要的作用,因城市的天际轮廓线从一个城市很远的地方就可以看见,也是一座城市给一个进入它的人第一印象。因此,高层建筑尺度的确定应与整个城市的尺度相一致,而不能脱离城市,自我夸耀,唯我独尊,不利于优美、良好天际线的形成,直接影响到城市景观。高层建筑对城市局部或部分产生的影响,是指从市内比较开阔的地方,如:广场、干道、开放的水系和绿地所看到的天际线,也直接影响人民的日常生活。因此,城市天际轮廓线不仅影响人从城市外围所看的景观,也直接影响到市内居民的生活与视觉观赏。

高层建筑对城市各构成要素也产生重大的影响,高层建筑的位置、高度的确定,也应充分地考虑该城市尺度、传统文化,不当的尺度会对城市产生不良的影响,改变了城市传统的历史文化,也改变了原来城市各构成要素之间有机协调的比例关系,如:上海市,黄浦江可谓是城市一条重要水系,原先具有宽大、雄壮的气势。但由于东方明珠塔的建成,又过于靠近黄浦江,其他高层建筑也跟着靠近黄浦江建设,使黄浦江的尺度感变小了,失去了原有的雄壮,而改变了老上海的历史与文化,从这一角度讲,东方明珠塔的建成又是一件憾事。

1.2整体尺度

整体尺度是指高层建筑各构成部分,如:裙房、主体和顶部等主要体块之间的相互关系及给人的感觉。整体尺度是设计师十分注重的,关于建筑的整体尺度的均衡理论有许多种,但都强调整体尺度均衡的重要性。面对一栋建筑物时,人的本能渴望是能把握该栋建筑物的秩序或规律,如果得到这一点,就会认为这一建筑物容易理解和掌握,若不能得到这一点,人对该建筑物的感知就会是一些毫无意义的混乱和不安。因此,建筑物的整体尺度的掌握是十分重要的,在设计时要注意下面的两点:

1.2.1各部分尺度比例的协调

高层建筑一般由三个部分组成的--裙房、主体和顶部,也有些建筑在设计中加入了活跃元,以使整栋建筑造型生动活跃起来。一个造型美的高层建筑是建立在很好地处理了这几个部分之间的尺度关系,而这三个部分尺度的确定,应有一个统一的尺度参考系(如把建筑的一层或几层的高度作为参考系),不能每一部分的尺度参考系都不同,这样易使整个建筑含糊、难以把握。

1.2.2高层建筑中各部分细部尺度应有层次性

高层建筑各部分细部尺度的划分是建立在整体尺度的基础上的,各个主要部分应有更细的划分,尺度具有等级性,才能使各个部分造型构成丰富。尺度等级最高部分为高层建筑的某一整个部分(裙房、主体和顶部),最低部分通常采用层高、开间的尺寸、窗户、阳台等这些为人们所熟知的尺寸,使人们观察该建筑时很容易把握该部分的尺度大小。一般在最高和最低等级之间还有1~2个尺度等级,也不易过多,太多易使建筑造型复杂而难以把握。

1.3街道尺度

街道尺度是指高层建筑临街面的尺度对街道行人的视觉影响。这是人对高层建筑近距离的感知,也是高层建筑设计中重要的一环。临近街道的高层建筑部分的尺度确定,主要考虑到街道行人的舒适度,高层建筑主体因为尺度过大,易向后退,使底层的裙房置于沿街部分,减少了高层建筑对街道的压迫感。例如:上海南京路两边的高层建筑置于后面,裙房置于前使两侧的建筑高度与街道的宽度的比例为1∶12,形成良好的购物环境。

为了保持街道空间及视觉的连续性,高层建筑临街面应与沿街的其他建筑相一致,宜有所呼应。如:在新加坡老区和改建后的一条干道的两侧,为了不致造成新区高层和老区低层截然分开,沿新区一侧作了和老区房屋高度相同中相似的裙房,高层稍后退,形态效果良好的对话关系。

