上海中心大廈結構工程建造關鍵技術

上海建工集團股份有限公司 上海 200080

1 工程概況

1.1 地理位置及周邊環(huán)境概況

上海中心大廈工程位于上海市陸家嘴金融貿(mào)易區(qū)核心地帶（圖1）。東臨東泰路，與上海環(huán)球金融中心毗鄰；西近銀城中路，與太平金融大廈毗鄰；南接陸家嘴環(huán)路，與盛大金磐住宅樓毗鄰；北靠花園石橋路，與金茂大廈隔路相望。

1.2 地質(zhì)概況

本工程地基土在150 m深度范圍內(nèi)的土層主要由飽和黏性土、粉性土和砂土組成。其中第⑧層缺失，第⑦、⑨層土連通。土層深部第⑦層屬上海地區(qū)第一承壓含水層，承壓水水位埋深為8.50～10.60 m, 11月～4月水位較高，5月～10月水位較低。

1.3 建筑概況

本工程總建筑面積約57 萬m2，地上總建筑面積約41 萬m2，地下室建筑面積約16 萬m2，地下室占地面積約3.4 萬m2。主樓地下5 層，地上121 層，主樓高度為632 m。

其豎向分為9 個功能區(qū)，1 區(qū)為大堂、商業(yè)、會議、餐飲區(qū)，2～6 區(qū)為辦公區(qū)，7 區(qū)、8 區(qū)為酒店和精品辦公區(qū)，9 區(qū)為觀光區(qū)，9 區(qū)以上為屋頂皇冠，其中1～8 區(qū)頂部為設備避難層。外墻采用雙層玻璃幕墻，內(nèi)外幕墻之間形成垂直中庭。裙房地下5 層，地上5 層，高37 m。大廈主要功能為辦公、酒店、商業(yè)、會議、觀光[1,2]。

1.4 結構概況

本工程為樁筏基礎，樁基采用鉆孔灌注樁，主樓基礎底板厚6 m，裙房基礎底板厚1.6 m。主樓為鋼筋混凝土結構和鋼結構組成的混合結構體系(圖2)，裙房地下為框架結構，地上為鋼結構。主樓豎向結構包括核心筒和巨型柱，水平結構包括樓層鋼梁、樓面桁架、帶狀桁架、伸臂桁架以及組合樓板。

圖2 結構體系概況

核心筒為鋼筋混凝土結構,在設備避難層的核心筒墻體內(nèi)暗埋內(nèi)伸臂桁架，內(nèi)伸臂桁架通過外圍伸臂桁架與巨型柱連接。鋼筋混凝土巨型柱內(nèi)含勁性鋼柱，沿高度向建筑中部呈88°傾斜，包括8 根超級柱SC1和4 根角柱SC2。非桁架層水平結構由樓層鋼梁和組合樓板組成；1 區(qū)和3 區(qū)桁架層的水平結構設有樓面桁架和帶狀桁架；2 區(qū)和4～8 區(qū)桁架層的水平結構設有伸臂桁架、樓面桁架、帶狀桁架。各區(qū)設備避難層之間，鋼框架外圍的玻璃幕墻支撐鋼結構采用懸掛結構形式，每個樓層面設置1 道。屋頂皇冠鋼結構位于整棟建筑頂部，由內(nèi)外八角鋼框架、帽桁架、豎向鰭狀桁架、水平桁架組成。

2 地下結構施工難點

（a）地下⑦層和⑨層承壓水相互連通，水量極其豐富，承壓水頭高。主樓開挖深度達31.1 m，因此，超深基坑安全施工以及對周邊環(huán)境的保護難度大。

（b）主樓基坑開挖深度須進入號稱“鐵板砂”的⑦1粉砂層內(nèi)2.3 m，由于該土層降水固結后非常堅硬，所以開挖難度特大。

（c）主樓基礎底板厚度為6 m，強度等級為C50，混凝土方量約為60 000 m3。建筑工程中一次連續(xù)澆筑混凝土60 000 m3在世界上尚無先例，混凝土施工組織難度大。

