高層建筑雙塔連體結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

傅浩

摘 要：文章分析了在某高層建筑施工中，為滿(mǎn)足連接體就位后型鋼混凝土梁與現(xiàn)澆空心樓蓋的施工要求，提出“連接體與鋼平臺(tái)整體拼裝、整體液壓同步提升，連接體就位安裝，樓面混凝土施工，鋼平臺(tái)液壓整體下降”的總體施工方案，成功解決了大跨度型鋼混凝土連接體施工難題。

關(guān)鍵詞：高層建筑；連接體；型鋼混凝土；施工技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TU974

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1008-0422（2013）08-0131-04

1 工程概況

1.1 主體結(jié)構(gòu)

某大樓總建筑面積98670m2，建筑總高度97.8m，地下2 層，地上29 層。1～6 層為裙樓，整體連接，平面尺寸為115.75m×51.50m，其中 4，5 層樓板架空；7～29 層 為左右塔樓，平面尺寸均為38.5m×38.5m，其中13～16層和23～26層部分設(shè)型鋼混凝土連接體，15， 25層樓板缺失；27層設(shè)貫穿核心筒的伸臂轉(zhuǎn)換桁架加強(qiáng)層，28，29層樓層均收進(jìn)1.5m，如圖1所示。

1.2 連接體結(jié)構(gòu)

圖2 為連接體空間布置，在A，H/⑧～12軸線(xiàn)設(shè)鋼桁架GHJ-1，在C，F(xiàn) /⑧～12軸線(xiàn)設(shè)鋼桁架GHJ-2，在C，F(xiàn) /⑥～⑧，12～14軸線(xiàn)設(shè)鋼桁架GHJ-3，在⑨，⑩，11軸線(xiàn)設(shè)鋼桁架GHJ-4。GHJ-1～GHJ-4組成正交空間桁架結(jié)構(gòu)體系。

GHJ-1 為箱形截面組成的 9.90m 高桁架；GHJ-2～GHJ-4 為 3.30m 高桁架，其上下弦均采用型鋼混凝土梁，梁頂標(biāo)高同樓面標(biāo)高，腹桿采用 H 型鋼；13（23），14（24）層B，D，E，F(xiàn)軸線(xiàn)梁均為型鋼混凝土梁，16（26）層B～G軸線(xiàn)主梁均為鋼混凝土組合梁，如圖2b所示。

連接體各層樓蓋均采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆空心樓蓋，其與塔樓平面總尺寸為107.80m×38.5m。為減小溫度應(yīng)力，加強(qiáng)連接體與塔樓的整體性，沿平行于字母軸線(xiàn)方向，塔樓和連接體小密肋梁均設(shè)無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋。

2 施工方案選擇

連接體安裝標(biāo)高分別為 41.670，74.670m，GHJ-1，GHJ-2 單重分別為 62，22t，連接體鋼結(jié)構(gòu)單重為320t，自重較大。若采用分件高空散裝，不但高空組裝、焊接工作量巨大，而且存在較大質(zhì)量、安全風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)以往類(lèi)似工程成功經(jīng)驗(yàn)，將連接體整體拼裝后，采用“超大型液壓同步提升技術(shù)”將其一次性提升到位，將大大降低施工難度，對(duì)質(zhì)量、安全和工期均有利。針對(duì)本工程特點(diǎn)，為滿(mǎn)足連接體就位后型鋼混凝土梁與現(xiàn)澆空心樓蓋的施工要求，在連接體下設(shè)置鋼平臺(tái)，最終形成“連接體與鋼平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)組合體）整體拼裝、整體液壓同步提升，連接體就位安裝，樓面混凝土施工，鋼平臺(tái)液壓整體下降”的總體施工方案。