1.4近人尺度

近人尺度是指高层建筑最底部分及建筑物的出入口的尺寸给人的感觉。这部分经常为使用者所接触,也易被人们仔细观察,也是人们对建筑直接感触的重要部分。其尺度设计应以人的尺度为参考系,不宜过大或过小,过大易使建筑缺少亲近性,过小则减小了建筑的尺度感,使建筑犹如玩具。

在近人尺度处理中,应特别注意建筑底层及入口的柱子、墙面的尺度划分,檐口、门、窗及装饰的处理,使其尺度感比以上几个部分更细。对入口部分及建筑周边空间加以限定,创造一个由街道到建筑的过渡缓冲的空间,使人的心理有一个逐渐变化的过程。如:上海图书馆门前采用柱廊的形式,使出入馆的人有一个过渡区,这样使建筑更具有近人及亲人性。

1.5细部尺度

细部尺度是指高层建筑更细的尺度,它主要是指材料的质感。在生活中,有的事物我们喜欢触摸,有的事物我们不喜欢触摸--我们通过说“美妙”或“可怕”来对这些事物做出反应,形成人的视觉质感,建筑设计师在设计过程中要充分运用不同材料的质感,来塑造建筑物,吸引人们亲手去触摸或至少取得同我们的眼睛亲近感,或者换言之,通过质感产生一种视觉上优美的感觉。勒·柯布西埃在拉托尔提建造的修道院是运用或者确切地说是留下大自然“印下”的质感的优秀典范,这里的质感,也就是用斜撑制作在混凝土上留的木纹。

2、高层建筑外部尺度设计的原则

2.1建筑与城市环境在尺度上的统一

注意高层建筑布置对城市轮廓线的影响,因为在城市轮廓线的组织中,起最大作用的是建筑物,特别是高层建筑,因而它的布置应遵行有机统一的原则进行布置:(1)高层建筑聚集在一起布置,可以形成城市的“冠”,但为避免其相互干扰,可以采用一系列不同的高度,或虽采用相仿高度,但彼此间距适当,组成有关的构图。也可以单栋高层建筑布置在道路转弯处,以丰富行人的视觉观赏。(2)若高层建筑彼此间毫无关系,随处随地而起不到向心的凝聚感,则不会产生令人满意的和谐整体。(3)高层建筑的顶部不应雷同或减少雷同,因为这会极大影响轮廓线的优美感。

2.2同一高层建筑形象中,尺度要有序

高层建筑设计时,应充分考虑建筑的城市尺度、整体尺度、街道尺度、近人尺度、细部尺度这一尺度的序列,在某一尺度设计中要遵守尺度的统一性,不能把几种尺度混淆使用,才能保证高层建筑物与城市之间、整体与局部之间、局部与局部之间及与人之间保持良好的有机统一。

2.3高层建筑形象在尺度上须有可识别性

高层建筑物上要有一些局部形象尺度,能使人把握其整体大小,除此之外,也可用一些屋檐、台阶、柱子、楼梯等来表示建筑物的体量。任意放大或缩小这些习惯的认知尺度部件就会造成错觉,效果就不好。但有时往往要利用这种错觉来求得特殊的效果。

3、结语

高层建筑的外部尺度影响因素很多,设计师在设计高层建筑中充分地把握各种尺度,结合人的尺度,满足人的使用、观赏的要求,必定能创造出优美的高层建筑外部造型。

高层建筑设计管理研究:高层建筑设计管理论文

摘要:随着广州经济的迅速发展,高层建筑如雨后春笋般纷纷涌起。在多数地下室的施工中,均采用传统的正作法程序,即:开挖基坑——施工基桩——施工底板——施工地下室竖向构件——施工地下室梁板。地下室施工耗费的时间占了整栋楼相当大的比例。近几年来,一种“逆作法”施工新技术正被逐渐运用并趋于成熟。该技术适用于市区建筑密度大,邻近建筑物及周围环境对沉降变形敏感,施工场地狭窄,施工工期紧张,地基软土层厚等工程情况,对于三层及以上的地下室效果尤为明显。本文就笔者设计的一个工程作为实例介绍逆作法的应用情况。

