超高層建筑核心筒結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)同步施工組織分析

黃飛　田玉華

(中建三局集團(tuán)有限公司　福建福州　350000)

?

超高層建筑核心筒結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)同步施工組織分析

黃飛田玉華

(中建三局集團(tuán)有限公司福建福州350000)

以興業(yè)銀行大廈工程為例，介紹超高層結(jié)構(gòu)施工技術(shù)在該工程的應(yīng)用。從鋼結(jié)構(gòu)吊裝、核心筒施工、各工序穿插及施工標(biāo)準(zhǔn)化流程等方面對超高層結(jié)構(gòu)施工進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。最后對超高層建筑結(jié)構(gòu)施工中的一些注意要點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)。

超高層建筑；鋼結(jié)構(gòu)；標(biāo)準(zhǔn)化流程；同步施工

1　工程概況

興業(yè)銀行大廈工程項(xiàng)目位于福州市臺江區(qū)江濱大道北側(cè)、鰲峰支路東側(cè)，主樓31層，建筑高度149.9m，結(jié)構(gòu)形式為“核心筒剪力墻——鋼管混凝土鋼框架”，樓層框架鋼梁與鋼柱接連，核心筒外樓板采用壓型鋼板組合結(jié)構(gòu)，核心筒內(nèi)樓板采用現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)。

目前國內(nèi)超高層公共建筑的結(jié)構(gòu)形式多采用該形式，根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，該結(jié)構(gòu)形式主體結(jié)構(gòu)工期履約的關(guān)鍵因素為各專業(yè)及各工種間的穿插施工是否及時。結(jié)合本工程實(shí)際特點(diǎn)，在施工組織管理及各工序插入節(jié)點(diǎn)等方面進(jìn)行了深入研究和探討，保障了超高層建筑主體結(jié)構(gòu)的施工進(jìn)度、質(zhì)量、安全以及施工成本控制等。

2　施工工藝

本工程于外框筒布置2臺外附塔式起重機(jī)(型號MC480)，主樓核心筒剪力墻外側(cè)模板采用液壓爬升模板體系，核心筒內(nèi)側(cè)及筒內(nèi)水平結(jié)構(gòu)采用常規(guī)木模施工。主樓地上2層墻體施工完成后開始安裝爬模設(shè)備，筒內(nèi)水平結(jié)構(gòu)與核心筒剪力墻同步施工；筒外鋼結(jié)構(gòu)施工滯后剪力墻3層，與核心筒保持“不等高同步施工”(圖1)。

通過各工序插入節(jié)點(diǎn)的研究及優(yōu)化，項(xiàng)目在結(jié)構(gòu)施工過程中取得了良好的效果，標(biāo)準(zhǔn)層施工進(jìn)度達(dá)到4d(96h)一層。

2.1核心筒結(jié)構(gòu)施工組織

2.1.1核心筒剪力墻

本工程核心筒剪力墻外側(cè)采用液壓爬升模板體系。本工程爬模體系模板選用組拼式86型大鋼模板，整體性強(qiáng)、剛度大、拼縫少、墻體表面效果好。核心筒外墻共計(jì)布置24個液壓爬模機(jī)位，計(jì)4組架體。本工程液壓爬模架在核心筒地上二層豎向墻體完成后開始安裝液壓爬模架，地上三層開始使用。

核心筒剪力墻施工流程:上一層混凝土澆筑完畢→下一層墻體鋼筋綁扎→大鋼模退?！０迩謇?、檢修→爬模架體提升準(zhǔn)備→爬模架體提升→合?！０宕怪倍葯z查及泵送系統(tǒng)準(zhǔn)備→下一層混凝土澆筑。

2.1.2核心筒水平結(jié)構(gòu)

本工程核心筒水平結(jié)構(gòu)及剪力墻內(nèi)側(cè)模板體系采用扣件式鋼管支撐，在趕工的同時保證現(xiàn)場架體搭設(shè)質(zhì)量，項(xiàng)目特制作混凝土梁板模板搭設(shè)參數(shù)表及主樓核心筒模板支撐架立桿平面布置圖(圖2)張掛于現(xiàn)場。

2.2鋼結(jié)構(gòu)施工組織

2.2.1主樓鋼柱安裝

主樓結(jié)構(gòu)體系由核心筒、外框圓管柱和壓型鋼板組成的框架體系。核心筒設(shè)置4根H型鋼柱和4根十字柱，外框鋼柱由22根圓管柱組成，主要截面形式有Φ1 400×40、Φ1 300×30、Φ1 200×30、Φ1 000×25、Φ900×20、Φ800×20等。