2.1 吊裝條件分析

本項(xiàng)目連接體與塔樓主體結(jié)構(gòu)采用剛性連接，連接體就位后與帶有懸臂梁段的柱在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行梁、斜腹 桿 拼 接。圖 3a 為 GHJ-1吊裝條件示意，若GHJ-1 按調(diào)整前幾何尺寸29250mm 進(jìn)行拼裝，其端部斜桿在提升過(guò)程中會(huì)與懸臂梁段相碰，為此按調(diào)整后的幾何尺寸28250mm制作組裝GHJ-1，在GHJ-1左側(cè)與懸臂梁段連接后，安裝調(diào)節(jié)段 A，B，C，其中A =1000mm，B =1329mm，C =1285mm，其可按實(shí)測(cè)值調(diào)整，在距⑧，12軸線(xiàn)1500mm處設(shè)上下吊點(diǎn)，這樣 GHJ-1 與柱預(yù)留懸臂梁段間可有500mm的吊裝空間，保證連接體順利整體提升。

鋼平臺(tái)與連接體的位置關(guān)系如圖 3b 所示，為加強(qiáng)連接體與鋼平臺(tái)在提升中的整體性，GHJ-1，GHJ-3 在軸線(xiàn)Y1處設(shè)臨時(shí)豎桿H350×150×16×25，連接體在軸線(xiàn)Y1處設(shè)端部臨時(shí)桁架 DHJ-1；為保證GHJ-1在提升中的平面外穩(wěn)定，增設(shè)臨時(shí)支撐φ194×5.0，如圖2a 所示。

2.2 鋼平臺(tái)結(jié)構(gòu)布置

鋼平臺(tái)采用正交的空間桁架體系，為滿(mǎn)足受力和施工工藝要求，桁架高度取2.5m，上弦桿和腹桿分別采用鋼管φ180×10，φ133×10，下弦桿采用H400×200×8×12，為便于鋼平臺(tái)拼裝與拆除，弦桿、腹桿拼接及弦桿與腹桿連接均采用高強(qiáng)度螺栓。根據(jù)連接體支模方案專(zhuān)項(xiàng)評(píng)審意見(jiàn)，鋼管腳手架立桿間距為 600～700mm，下弦桿按間距約610mm布置 I14 作為腳手架支承梁。為加強(qiáng)鋼平臺(tái)整體性，在桁架上弦設(shè) X 形支撐，25mm 花籃螺栓，系桿為鋼管φ89×4.0。

2.3 吊點(diǎn)布置及相關(guān)節(jié)點(diǎn)連接

組合體上吊點(diǎn) TP1～TP8 布置如圖 4a 所示，上吊點(diǎn)構(gòu)造如圖 5a所示，A，H / C，F(xiàn)軸線(xiàn)上吊點(diǎn)牛腿頂面標(biāo)高分別94.500，91.200m；鋼平臺(tái)與連接體連接節(jié)點(diǎn)布置如圖4b 所示，其中 BP1～BP8 兼組合體下吊點(diǎn)。

2.4 施工流程

施工流程為： ①在主樓施工時(shí)已完成的提升牛腿上安裝提升器及鋼絞線(xiàn)。②在裙房 3 層樓面的胎架上拼裝上部連接體。③液壓提升設(shè)備與連接體相應(yīng)吊點(diǎn)連接、設(shè)備調(diào)試、試提升；試提升檢查正常后，提升上部連接體至 4.2m，并設(shè)置臨時(shí)支撐。④在連接體下拼裝鋼平臺(tái)，23 層鋼筋、模板、腳手架施工。⑤整體提升連接體與鋼平臺(tái)組合體至設(shè)計(jì)標(biāo)高，安裝 GHJ-1，GHJ-2 及23，24 層樓面鋼梁。⑥采用電動(dòng)葫蘆將26 層鋼梁提升至設(shè)計(jì)標(biāo)高、就位安裝。⑦澆筑23 層混凝土，待其達(dá)到100% 設(shè)計(jì)強(qiáng)度，拆除23 層腳手架、模板，進(jìn)行23 層樓板底裝飾施工。⑧鋼平臺(tái)降至裙房 3 層樓面拆除。⑨24 層腳手架、模板及鋼筋施工，澆筑24 層混凝土。⑩26層腳手架、模板及鋼筋施工，澆筑26 層混凝土。11重復(fù)上述步驟，進(jìn)行下部連接體施工。