（d）主樓基礎底板C50高強超大體積混凝土施工裂縫控制、基礎底板和大量剪力厚鋼板強力約束下的高強地下室墻板混凝土裂縫控制難度極高。

（e）超大超重傾斜巨型鋼柱截面尺寸大，鋼結構安裝過程中的機械選型、吊裝方法以及吊裝過程對超深基坑的安全保護技術難度大。

（f）超大截面厚板的現(xiàn)場焊接工作量大，其中SC1巨型鋼柱厚100 mm的鋼板對接焊縫長度達20 m，超厚鋼板現(xiàn)場焊接的質(zhì)量控制難度大。

（g）主樓地下鋼筋混凝土結構中，勁性鋼結構含量大，剪力墻結構中又設置了大量剪力厚鋼板，翼墻中也設置了2 道厚鋼板，剪力墻結構裂縫控制難度大。

3 上部結構施工難點

3.1 鋼筋混凝土結構工程施工難點

（a）主樓核心筒結構沿高度方向有4 次體形變化，墻體內(nèi)暗埋多達6 道伸臂桁架，超高空腳手模板體系選擇以及立體作業(yè)安全防護難度大。

（b）主樓核心筒混凝土高度達574 m，頂部為C60高強混凝土；巨型柱混凝土高度達546 m，頂部為C50高強混凝土；高強混凝土一次泵送到頂施工難度大。

（c）主樓非標準層核心筒墻體內(nèi)暗埋了大量剪力厚鋼板、鋼結構暗柱和暗梁，鋼結構和鋼筋工程相互位置關系復雜。在厚鋼板強約束下的結構裂縫控制以及混凝土澆筑密實性的控制難度大。

3.2 鋼結構工程施工難點

（a）工程鋼結構總質(zhì)量約100 000 t，安裝高度達632 m。在主樓鋼結構安裝過程中，裙房地下室同步施工，主樓重型鋼結構堆場受外圍環(huán)形后澆帶影響，施工組織難度大。

（b）主樓鋼結構造型復雜，巨型鋼柱、鋼桁架等鋼板厚、截面大、構件重，鋼結構安裝的機械選型及吊裝方法極為重要，測量校正及精度控制難度大，高空焊接作業(yè)要求高。

（c）高空作業(yè)點多面廣，桁架層懸臂端、外幕墻支撐鋼結構和屋頂皇冠鋼結構懸空安裝工作量大，安全控制難。重型起重機械設置對結構整體及局部的影響，增加了安全施工難度。

3.3 結構工程施工控制難點

（a）主樓鋼筋混凝土結構超高，受混凝土收縮徐變、壓縮變形、環(huán)境影響，結構豎向變形預控制難度大。主樓鋼結構超高超大，受壓縮變形、安裝工藝、環(huán)境影響，鋼結構豎向變形預控制難度大。

（b）主樓核心筒先行施工，核心筒外圍的鋼框架以及組合樓板后續(xù)施工，核心筒的變形預控制和核心筒外圍的鋼框架變形預控制產(chǎn)生的豎向變形差異，將對結構產(chǎn)生有害內(nèi)力，所以變形差異控制難度大，要求高。

（c）主樓超高結構受風荷載、日照等因素影響大，垂直度控制難度大。

3.4 人貨垂直運輸施工難點

本工程外立面呈垂直旋轉(zhuǎn)狀，外邊緣隨高度不斷變化，若在建筑物外邊緣設置施工電梯，對后續(xù)工程建設影響巨大，且投入費用高，人員和貨物垂直運輸施工難度大。

4 主體結構總體施工流程

（a）地下室采用主樓順作裙房逆作施工，主樓結構出±0.00 m開始裙房逆作法施工。

（b）上部結構中，屋頂“皇冠”結構以下的主體結構施工在豎向共分3 個流水節(jié)拍，首先進行核心筒墻體結構施工，其次進行核心筒外圍鋼框架結構施工，最后進行鋼筋混凝土巨型柱以及樓板結構施工。

（c）核心筒外圍鋼框架在非樓面桁架層和非伸臂桁架層中的吊裝，首先根據(jù)分節(jié)方案吊裝巨型鋼柱，其次吊裝樓層鋼梁，依次進行樓層鋼梁焊接及螺栓連接，然后進行壓型鋼板鋪設以及栓釘施工，最后進行組合樓板中的鋼筋混凝土樓板施工。