根據(jù)整個工程特點(diǎn)，本工程主樓鋼結(jié)構(gòu)施工可以分為A、B兩個區(qū)同時進(jìn)行施工。本工程主樓鋼柱施工區(qū)域吊裝時，按照核心筒鋼柱施工領(lǐng)先外框鋼柱3層的原則，從圖3所示位置開始進(jìn)行施工，再按照逆時針方向依次順序安裝。

2.2.2主樓鋼梁安裝

樓層鋼梁主要分為框架主梁和次梁，每個區(qū)域外框鋼柱安裝完成后，及時安裝上鋼柱所在樓層的框架主梁，以形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體系，其余次梁在外框框架主梁完成后進(jìn)行安裝。每完成一個區(qū)域的主次梁，再進(jìn)行下一區(qū)域梁系的安裝，具體安裝順序如下：

(1)同平面鋼構(gòu)件吊裝，采用由里向外、對稱吊裝的方法進(jìn)行。

(2)立面上鋼構(gòu)件吊裝，采用由下至上，順序安裝的方法進(jìn)行。

(3)構(gòu)件吊裝分區(qū)進(jìn)行，吊裝順序先后為鋼柱、框架梁、次梁。

2.3核心筒結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)施工協(xié)調(diào)

根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，影響標(biāo)準(zhǔn)層施工進(jìn)度能否達(dá)到4d(96h)一層的最大因素是“核心筒結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)施工共用資源的分配是否合理”。由于本工程鋼結(jié)構(gòu)與核心筒保持“不等高同步施工”，其工作面相對獨(dú)立，交叉影響?。缓诵耐步Y(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)施工的主要共用資源為塔吊。

根據(jù)現(xiàn)場跟蹤和總結(jié)，項(xiàng)目部定于前48h，1#塔吊主要供土建調(diào)運(yùn)鋼筋、鋼管等材料，2#塔吊供鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行吊裝、卸車及轉(zhuǎn)運(yùn)等；后48h，1#及2#塔吊主要提供給鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行鋼柱、鋼梁等進(jìn)行吊裝；部分零星材料需要臨時補(bǔ)充轉(zhuǎn)運(yùn)，班組通過提前申請，過程中臨時穿插吊運(yùn)，項(xiàng)目部嚴(yán)格控制該類臨時吊運(yùn)的次數(shù)。

2.4核心筒剪力墻與核心筒水平結(jié)構(gòu)施工協(xié)調(diào)

本工程核心筒剪力墻與核心筒水平結(jié)構(gòu)同時施工，由于剪力墻鋼筋安裝量大且與鋼結(jié)構(gòu)預(yù)埋件、爬模體系相互交叉影響，故剪力墻鋼筋安裝是核心筒施工的關(guān)鍵，項(xiàng)目通過現(xiàn)場調(diào)查及與班組交流討論并結(jié)合現(xiàn)場垂直運(yùn)輸?shù)纫蛩?，將核心筒剪力墻分?部分，分別為暗柱區(qū)、連梁區(qū)及墻體區(qū)，核心筒水平結(jié)構(gòu)分為5個施工區(qū)，其各區(qū)施工流程搭接及順序等詳見圖4。

2.5安全及質(zhì)量管理措施

本工程核心筒剪力墻外側(cè)采用液壓爬模體系施工，核心筒與鋼結(jié)構(gòu)保持“不等高同步施工”，以下著重介紹該體系下的結(jié)構(gòu)施工異于常規(guī)工藝施工的質(zhì)量及安全管理措施。

液壓爬模體系為核心筒施工提供了獨(dú)立、完整的操作空間，爬模架可帶墻體一側(cè)大模板一起爬升，平臺寬度2.2m，架體總高15m，可覆蓋3個半層高，架體共有6層操作平臺，從上至下分別為：上3層為綁筋操作平臺，可借助此3層平臺綁扎鋼筋；中間一層為支模操作平臺，可在此平臺上完成合模、拆模、清理模板等工作；下層為爬升操作平臺；最底層為拆卸清理維護(hù)平臺。每層操作平臺均設(shè)有臨邊防護(hù)和翻蓋板，非提升期間翻蓋板與剪力墻之間封閉，可為下層鋼結(jié)構(gòu)施工提供安全的操作環(huán)境；爬模體系提升期間，下層鋼結(jié)構(gòu)可轉(zhuǎn)移至非爬模區(qū)域施工，如鋼柱吊裝、邊梁安裝等。