关键词:逆作法高层建筑设计

一、工程概况

十甫名都商厦位于广州市第十甫路和第十八甫路交接处,地上十五层,地下三层,基坑深度14.3米,建筑平面约为长90米宽29米的矩形。由于场地西边为西关风情民居,距用地红线不足3米,北边为第十甫路步行街,距离约4米。规划部门明确指示,必须严格控制基坑水平位移及竖向沉降,绝不允许出现邻近房屋产生裂缝或路面开裂、下沉的情况。另一方面,甲方从商业角度出发也提出要求,一是地下室的边线应尽量贴近用地红线,以取得最大使用空间;二是要求尽量缩短工期,力求比邻近同类建筑先封顶,以便售楼。在这种情况下,逆作法施工技术便充分体现其优越性。

二、地质情况

该场地地质分布情况自上而下大致如下:

1、淤泥质粘土,流塑,饱和,平均厚度1.9米,c=10KPa,φ=6~8°;

2、中粗砂及粉砂层,饱和,松散,平均厚度7.5米,c=0,φ=28~30°;

3、粉质粘土层,饱和-稍湿,可塑-坚硬,平均厚度5米,可塑土c=30kPa,=14º。硬塑土c=31kPa,=18º;

4、全风化泥质粉砂岩,平均厚度3米;

5、强风化泥质粉砂岩,平均厚度5.5米;

三、设计思路

针对工程设计要求和地质条件,工程师结合逆作法的特点,确定了以下几个重要设计措施:

1、为了有效地控制基坑变形,采用地下连续墙作为基坑支护手段,可同时具备挡土和止水作用。利用地下室各层楼面的梁板体系作为水平侧向支撑,地下连续墙将与内衬墙一起构成地下室外墙,成为永久性构件。

2、为了争取时间,最大限度缩短工期,从首层楼面开始,向上下两个方向同时施工,争取地下室与上部结构同时完工,具体施工步骤将在下一节介绍。

3、出于逆作法施工需要,地下室竖向构件采用钢管柱。长度3层楼高,一次吊装到位。

4、人工挖孔桩从现地面开挖,为了准确安装钢管柱,钢管柱底以上的空段部分应考虑工人到桩底定位钢管柱时的操作面,一般操作面不小于60cm,故空段部分桩径为钢管柱直径加上1.2米,而基桩部分直径按承载力要求确定。

当以上几个因素明确后,设计方案便基本明朗。

四、逆作法步骤

1、施工地下连续墙。经计算地下连续墙厚度800mm,标准槽段长度6米,深度18米左右,即到达基坑底面以下3-5米,且下端进入强风化层不少于1.5米,以确保止水效果。槽段之间采用工字钢刚性接头。

2、施工人工挖孔桩。人工挖孔桩分为基桩部分与上部空段两部分。当基桩部分浇灌到桩顶设计标高以下1米时,便由工人下去安装定位环并调校水平,然后由工人在下面扶正,卡位,保证其垂直度后,在地面用十字架固定钢管柱上端,用高抛法浇筑管内高强混凝土。

3、开挖至-4.5m标高。此时地下连续墙处于悬臂状态,现场监测得最大水平位移发生顶点处,约3.7mm,平面位置在矩形长边中部。施工首层楼面梁板及上部普通混凝土柱,在平面靠近第十八甫路处预留10米X10米出土口,方便运输。

4、开挖至-7米标高,施工负一层楼面梁板及上部结构。在二层楼面梁安装吊车梁,设计该梁时应考虑吊运土方和机械时的最大荷载,负一层楼面出土口位置与首层一致。对于地下连续墙而言,首层和负一层楼面的水平刚度可视为两个铰支座。但是出土口处的槽段应设置腰梁和钢支撑。现场监测得最大水平位移发生顶点处,约5.3mm。此时上部结构施工至三层楼面。

5、开挖至-14.3米标高(地下室底板底),从-9.5米开始即采用盆式开挖,即在周边留有4.5米左右的反压土,以控制连续墙的位移,保证基坑安全。此时地下连续墙可视为下部为连续的弹性支座,上部两个铰支座的连续梁,受荷形态简化为上三角形下梯形。现场监测得最大水平位移发生在-9.7米标高处,约13.2mm。此时上部结构施工至七层楼面。