（d）在設備避難層頂面組合樓板混凝土澆筑完畢后，首先進行下部幕墻鋼支撐安裝，根據(jù)進度計劃要求適時進行外玻璃幕墻安裝，然后進行內(nèi)玻璃幕墻安裝。

（e）屋頂“皇冠”鋼結構吊裝，首先吊裝帽桁架以下的八角框架結構，安裝相應樓層鋼結構，完成核心筒區(qū)域混凝土澆筑，然后安裝帽桁架鋼結構，最后依次吊裝豎向鰭狀桁架以及水平桁架。

5 主樓區(qū)域基坑工程順作法施工方案

5.1 概況

主樓圍護墻為厚1.2 m、內(nèi)徑121 m的環(huán)形地下連續(xù)墻，設置6 道環(huán)形圍檁，地下連續(xù)墻深50 m?；娱_挖深度31.1 m，土方開挖總量約36 萬m3，在第1道環(huán)形圍檁標高位置設置4 個挖土棧橋平臺。

5.2 地下連續(xù)墻施工[3-5]

由于地基土⑦2層比貫入阻力Ps平均值26.91 MPa，深50 m、厚1.2 m的地下連續(xù)墻采用抓銑結合的成槽工藝。上部30 m土體（⑥層及以上土層），用真砂成槽機直接抓?。贿M入30 m深度以下（⑦1層粉砂土）后，用寶峨BC32和BC40液壓銑槽機銑削。同時地下連續(xù)墻選用鎖口管結合V形鋼板接頭，有效減少起拔阻力和防止混凝土繞流。裙房地下連續(xù)墻深48 m，采用相同施工工藝。

在主樓圓環(huán)形地下連續(xù)墻中做了部分套銑接頭并獲得成功（圖3），其工藝為先行施工一期槽段，然后在兩個一期槽段中間插入二期槽段，利用銑槽機直接切削已成槽段的混凝土形成接頭，接頭止水效果良好。采用此工藝取消了接頭箱，可徹底解決可能產(chǎn)生的混凝土繞流質(zhì)量隱患。

圖3 地下連續(xù)墻套銑施工工藝示意

5.3 管井井點減壓降水施工

5.3.1 減壓降水井點布置及停井

通過減壓降水單井及多井抽水試驗分析，并經(jīng)群井抽水試驗驗證確定方案?；觾?nèi)設置深55 m的減壓降水井12口，深45 m的觀察井3 口；基坑外深65 m和55 m的減壓降水井各14 口，間隔設置，裙房兩墻合一地下連續(xù)墻內(nèi)側(cè)設置深45 m的觀察井4 口，裙房兩墻合一地下連續(xù)墻外側(cè)設置深45 m的觀察井3 口。減壓降水井點封井部分采用墊層施工前進行，部分采用基礎底板完成后停止降水，待裙房施工時繼續(xù)使用。

5.3.2 減壓降水井點運行

基坑開挖至－17.5 m后開啟降壓井，先陸續(xù)開啟坑內(nèi)的12 口井；開挖至－28.8 m之后開啟坑外降壓井，最終坑外共開啟23 口井。主樓基坑內(nèi)12 口減壓井在基礎底板墊層施工前全部封閉，底板混凝土澆筑完成后7 d所有降壓井停井。減壓降水過程中采用信息化施工，按需降水，隨時調(diào)整減壓降水運行方案，以滿足保護周邊環(huán)境的要求，采用多電源保障措施確保安全。

5.4 管井井點疏干降水施工

基坑內(nèi)設置深25 m的真空管井井點疏干降水井42 口，觀察井4 口，疏干降水井每250 m2設置1 口。

5.5 基坑工程土方開挖總體施工

主樓基坑平面開挖分4 個區(qū)域同時進行，每個挖土棧橋平臺負責1 個區(qū)域土方開挖（圖4）。主樓基坑采用島盆結合方式開挖，根據(jù)環(huán)形圍檁位置分7 層土進行，盆邊分層土體高度大于3.5 m時采用2級放坡開挖。

在挖土棧橋平臺上布置挖土機械的作業(yè)場地，用于土方的主要出土口，采用反鏟挖掘機、長臂挖掘機、伸縮臂挖掘機、抓頭挖掘機進行土方裝車挖運。4 個挖土區(qū)域內(nèi)分別布置相應數(shù)量的反鏟挖掘機，用于土方的開挖以及土方的駁運。

