大型鋼結(jié)構(gòu)工程核心筒勁性結(jié)構(gòu)施工技術(shù)
——以張江中區(qū)單元58-01地塊項(xiàng)目為例

吳 鵬

(上海建工一建集團(tuán)有限公司，上海 200120)

1 工程概況

上海市張江中區(qū)58-01地塊1#辦公塔樓地下4層地上 59層，結(jié)構(gòu)標(biāo)高-19.6～319 m，結(jié)構(gòu)體系采用鋼筋混凝土核心筒+外框勁性柱+鋼筋桁架樓承板結(jié)構(gòu)體系，鋼結(jié)構(gòu)主要包括核心筒內(nèi)的鋼骨柱、外框勁性鋼柱、外框鋼梁以及環(huán)帶桁架層。2#文化樓地下1層地上3層，結(jié)構(gòu)標(biāo)高-8.0～23.1 m，結(jié)構(gòu)形式采用框架結(jié)構(gòu)形式，鋼結(jié)構(gòu)主要包括勁性鋼柱和鋼梁。3#商業(yè)樓地下1層地上4層，結(jié)構(gòu)標(biāo)高-8.0～22.9 m，結(jié)構(gòu)形式采用框架結(jié)構(gòu)形式，鋼結(jié)構(gòu)主要包括勁性鋼柱和鋼梁。勁性鋼柱采用 H 型鋼柱，截面尺寸為 H460×460×25×25。地下室鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)為 Q355B。4#酒店為地下1層至25層，結(jié)構(gòu)標(biāo)高-8.0～95.1 m，結(jié)構(gòu)形式采用鋼筋混凝土核心筒+外框鋼框架結(jié)構(gòu)體系，鋼結(jié)構(gòu)主要包括外框鋼柱及外框鋼梁。鋼結(jié)構(gòu)總體量為 3.22萬(wàn)t。

圖1 58-01地塊項(xiàng)目效果圖

2 核心筒勁性柱施工技術(shù)

2.1 核心筒勁性鋼柱分段

1)在進(jìn)行每節(jié)鋼柱分段時(shí)，每節(jié)柱重量應(yīng)控制在塔吊的起重性能之內(nèi)，分段位置還應(yīng)該滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，并最大限度考慮現(xiàn)場(chǎng)安裝和焊接方便，此外還應(yīng)兼顧吊裝過(guò)程中的穩(wěn)定問(wèn)題。

2)核心筒勁性柱計(jì)劃2 層一節(jié)進(jìn)行分段。核心筒勁性柱從結(jié)構(gòu)外堆場(chǎng)起吊到進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)吊裝，吊裝半徑最大 39 m。最重構(gòu)件截面 H600×350×60×70，柱高度12 m，最大吊裝重量 8.64 t；該工況下 ZSL760 動(dòng)臂式塔吊性能為：40 m 主臂,R=40 m/Q=17.5 t，滿(mǎn)足吊裝需求。

2.2 外框勁性鋼柱分段

塔樓外框勁性鋼柱分段情況如下。

1)1F～10F，因外框鋼柱尤其是外框角柱(雙 H 組合鋼柱)截面較大為 2H700×1 000×70×70，外框柱采取 1 層一節(jié)進(jìn)行分段，共10段。

2)11F～ROOF，外框柱采取2層一節(jié)進(jìn)行分段，共25段。

外框鋼柱最重構(gòu)件為1F～3F的外框角柱(雙 H 組合鋼柱)，截面為 2H700×1 000×70×70，柱高度7 m，吊裝重量28.2 t；計(jì)劃采用 200 t 汽車(chē)吊在±0.000底板進(jìn)行吊裝。該工況下性能為：200 t 汽車(chē)吊，22.5 m 主臂，R=16 m/Q=36.5 t，滿(mǎn)足吊裝需求。外框邊柱截面為 H600×1 000×70×70，柱高度 7 m，吊裝重量11.34 t；采用ZSL 塔吊進(jìn)行吊裝，吊裝半徑26 m；該工況下ZSL760動(dòng)臂式塔吊性能為：40 m 主臂，R=26 m/Q=28 t，滿(mǎn)足吊裝需求。