2.5 施工工況模擬和計(jì)算分析

2.5.1 施工工況

為保證組合體施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)安全，采用Midas/Gen7.1.2 軟件進(jìn)行施工工況模擬和計(jì)算分析，各工況如表1 所示。表1 中G1k，j為第j層模板及支架自重標(biāo)準(zhǔn)值； G2k，j為第j層新澆混凝土自重標(biāo)準(zhǔn)值；G2k，26為26層鋼梁自重標(biāo)準(zhǔn)值； G3k，j為第j 層鋼筋自重標(biāo)準(zhǔn)值；Q1k，j為第j層施工人員及施工設(shè)備荷載標(biāo)準(zhǔn)值。圖 5a 為工況1 計(jì)算簡(jiǎn)圖，吊點(diǎn)BP1～BP4 在 x，y，z 向?yàn)槠絼?dòng)約束，吊點(diǎn) BP5～BP8在 x，y 向無(wú)約束，z 向?yàn)槠絼?dòng)約束；支承腳手架的鋼梁設(shè)計(jì)成多跨靜定梁，如圖 5b 所示，“○”表示附屬部分與基本部分鉸接，基本部分支承于桁架下弦鋼梁（“△”表示支承點(diǎn)）上，這樣可減小附屬部分梁跨度，調(diào)整基本部分彎矩，從而節(jié)省材料。

3 施工控制要點(diǎn)

針對(duì)本工程難點(diǎn)，對(duì)連接體型鋼混凝土梁及現(xiàn)澆空心樓蓋施工控制要點(diǎn)： 支模、混凝土澆筑及鋼平臺(tái)下降進(jìn)行著重闡述，對(duì)組合體拼裝、液壓整體提升及連接體就位安裝等不再贅述。

3.1 支模

為確保鋼平臺(tái)在整體提升過(guò)程中及混凝土澆筑時(shí)的安全，支模施工時(shí)應(yīng)著重注意以下幾點(diǎn)： ①在 I14 滿(mǎn)布15mm 厚木膠合板，并與 I14 采用自攻螺絲可靠連接。②立桿采用48×3.5 鋼管，經(jīng)嚴(yán)格篩選，桿件平直、表面光滑、壁厚均勻。③為使立桿直接支承在 I14梁上，應(yīng)使立桿中心、墊木與梁中心重合，立桿的位置必須在木膠合板上放線(xiàn)確定。④立桿與支承點(diǎn)應(yīng)緊密接觸，且不承受偏心荷載。⑤模板支撐系統(tǒng)在使用過(guò)程中，立柱底部不得松動(dòng)懸空，不得任意拆除任何桿件，不得松動(dòng)扣件，也不得用作纜風(fēng)繩的拉接。⑥在鋼平臺(tái)上覆蓋安全網(wǎng)，以防物體墜落產(chǎn)生的安全事故。⑦沿鋼平臺(tái)周邊桁架設(shè)置護(hù)欄和網(wǎng)格布，以確保高空作業(yè)安全。

3.2 混凝土澆筑

3.2.1采用固定泵由連接體中心開(kāi)始，逐步向上下、左右均勻澆筑。

3.2.2混凝土澆筑應(yīng)盡可能使模板支撐系統(tǒng)均勻受力。嚴(yán)格控制模板支撐系統(tǒng)的施工荷載，在施工中應(yīng)有專(zhuān)人監(jiān)控，不得超載或堆載。

3.2.3混凝土澆筑過(guò)程應(yīng)有專(zhuān)人對(duì)模板支撐系統(tǒng)進(jìn)行觀測(cè)，并用水準(zhǔn)儀每 60min 觀測(cè)一次，發(fā)現(xiàn)有松動(dòng)、變形等情況，必須立即停止?jié)仓?，撤離作業(yè)人員，并采取相應(yīng)的加固措施。