圖4 主樓土方開挖場景

5.6 基坑工程環(huán)形圍檁施工

由于基坑深大，每道環(huán)形圍檁須進行分段、對稱、流水施工，每段長度控制在50 m左右。第1道～第5道環(huán)形圍檁底模及側(cè)模采用木模，第6道環(huán)形圍檁直接利用混凝土墊層做底模。因第6道環(huán)形圍檁埋在底板之下不予拆除，第1道～第5道環(huán)形圍檁按爆破方案設置爆破預留孔，便于后續(xù)爆破拆除。

5.7 截樁、樁頂處理、墊層施工

截樁采用人工開鑿和空壓機開鑿相結合的方法，根據(jù)土層開挖厚度，按2～3 m進行分段開鑿截斷，并由履帶吊直接吊運出基坑外運。在樁頂區(qū)域，采用人工開鑿進行樁頂處理，清理樁頂鋼筋。土方開挖至設計標高后，及時分塊澆筑混凝土墊層。在基坑底高低坡的底部區(qū)域，沿環(huán)向均勻設置8 個集水井，在坑中坑位置再設置一定數(shù)量的集水井，用于基坑內(nèi)明水的排除（圖5）。

圖5 主樓基坑全景及樁頂處理

6 主樓區(qū)域基礎底板施工方案

6.1 概況

主樓基礎底板混凝土總方量約61 200 m3（其中坑中坑1 200 m3），混凝土強度等級為C50，抗?jié)B等級P12。先澆筑完成坑中坑混凝土，剩余60 000 m3混凝土采用一次連續(xù)澆筑方案。

6.2 基礎底板鋼筋和模板工程施工

底板墊層澆筑后，2 臺80 t履帶吊先行進場，布置在南、北挖土平臺，隨后在東、西挖土平臺上安裝2 臺QTJ60Ⅱ塔吊，并機動進場2 輛50 t汽車吊，以滿足主樓底板鋼筋垂直運輸以及底板鋼筋綁扎的要求，待鋼筋綁扎完成后 4 臺塔吊退出場地。

鋼筋支架按立柱、頂部橫梁、中部連桿和豎向剪刀撐桿件分別進行設計，在立柱中部設置2 道連桿，鋼筋支架立柱的縱向和橫向設置豎向剪刀撐?；A底板圓環(huán)端部與地下連續(xù)墻接觸部位鋼筋預留接駁器，設置2 條膨潤土止水帶用于防水?；A底板內(nèi)的鋼結構地腳螺栓和M1280D塔吊基礎等埋件按設計和施工要求預埋。

6.3 主樓區(qū)域基礎底板超大體積混凝土施工

6.3.1 原材料要求

采用中低熱定制水泥、大摻量粉煤灰和礦物摻合料；采用專門復配的聚羧酸系高效減水劑。

6.3.2 混凝土配合比

在混凝土配合比設計中，主要考慮降低水化熱和減小收縮，以從源頭上控制溫度收縮裂縫的產(chǎn)生。為獲得更真實有效的數(shù)據(jù)，進行了尺寸為6.0 m×8.0 m×3.0 m的C50大體積混凝土中試模擬試驗（圖6）。經(jīng)試驗對比，對混凝土配合比進行了優(yōu)化設計，即水膠比≤0.38，摻合料比例≥50%，砂率≤42%。根據(jù)設計和施工要求，本工程大體積混凝土采用C50R90后期強度，坍落度采用160 mm±30 mm。在施工中，要求混凝土經(jīng)時坍落度1 h損失≤20 mm，2 h損失≤30 mm，初凝時間為12～14 h，終凝時間為16～18 h。

圖6 大體積混凝土中試現(xiàn)場

6.3.3 超常規(guī)混凝土供應方案

混凝土供應采取主供加備供的方式，選定平均距離本項目21 km范圍內(nèi)的6 家攪拌站作為主供單位，1 家攪拌站作備供單位，6 家主供攪拌站供料可達1 000 m3/h。按此供料能力配備405 輛混凝土攪拌車無間歇運輸。