4F～10F的外框鋼柱最大截面為外框角柱(雙H組合鋼柱)，截面為 2H700×800×60×60，柱高度 4.5 m，吊裝重量 13.6 t，采用 ZSL 塔吊進(jìn)行吊裝，吊裝半徑 31 m；該工況下 ZSL760 動(dòng)臂式塔吊性能為：40 m 主臂，R=31 m/Q=22 t，滿(mǎn)足吊裝需求。

11F～ROOF，外框角柱(雙 H 組合鋼柱)分叉為兩根 H 鋼柱，外框勁性柱分段為2層一節(jié)，最大分段長(zhǎng)度 9 m，最大分段重量 12.3 t。該工況下 ZSL760 動(dòng)臂式塔吊性能為：40 m 主臂，R=31 m/Q=22 t，滿(mǎn)足吊裝需求。

2.3 核心筒勁性鋼柱安裝技術(shù)

核心筒勁性柱安裝流程如圖2所示。

圖2 核心筒勁性柱安裝流程圖

1)1F～4F核心筒勁性柱通過(guò)2臺(tái)130 t汽車(chē)吊停在棧橋上進(jìn)行吊裝。5F～ROOF核心筒勁性柱的吊裝通過(guò)2臺(tái)ZSL760塔吊在各自工作范圍內(nèi)進(jìn)行吊裝。

2)核心筒結(jié)構(gòu)進(jìn)場(chǎng)后按照各階段施工平面布置圖中的位置卸車(chē)、堆場(chǎng)，由于現(xiàn)場(chǎng)施工條件限制，構(gòu)件需堆放在場(chǎng)外，吊裝前駁運(yùn)至場(chǎng)內(nèi)放置于首層底板。

3)鋼柱起板時(shí)，鋼柱兩端設(shè)置4 塊連接耳板，耳板上除了對(duì)接孔外，各開(kāi)一個(gè)吊裝孔，耳板在加工廠(chǎng)制作焊接。鋼柱起板時(shí)，采用一根鋼絲繩做二串通后兩點(diǎn)起吊，起吊采用旋轉(zhuǎn)回直法，避免根部拖曳。

4)先在下節(jié)柱頂放樣鋼柱對(duì)接十字軸線(xiàn)，核心筒結(jié)構(gòu)柱吊至安裝位置，緩慢下落與地下室冒頭的鋼柱對(duì)接，邊吊邊校，用臨時(shí)螺栓連接耳板固定。每完成一節(jié)鋼柱施工后，應(yīng)進(jìn)行各鋼柱柱頂標(biāo)高測(cè)量，防止各種因素產(chǎn)生的標(biāo)高累計(jì)偏差。

2.4 核心筒斜收分安裝方案

1)核心筒斜收分施工方案為：核心筒完成 44 框剪力墻、斜墻部分局部樓板施工后，鋼平臺(tái)下面3個(gè)內(nèi)筒架各自在南側(cè)分隔處分離，沿斜墻一側(cè)的內(nèi)筒架將在做好臨時(shí)拉結(jié)、保證內(nèi)筒架穩(wěn)定安全的前提下停留在核心筒內(nèi)側(cè)，其余部分隨整體鋼平臺(tái)繼續(xù)頂升施工。在做核心筒斜墻時(shí)，斜墻區(qū)域的樓板應(yīng)同時(shí)做好，并且利用局部混凝土樓板、內(nèi)筒架、外掛腳手架等搭設(shè)操作腳手架和排架，停留在核心筒斜墻一側(cè)的內(nèi)筒架需要做臨時(shí)拉結(jié)和支撐。

2)在核心筒完成50 框剪力墻施工后做好斜墻區(qū)域內(nèi)筒架的安全防護(hù)設(shè)施，完成 52 框剪力墻后做好斜墻區(qū)域的外掛腳手架、頂升導(dǎo)軌位移和吊裝，恢復(fù)鋼平臺(tái)的所有臨邊防護(hù)設(shè)施。