3.2.4必須控制施工速度，避免產(chǎn)生過(guò)大的側(cè)壓力。

3.3 鋼平臺(tái)下降

23（13）層混凝土達(dá)到100% 設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，鋼平臺(tái)下降至裙房 3 層樓面后拆除分解，其下降過(guò)程中需注意以下幾點(diǎn)。

3.3.1為防止同一提升點(diǎn)處兩個(gè)爬行器的不同步使鋼平臺(tái)產(chǎn)生扭曲變形，將上升時(shí)的螺栓連接點(diǎn)改為可轉(zhuǎn)動(dòng)的連接節(jié)點(diǎn)，如圖 8 所示。

3.3.2嚴(yán)格控制下降速度，保持8個(gè)吊點(diǎn)勻速、同步。

3.3.3下降過(guò)程中采取計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)和人工監(jiān)測(cè)同步、相互復(fù)核的方法進(jìn)行水平控制。下降中計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)會(huì)及時(shí)顯示各吊點(diǎn)的線(xiàn)程，若發(fā)現(xiàn)線(xiàn)程差超過(guò) 5mm，立即報(bào)警并停止下降，采用液壓提升設(shè)備調(diào)整下吊點(diǎn)標(biāo)高，使下吊點(diǎn)標(biāo)高偏差控制在±5mm以?xún)?nèi)。若未報(bào)警，每下降1 層，人工制動(dòng)停止下降，采用激光測(cè)距儀對(duì)8個(gè)下吊點(diǎn)標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量，將其與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的誤差進(jìn)行復(fù)核，若8個(gè)下吊點(diǎn)標(biāo)高差均在±5mm以?xún)?nèi)，可繼續(xù)下降，否則調(diào)整下吊點(diǎn)標(biāo)高。

4 方案尚需改進(jìn)之處

4.1由于下吊點(diǎn)、連接體與鋼平臺(tái)端桁架在同一平面內(nèi)，造成鋼絞線(xiàn)與連接體臨時(shí)端桁架、鋼絞線(xiàn)錨具與鋼平臺(tái)端部桁架相碰，對(duì)類(lèi)似項(xiàng)目，可將下吊點(diǎn)移至連接體端桁架平面外（向⑧或12軸），也可采用其他形式端桁架。

4.2可加大上吊點(diǎn)牛腿水平段及吊裝預(yù)留間隙尺寸，預(yù)留間隙尺寸應(yīng)大于鋼筋機(jī)械連接區(qū)段的長(zhǎng)度 35d，其中 d 為連接鋼筋的較小直徑，這樣縱向受力鋼筋的機(jī)械接頭可以錯(cuò)開(kāi)，以滿(mǎn)足位于同一連接區(qū)段內(nèi)的縱向受力鋼筋接頭面積百分率不宜大于50% 的規(guī)定。

5 結(jié)語(yǔ)

5.1通過(guò)在連接體下設(shè)鋼平臺(tái)，使連接體樓蓋的腳手架、鋼筋、支拆模、混凝土施工均在一個(gè)安全環(huán)境下進(jìn)行，解決了本工程的難點(diǎn)——大跨度型鋼混凝土梁及現(xiàn)澆空心樓蓋的高空施工。

5.2充分利用液壓整體提升的優(yōu)點(diǎn)，在裙房 3 層樓面進(jìn)行連接體與鋼平臺(tái)整體組裝，并進(jìn)行23 層腳手架、模板及鋼筋施工，將高空作業(yè)量降至最少，加之液壓提升作業(yè)絕對(duì)時(shí)間較短，能夠有效保證工程工期。

5.3進(jìn)行了各工況的模擬計(jì)算，確定最不利工況，以保證主體結(jié)構(gòu)及連接體安全。

5.4針對(duì)本工程難點(diǎn)，對(duì)連接體型鋼混凝土梁與現(xiàn)澆空心樓蓋施工控制要點(diǎn)： 支模、混凝土澆筑及鋼平臺(tái)下降進(jìn)行了著重闡述。

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