6.3.4 裂縫控制措施

優(yōu)化大體積混凝土配合比，采用90 d設計強度，采用雙摻技術，增加礦粉和粉煤灰的摻量，減小水泥用量。在混凝土初終凝階段，采用兩次抹面技術，防止表面裂縫產(chǎn)生。采用蓄熱保濕方法滿足養(yǎng)護溫控要求，在混凝土終凝前，表面及時覆蓋2 層麻袋和2 層塑料薄膜，盡快形成保溫保濕養(yǎng)護環(huán)境。

6.3.5 混凝土測溫施工

采用大體積混凝土多點溫度微機測量系統(tǒng)實時監(jiān)測混凝土的溫度分布。根據(jù)圓形底板的對稱性，在主樓基礎底板內(nèi)部取2 個代表性的剖面上進行布點測溫，共布置84 個測點，另在設薄膜溫度測點3 個，及大氣溫度測點1 個、室內(nèi)溫度測點1 個，共計89 個溫度測點。

6.3.6 混凝土一次連續(xù)澆筑施工

混凝土采用由中心向四周退搗方案，在圓形基坑邊間隔布置8 臺48 m汽車泵和6 臺固定泵，取土平臺上布置4 臺56 m汽車泵（圖7）。

圖7 主樓大底板混凝土澆筑全景

為保證混凝土質(zhì)量，在每個泵車的布料桿或硬管端部設置混凝土竄筒用于混凝土下料，防止混凝土產(chǎn)生離析。安排足夠的振搗人員和設備。

7 主樓區(qū)域地下室樓層結構施工方案

7.1 概況

本工程主樓地下室鋼筋混凝土結構由核心筒、巨型柱以及梁板結構組成。核心筒外墻厚1.2 m，內(nèi)墻厚0.9 m；巨型柱最大斷面為3.7 m×5.3 m，角柱最大斷面尺寸為2.4 m×5.5 m，巨型柱和角柱內(nèi)含勁性鋼柱。核心筒與巨型柱相連的翼墻墻體厚度為2 m，內(nèi)設雙層鋼板，最厚為105 mm。核心筒墻體內(nèi)設單層鋼板，最厚75 mm。

7.2 大型垂直運輸機械使用方案

大底板完成后在棧橋平臺上停履帶吊，進行巨型柱下節(jié)勁性鋼柱安裝。利用履帶吊在大底板上安裝2 臺M1280D塔吊，利用2 臺M1280D塔吊完成地下室樓層鋼筋混凝土結構和鋼結構的垂直運輸及安裝工作（圖8）。

7.3 主樓區(qū)域地下室樓層超大超重鋼結構安裝施工方案

7.3.1 巨型柱勁性鋼柱安裝

圖8 主樓地下室大型機械配置

巨型柱和角柱內(nèi)的勁性鋼柱分2 節(jié)施工，下節(jié)采用1 臺400 t履帶吊停于地面棧橋平臺上進行安裝，安裝時1 臺250 t履帶吊配合卸車及起吊。上節(jié)鋼柱安裝時，采用定位連接鋼板與下節(jié)鋼柱臨時連接固定，然后進行鋼柱對接精度校正。下節(jié)柱標高采用柱底設置標高塊的方法進行控制，在柱腳處另設置專用鋼牛腿作為反力架，采用千斤頂進行精調(diào)。上節(jié)柱的標高誤差通過接柱焊縫間隙調(diào)整，爾后采用雙作用千斤頂進行精調(diào)。每個巨型柱焊接完成后，須進行100%超聲波探傷，焊接質(zhì)量滿足規(guī)范和設計要求后，方可進行后續(xù)工程施工（圖9）。

圖9 地下室巨型柱勁性鋼柱安裝

7.3.2 墻體勁性鋼柱及剪力厚鋼板安裝施工

利用2 臺M1280D塔吊進行安裝，安裝時在地面另配1 臺150 t履帶吊進行鋼構件卸車和輔助起吊作業(yè)。

墻體內(nèi)的剪力鋼板安裝1 層，鋼筋混凝土結構施工1 層。鋼板上開設Φ150 mm、間距1 500～2 000 mm的混凝土流淌孔，以梅花形布置，對鋼板截面的削弱控制在15%以下，在開設流通孔部位須采用加勁環(huán)進行補強。墻內(nèi)下節(jié)鋼柱標高采用地腳螺栓標高調(diào)節(jié)螺母控制，上下節(jié)鋼柱對接采用定位連接板臨時連接。標高與定位調(diào)整工藝同巨型鋼柱，焊接工藝同巨型柱。