6、施工负二层楼面主梁梁格,即楼板及次梁暂不施工,以便吊土,通过主梁和腰梁系统为连续墙提供一定的侧向支承,其概念类似于对撑系统。

7、完成其余土方工作,施工底板和负二层楼面,吊出挖土机,封闭出土口。至此地下室土建主体已完工,同时上部结构也已封顶。在整个施工过程中,地下连续墙最大位移为14.3mm,位置在-11.3米标高处,远小于规范限值。基坑周边场地未发现明显下陷,邻近房屋未见明显裂缝,保护效果非常理想。

五、心得体会

在整个逆作法的设计与施工过程中,笔者从成功中获得很多经验,也碰到不少问题,现就这一工程几个关键技术问题的处理方法作了整理,以供参考:

1、设计中应进行逆向思维。在正作法中,地下室的剪力墙如核心筒、人防墙及地下室外墙等作为竖向构件承担荷载。但在逆作法中,剪力墙是先施工上一层,再施工下一层,受力模式已发生变化,故建立计算模型时应按大梁输入。

2、钢管柱与梁板的连接。本工程采用环梁节点,须预先在钢管上焊接抗剪环箍,且定位要求精确。当施工期间地下室标高发生改动时,其处理措施相当麻烦,因为现场补焊环箍操作困难,而且管内混凝土可能因温度过高而影响受力性能。

3、钢管柱吊装的垂直度控制。由于逆作法的施工工艺的特殊性,决定了地下室的竖向构件必须采用钢管柱或格构式钢柱,而吊装这一竖向构件时如何控制垂直度成为关键因素,本工程先在桩顶标高以下1米处安设一定位钢板,定位钢板有三个调节螺栓,以调节钢板水平,钢管柱中部采用钢筋制成笼状定位架,在地面也设有井字形定位木架,实践证明,这种定位方法取得较高的精度,可以满足工程需要。

4、地下室楼面梁与连续墙的连接。在逆作法工程中。内衬墙尚未完成,边跨的楼面梁一端支承在钢管柱上,另一端则必须支承在地下连续墙上。原设计思路在地下连续墙钢筋笼中预埋钢筋,地下室开挖后凿去砼保护层后,扳出钢筋与梁钢筋焊接即可,但由于施工误差及建筑方案修改,这些预埋钢筋位置偏差太大而失去作用,实际施工中采用植筋的办法解决,因连续墙中钢筋太密,将梁端弯矩适当调幅到跨中。

5、底板周边连续墙连接处止水措施。这个部位的止水成功与否对整个地下室的止水乃至使用安全有着决定性作用。本工程地下连续墙钢筋笼中与底板位置预埋一竖向钢板,浇筑底板前焊接一水平止水钢板,实际效果非常理想,底板周边未发现渗漏现象。

6、桩基类型的确定。从钢管柱安装定位的要求来看,人工挖孔桩是较好的选择,笔者曾在另一个工程中使用钻孔灌注桩,由于泥浆的扰动,钢管柱难以保证垂直度,开挖后发现偏心较大。就本工程的地质情况而言,淤泥层和砂层比较厚,本来并不适合采用挖孔桩。但是,笔者认为当连续墙进入不透水层(强风化层)并且围合之后,进行坑内抽水,在没有水压力的情况下挖桩发生涌土、流沙的可能性不大。事实证明,这一措施是有效的。

七、小结

十甫名都商厦已封顶并投入使用,从该工程实例看,逆作法与常规的施工方法相比有着不可替代的优势,例如:

1)显著地缩短了工程施工的总工期,经计算,本工程采用逆作法比采用正作法缩短了至少两个月工期,取得巨大的商业效益;

2)基坑变形小,相邻建筑物影响小,实测结果显示基坑顶点变形不足20mm,周边路面沉降量也极小,未造成不良影响;

3)可最大限度地利用城市规划红线地下空间,在允许范围内尽量扩大地下室建筑面积。

但逆作法目前仍存在一些急待解决的问题,如连续墙与基础桩间存在着不均匀沉降,连续墙槽段间的渗漏等,有待通过工程实践取得改良措施。