高空轉(zhuǎn)換層的內(nèi)藏式鋼桁架結(jié)構(gòu)施工

喻 靖 彭明龍

上海建工二建集團(tuán)股份有限公司 上海 200080

1 工程概況

南昌綠地·新都會·紫峰大廈是江西省南昌市的地標(biāo)建筑，也是江西省在建的第二高大樓。工程總建筑面積約21 萬m2，包括1 棟高268.8 m主塔樓以及3 棟附屬裙樓。其中主樓56 層，1～38F作為辦公區(qū)域，39F及以上作為酒店使用。與傳統(tǒng)內(nèi)筒外鋼結(jié)構(gòu)不同，在結(jié)構(gòu)造價(jià)降低10%的情況下，塔樓結(jié)構(gòu)采用內(nèi)筒外框架混凝土柱的形式，并在38～41F，采用內(nèi)藏式鋼桁架的方法將結(jié)構(gòu)改變?yōu)閮?nèi)筒與外混凝土框架柱與剪立墻相結(jié)合的形式，以達(dá)到改變主樓外立面效果及使用功能的目的，在中國及亞洲屬首次使用。

轉(zhuǎn)換桁架從結(jié)構(gòu)的38F開始、到44F，共4 片桁架（圖1），桁架采用大型變截面BH型鋼作為鋼梁，最大為下弦BH（2 600～1 000） mm×300 mm×20 mm×35 mm，立柱為BH900 mm×200 mm×30 mm×30 mm，橫梁BH800 mm×200 mm×20 mm×30 mm，上弦BH775 mm×450 mm×60 mm×60 mm，懸挑區(qū)域十字撐為BH900 mm ×200 mm×20 mm×30 mm。

2 工程難點(diǎn)

（a）在主塔樓38～44F，165～195 m高空，740 t質(zhì)量鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工、安全控制難度大。塔樓結(jié)構(gòu)東、西面逐步內(nèi)凹變形，截面最大處內(nèi)縮7 m，桁架鋼梁在40F樓面179.95 m高空外伸懸挑5 m，懸挑桿件截面高度最大尺寸達(dá)到 2 600 mm，質(zhì)量為11.34 t，構(gòu)件使用塔吊臨時(shí)就位難度高，安裝過程中，臨時(shí)固定、安全保障措施難度高。30 m高桁架結(jié)構(gòu)一次成型，且片狀桁架之間未連接成框架，單片桁架寬度200～300 mm，單片桁架構(gòu)件垂直度控制難度高。鋼構(gòu)件板材厚多為30 mm、35 mm，最厚為60 mm，桿件對接焊接焊縫等級要求一級，在179.95 m高空焊接作業(yè)質(zhì)量控制難度大。

圖1 內(nèi)藏式鋼桁架模型

（b）鋼筋、模板體系配合鋼結(jié)構(gòu)施工難度大。因鋼桁架不允許開孔，且核心筒墻厚600 mm和400 mm，對應(yīng)桁架寬度分別為350 mm和300 mm。墻內(nèi)鋼筋、梁內(nèi)鋼筋、樓板鋼筋、梁箍筋直徑多為36 mm、32 mm、25 mm，并且鋼桁架一次成型后，混凝土結(jié)構(gòu)逐層向上施工時(shí)，累計(jì)偏差逐漸變大，給鋼筋綁扎以及模板對拉螺桿與鋼構(gòu)件連接施工帶來極大困難。且為保障轉(zhuǎn)換層桁架整體穩(wěn)定性，38～44F模板體系需同時(shí)保留，待44F混凝土結(jié)構(gòu)施工完成30 d，且混凝土強(qiáng)度發(fā)展達(dá)到100%以后開始拆除模板，對模板系統(tǒng)調(diào)配帶來比較高的要求。

（c）C60混凝土澆筑質(zhì)量控制難度高。C60混凝土施工至195 m高度在南昌屬于首次，無成熟施工經(jīng)驗(yàn)，并且核心筒墻體厚600 mm和400 mm，鋼筋間距橫向與豎向最小間距僅為30 mm，且C60混凝土石子外形不佳，多扁片狀，水泥用量高，達(dá)到500 kg/m3，使用中效減水劑，并且38～44F C60混凝土施工為5～9月，正處于當(dāng)?shù)叵募?，高溫多雨，晝夜?jié)穸认嗖钶^大，對混凝土澆筑連續(xù)性、不同級配混凝土交叉時(shí)間控制要求比較高，并且對局部構(gòu)件（深梁等大體積構(gòu)件）養(yǎng)護(hù)帶來較大難度。

3 關(guān)鍵技術(shù)[1-3]

3.1 十字支撐與水平支撐相結(jié)合

考慮到單片桁架高度達(dá)到30 m，且鋼梁懸挑構(gòu)件達(dá)到5 m，在195 m高空受到風(fēng)荷載作用時(shí)，單一水平支撐頂端擺動經(jīng)過計(jì)算將超過150 mm，電焊施工后，構(gòu)件的垂直度將無法保證，故采取十字支撐與水平支撐結(jié)合的形式。