為防止大鋼模板下口跑漿，墻體下口應(yīng)保證水平。由結(jié)構(gòu)引起的高差，可用刨平的木方承墊在模板的底部；由施工質(zhì)量引起的地面不平，且高低差較小時，可在模板就位處的地面上用401膠粘海綿條，以減少漏漿；對于底部懸空的模板，繼續(xù)安裝模板前，要設(shè)置模板承墊條或帶(如外掛架，雙排架，木方等)，并較正其平直。

3　標(biāo)準(zhǔn)層施工工時分析

3.1標(biāo)準(zhǔn)層分項(xiàng)工程工程量

根據(jù)施工圖紙統(tǒng)計(jì)各分項(xiàng)工程工程量，為后續(xù)工作安排提供準(zhǔn)確詳實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。本工程標(biāo)準(zhǔn)層鋼結(jié)構(gòu)及混凝土結(jié)構(gòu)工程量統(tǒng)計(jì)如表1。

表1　標(biāo)準(zhǔn)層各分項(xiàng)工程工程量統(tǒng)計(jì)

3.2標(biāo)準(zhǔn)層核心筒結(jié)構(gòu)施工工時

根據(jù)工程量分析及現(xiàn)場調(diào)查、總結(jié)，核心筒剪力墻及筒內(nèi)水平結(jié)構(gòu)施工可滿足96h，其關(guān)鍵線路及施工時間統(tǒng)計(jì)如下：軸線放樣(1.5h)→剪力墻鋼筋綁扎(48h)→鋼結(jié)構(gòu)埋件預(yù)埋(6h)→爬模提升(5h)→模板加固(22h)→驗(yàn)收及整改(2.5h)→混凝土澆筑(11h)。

標(biāo)準(zhǔn)層96h標(biāo)準(zhǔn)化施工流程中已考慮必要的工序技術(shù)間歇時間，如根據(jù)相關(guān)規(guī)范規(guī)定剪力墻墻體混凝土強(qiáng)度必須達(dá)到10MPa后方可進(jìn)行液壓爬模體系的提升，根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)層關(guān)鍵線路及施工時間，混凝土澆筑完成后距爬模提升共耗時55.5h，該段時間剪力墻混凝土強(qiáng)度能夠達(dá)到規(guī)范規(guī)定的10MPa。

3.3標(biāo)準(zhǔn)層鋼結(jié)構(gòu)施工工時

3.3.1吊次分析

根據(jù)各分項(xiàng)工程工程量及鋼構(gòu)件吊裝特點(diǎn)等，將鋼構(gòu)件劃分3類，各類吊裝次數(shù)等詳表2；對塔吊每天吊次能力進(jìn)行分析：根據(jù)塔吊起重性能，其起重速度為40m/min～140m/min，每吊裝一次所需時間按構(gòu)件類別進(jìn)行分析，詳表3。

表2　構(gòu)件分類

表3　吊次分析

由以上分析統(tǒng)計(jì)，按照三類構(gòu)件各自所占比例可計(jì)算出每吊裝一次所需平均時間為：20×67.5%+32×28.1%+14×4.4%=23.1(min)，標(biāo)準(zhǔn)層總吊數(shù)為108+45+7=160吊，則每標(biāo)準(zhǔn)層安裝時間為：160×23.1/60=61.6h。

3.3.2焊接量分析

根據(jù)現(xiàn)場工作面及用電負(fù)荷，標(biāo)準(zhǔn)層可同時投入8臺焊機(jī)作業(yè)，對現(xiàn)場焊接項(xiàng)目、焊縫長度及焊接效率等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，標(biāo)準(zhǔn)層(表4)。

標(biāo)準(zhǔn)層鋼結(jié)構(gòu)吊裝與焊接工時相當(dāng)，約62h；考慮鋼結(jié)構(gòu)吊裝與焊接存在前后工序搭接及焊縫探傷等因素，故鋼結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)層施工能夠滿足96h。

表4　標(biāo)準(zhǔn)層焊接工程量及焊接工時統(tǒng)計(jì)

4　標(biāo)準(zhǔn)層96h標(biāo)準(zhǔn)化施工

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)層施工工時計(jì)算分析及現(xiàn)場調(diào)查，項(xiàng)目認(rèn)定施工工期4d/層是合理并可達(dá)到的；各專業(yè)及各工種間的穿插施工是影響能否達(dá)到工期目標(biāo)的重要因素，通過現(xiàn)場調(diào)查及工作統(tǒng)計(jì)，將各工種間穿插時間、作業(yè)耗時及勞動力投入等模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化(圖5)。