3)南側(cè)斜剪力墻內(nèi)包括4 根鋼骨，柱號(hào)：GZA-1，規(guī)格為 H200×200×8×16，鋼柱1層一節(jié)分段長(zhǎng)度為4.5 m，分段重量為0.8 t。南側(cè)斜墻從45層(標(biāo)高：221.400)起開(kāi)始向內(nèi)傾斜此時(shí)距K軸 4 200 mm，至 50 層(標(biāo)高246.900)完成傾斜，此時(shí)距K軸 1 350 mm恢復(fù)豎直向上發(fā)展。鋼骨柱傾斜角度為84°。核心筒南區(qū)收分區(qū)域平面、立面如圖3～4所示。

圖3 核心筒南區(qū)收分區(qū)域平面圖

圖4 核心筒南區(qū)收分區(qū)域立面圖

施工流程如圖5～8。

圖5 頂升階段一

1)核心筒完成44框剪力墻、斜墻部分局部樓板施工后，鋼平臺(tái)下面三個(gè)內(nèi)筒架各自在2 850 mm分隔處分離，沿斜墻一側(cè)的內(nèi)筒架將在做好臨時(shí)拉結(jié)、保證內(nèi)筒架穩(wěn)定安全的前提下停留在核心筒內(nèi)側(cè)，其余部分隨整體鋼平臺(tái)繼續(xù)頂升施工。

圖6 頂升階段二

圖7 頂升階段三

圖8 頂升階段四

2)南側(cè)核心筒鋼平臺(tái)分隔區(qū)域內(nèi)搭設(shè)腳手架，施工斜墻勁性鋼柱，吊裝時(shí)鋼柱就位后安裝柱底連接板，柱定吊點(diǎn)轉(zhuǎn)換為 3T 手拉葫蘆，手拉葫蘆固定于鋼平臺(tái)頂部橫梁。

3)鋼柱焊接完成后開(kāi)始綁扎鋼筋因鋼柱截面較小，長(zhǎng)度較長(zhǎng)，鋼筋綁扎階段易外部受擾動(dòng)，進(jìn)而影響鋼柱安裝精度。因此，將采用柱頂手拉葫蘆調(diào)節(jié)鋼柱定位，主要控制保持鋼柱翼緣與內(nèi)測(cè)斜模板間距為150 mm。

4)依次搭接向上施工，南側(cè)鋼平臺(tái)外掛腳手向內(nèi)滑移。

2.5 安裝注意事項(xiàng)

1)勁性鋼柱的安裝采取邊吊邊校的方法，操作人員應(yīng)有具體的測(cè)校記錄。當(dāng)達(dá)到要求后，應(yīng)即刻擰緊定位安裝螺栓，并進(jìn)行焊接施工。因鋼柱截面較小，二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊預(yù)計(jì)消耗焊絲1.1 kg，按一盤(pán)焊絲12.5 kg熟練焊工施工5 h計(jì)算，此H型柱對(duì)稱(chēng)焊接 2 人僅焊接耗時(shí)約為 20 min,因此，此鋼柱柱底臨時(shí)連接完成后轉(zhuǎn)換吊點(diǎn)，然后立即完成焊接施工，減少鋼柱吊點(diǎn)對(duì)鋼平臺(tái)擾動(dòng)。

2)后續(xù)的鋼筋混凝土在施工方法上應(yīng)盡量避免產(chǎn)生對(duì)勁性鋼結(jié)構(gòu)安裝質(zhì)量有影響的操作和環(huán)節(jié)。

3)核心筒勁性結(jié)構(gòu)安裝利用土建腳手架作為操作平臺(tái)，原則上不再搭設(shè)臨時(shí)操作臺(tái)，以避免和土建腳手架的沖突。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文重點(diǎn)介紹了張江中區(qū)單元58-01地塊項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)工程核心筒勁性結(jié)構(gòu)施工新技術(shù)、新方法，對(duì)核心筒勁性鋼柱分段、外框勁性鋼柱分段、核心筒勁性柱安裝工藝、核心筒斜收分施工新技術(shù)、核心筒分階段頂升技術(shù)進(jìn)行了實(shí)踐性應(yīng)用與工程總結(jié)。整體技術(shù)方案經(jīng)過(guò)專(zhuān)家認(rèn)證，可行有效，對(duì)解決國(guó)內(nèi)外核心筒鋼結(jié)構(gòu)工程勁性結(jié)構(gòu)施工具有顯著的借鑒作用。

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