其施工流程如下： 在41F、43F懸挑端設(shè)置十字支撐，柱梁節(jié)點(diǎn)位置設(shè)置水平支撐，在42F、44F柱梁節(jié)點(diǎn)位置設(shè)置水平支撐，將桁架連接成框架整體。桿件隨桁架的安裝同步安裝，連桿件安裝在樓層面標(biāo)高以上300 mm。連桿逐層向上安裝時(shí)，同時(shí)使用2 臺經(jīng)緯儀從2 個(gè)方向?qū)﹁旒苤饕獦?gòu)件的垂直度進(jìn)行監(jiān)控。在電焊過程中，逐層進(jìn)行桁架架體垂直度調(diào)整，待桁架整體安裝焊接完成，混凝土逐層向上澆筑，每層澆筑完后7 d，將該層樓層面連桿件進(jìn)行拆除，隨混凝土澆筑進(jìn)度從下往上逐層割掉。連桿件割除后，對桁架架體垂直度再次進(jìn)行測量，使用葫蘆對架體進(jìn)行微調(diào)，臨時(shí)連接桿件采用鋼管，鋼管規(guī)格為Φ121 mm×5 mm，材質(zhì)Q345B。

3.2 模板對拉螺栓接駁器對拉施工技術(shù)

主塔樓38～44F核心筒剪力墻墻厚600 mm和400 mm，最高層高為7.8 m。不涉及鋼柱及鋼梁部分模板使用18 mm板，50 mm×100 mm木楞，使用2 根鋼管拼裝方形柱箍，間距450 mm，采用Φ14 mm穿墻螺栓。鋼柱、鋼梁區(qū)域不得開孔，對拉螺栓須斷開，決定在鋼梁、鋼柱上通過加工焊接14#接駁器，分別對稱焊接在鋼柱及鋼梁的腹板上，水平間距450 mm，豎向間距450 mm。厚600 mm墻螺栓割斷為2 根長550 mm螺栓，待桁架吊裝完成，土建施工時(shí)14#的螺桿直接與接駁器連接，接駁器采用工廠加工焊接。施工流程如下：

（a）繪制模板布置圖與螺桿接駁器分布圖；

（b）工廠接駁器與鋼構(gòu)件連接加工；

（c）構(gòu)件到現(xiàn)場后，進(jìn)行檢查。對運(yùn)輸過程中損壞或遺漏的接駁器重新進(jìn)行焊接，焊接質(zhì)量達(dá)到要求后，吊裝至施工樓層面；

（d）現(xiàn)場配套螺桿加工。在每層混凝土澆筑完成后，測量鋼桁架的垂直度，根據(jù)測量結(jié)果，對加工的螺桿長度進(jìn)行調(diào)整，使之符合構(gòu)件兩邊的長度要求。

（e）現(xiàn)場對拉螺桿進(jìn)行施工。施工完成后，使用扭力扳手進(jìn)行檢查，不滿足要求的重新施工，防止混凝土澆筑過程中，爆模情況的發(fā)生。

采用現(xiàn)場加工與工廠預(yù)制加工相結(jié)合的方式，可以減少工期，提高模板施工安全性。

3.3 C60混凝土施工技術(shù)

針對主樓C60混凝土首次澆筑至195 m高空，缺乏施工經(jīng)驗(yàn)，并且鋼筋與鋼桁架之間間距只有30 mm的情況，通過采取調(diào)整施工流程、工藝以及混凝土配合比幾方面，提高混凝土施工質(zhì)量：

（a）配合比微調(diào)。在混凝土強(qiáng)度保證的情況下，通過混凝土廠試驗(yàn)室配合比微調(diào)以及混凝土石子進(jìn)行篩選，石子大小盡可能統(tǒng)一，外觀盡可能圓潤，并且要求到施工現(xiàn)場的C60混凝土塌落度控制在220～240 mm，擴(kuò)展度控制在650～700 mm，提高混凝土到施工樓層面的和易性，以提高混凝土施工質(zhì)量。

（b）施工流程調(diào)整，解決C60混凝土難泵送的難題。根據(jù)天氣、溫度情況，控制C60混凝土開始澆筑及結(jié)束澆筑時(shí)間，避開高溫時(shí)間段。不同級配混凝土交叉過程中，盡可能減少C60混凝土澆筑過程中的混凝土泵等待時(shí)間，以達(dá)到防止泵管堵塞的目的。

（c）施工工藝調(diào)整。采用Φ50 mm和Φ35 mm振動棒結(jié)合使用，在鋼筋間隙大的地方使用Φ50 mm的振動棒進(jìn)行振搗，在間隙小的地方使用Φ35 mm的振動棒進(jìn)行振搗，使混凝土充分振搗，避免出現(xiàn)孔洞、麻面等情況。

4 實(shí)施效果

紫峰大廈高空轉(zhuǎn)換層內(nèi)藏式鋼桁架結(jié)構(gòu)施工采用十字支撐與水平支撐相結(jié)合技術(shù)，從根本上解決了鋼桁架在施工過程中的施工質(zhì)量控制和高空安全等一系列難題，合理的施工工序解決了單片桁架垂直度、整個(gè)架體的垂直度以及電焊操作引起的桁架架體變形大的問題，使鋼桁架自身質(zhì)量得以保障。模板對拉螺栓施工技術(shù)解決了模板與鋼構(gòu)件連接施工工期長、質(zhì)量難以控制等難題，清除了因人工現(xiàn)場電焊操作質(zhì)量不穩(wěn)定引起的模板體系安全隱患。在195 m高空C60混凝土施工過程中，解決了混凝土難澆搗、難泵送等難題，也為類似的工程提供可參考的施工方法與經(jīng)驗(yàn)。