5　結(jié)構(gòu)同步施工組織與措施

施工過程中會遇到各種狀況和問題，如果該類問題無法提前預(yù)判和正確處理，都將進(jìn)而影響標(biāo)準(zhǔn)層96h的同步施工。結(jié)合興業(yè)銀行大廈工程，從以下幾點(diǎn)對同步措施進(jìn)行簡要介紹。

(1)塔吊附著頂升:興業(yè)銀行大廈工程采用2臺外附式塔吊，垂直運(yùn)輸是實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)層96h施工的根本，若塔吊附著或頂升出現(xiàn)較長時間延誤，整體工期勢必延誤。項(xiàng)目部針對該情況制定如下保證措施：①優(yōu)化塔吊布置，進(jìn)行塔吊頂升模擬，盡可能減少塔吊附著次數(shù)；②塔吊附著處鋼柱及鋼梁優(yōu)先施工，為塔吊附著提供便利；③塔吊頂升時間設(shè)置在清晨或午間，盡可能錯開結(jié)構(gòu)施工時間等。

(2)核心筒變截面:興業(yè)銀行大廈工程核心筒截面共變化收縮4次，每次截面變化，爬模提升及鋼模

拼裝都可能對預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)時程造成影響。項(xiàng)目部針對該情況制定如下保證措施：①爬模設(shè)計(jì)時，對鋼模板提前優(yōu)化；在剪力墻端部設(shè)置角模，每次剪力墻截面收縮時，只需調(diào)換角模即可；②當(dāng)截面變化小于等于50mm時，通過調(diào)節(jié)導(dǎo)軌的防傾裝置(調(diào)節(jié)支腿)，導(dǎo)軌及架體均能順利爬升至上一層。在跨變截面(變化大于50mm)處爬升架體時，使用變截面附墻座墊板，先將導(dǎo)軌斜向爬升入附墻裝置中，再借助導(dǎo)軌的導(dǎo)向，將架體爬升入位，在進(jìn)行下一層爬升作業(yè)后，架體就恢復(fù)為正常爬升狀態(tài)。

6　結(jié)語

在超高層建筑的結(jié)構(gòu)施工管理中，主要抓住以下3點(diǎn)。

(1)施工工藝選擇。根據(jù)工程結(jié)構(gòu)形式選擇合適的施工工藝不但可以使工期提前，同時還可以降低施工成本。

(2)施工目標(biāo)設(shè)定。結(jié)合工程特點(diǎn)、工程量及機(jī)械設(shè)備投入等，設(shè)定合理可行的施工目標(biāo)，有助于項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)工程高速、優(yōu)質(zhì)及安全的運(yùn)轉(zhuǎn)。

(3)模塊化、精細(xì)化管理。加強(qiáng)施工過程總結(jié)，對成熟的施工做法及工藝進(jìn)行固化，總結(jié)成具有可操作的模塊并進(jìn)行交底和宣貫；對現(xiàn)場施工進(jìn)行精細(xì)化管理，對下達(dá)的工作量化并按指標(biāo)進(jìn)行考核，可使工程事半功倍。

以上施工管理通過在本工程的應(yīng)用，在該結(jié)構(gòu)體系超高層建筑主體結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度等方面均取得了較好的成績，為興業(yè)銀行大廈工程建設(shè)做出了貢獻(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)層施工工期縮短至96h，獲得了建設(shè)單位、監(jiān)理單位及各職能部門的高度認(rèn)可。

[1]建筑施工手冊(4版)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.

[2]JGJ195—2010液壓爬升模板工程技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[3]汪道金，蘇建成.北京財(cái)富中心寫字樓超高層鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)[J].施工技術(shù)，2013,42(1)：24-26.

[4]游大江，喬聚甫，高永祥.巨型框架結(jié)構(gòu)體系超高層鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)[J].施工技術(shù)，2006,35(12)：78-81.

Synchronous construction organization analysis of core tube structure and steel structure in super high rise building

HUANGFeiTIANYuhua

(China construction third engineering bureau co.,ltd,Fuzhou 350000)

Taking INDUSTRIAL BANK building engineering as an example,this paper introduces the application of super high rise structure construction technology in this project.From the steel structure hoisting,the core tube construction,each working procedure and the construction standardization process and so on the construction of super high-rise structure has carried on the detailed elaboration.Finally,some points for attention in the construction of super high-rise buildings are summarized.

Super high rise building;Steel structure;Standardization process;Synchronous construction

黃飛(1987.05-)，男，助理工程師。

E-mail:740207435@qq.com

2016-05-30

TU745.1

A

1004-6135(2016)07-0054-05