7.4 主樓區(qū)域地下室樓層鋼筋和模板工程施工

鋼筋由2 臺M1280D塔吊吊至坑內(nèi)，施工作業(yè)場地采用人工搬運綁扎的方法進行施工。巨型柱、角柱、墻體模板采用膠合板配制，由于對拉螺栓無法避開勁性鋼結構，采用將螺栓套筒焊接于鋼結構上用于對拉螺栓連接。

7.5 主樓區(qū)域地下室樓層混凝土工程施工

7.5.1 復雜約束條件下超長高強混凝土裂縫控制技術

混凝土采用粉煤灰和礦渣雙摻取代部分水泥，降低水泥水化熱。采用聚羧酸系外加劑，降低高強混凝土的收縮，使混凝土齡期90 d內(nèi)的收縮低于450微應變，極限收縮低于500微應變。盡可能縮短底層柱、墻體與底板混凝土澆筑的時間間隔，減少下層混凝土結構對上層混凝土結構的約束。

7.5.2 混凝土澆筑及養(yǎng)護施工

樓板采用汽車泵結合固定泵逐層澆筑（圖10）。地下室柱、墻斷面尺寸小于1 m時，混凝土采用帶模養(yǎng)護的方法，帶模養(yǎng)護時間不宜少于3 d；帶模養(yǎng)護結束后繼續(xù)采用直接澆水、覆蓋麻袋澆水養(yǎng)護方法。地下室柱、墻斷面尺寸不小于1 m時，混凝土采用帶模養(yǎng)護方法，帶模養(yǎng)護時間不宜少于7 d；帶模養(yǎng)護結束后繼續(xù)采用直接澆水、覆蓋麻袋澆水養(yǎng)護方法。梁板混凝土養(yǎng)護采用澆水養(yǎng)護、覆蓋麻袋澆水養(yǎng)護方法。混凝土養(yǎng)護時間不少于14 d。

圖10 主樓地下室樓層混凝土澆筑

8 裙房區(qū)域基坑工程逆作法施工方案

8.1 概況

裙房基坑開挖面積約2.3 萬m2，開挖深度26.70 m，裙房地下室共5 層。

8.2 管井井點減壓降水施工方案

8.2.1 減壓降水井平面布置與封井

主樓基坑外布置的28 口減壓降水井在主樓區(qū)域使用后停止工作，裙房施工時作為裙房基坑減壓降水使用。裙房基坑施工時另外增加井深為45 m的減壓降水井18 口。裙房基坑施工共布置井深為45 m的減壓降水觀察井7 口，其中坑內(nèi)4 口，坑外3 口。裙房減壓降水井封井時間安排在裙房各分區(qū)基礎底板完成后進行。

8.2.2 減壓降水井點運行方案

基坑開挖至－19.7 m時開啟減壓降水井，隨挖土部位及深度變化逐步增加開井數(shù)量，最終共開啟32 口井。各區(qū)域底板混凝土澆筑完成1個月后陸續(xù)停井，其過程中根據(jù)監(jiān)測隨時調(diào)整減壓降水運行方案，以滿足按需降水和保護周邊環(huán)境的要求。

8.3 管井井點疏干降水施工

基坑內(nèi)設置深25 m的疏干真空管井井點61 口，觀察井4 口，疏干降水井每250 m2設置1 口。

8.4 基坑土方工程施工

基坑采用土方分區(qū)同步開挖、結構分塊同步施工的原則，先行完成十字對撐體系(見圖11)，再開挖4 個角部，有效控制地下連續(xù)墻變形以及對周邊環(huán)境和管線的影響。土方開挖采用盆式挖土，根據(jù)基坑的特點分6 次進行。盆邊土體采用1級放坡開挖。裙房基坑第1次土方開挖采用明挖法，第2次～第6次土方開挖采用暗挖法。 每個挖土分區(qū)土方開挖應按規(guī)定順序進行。每一層土方先開挖盆中的土方，然后抽條分塊開挖盆邊土方，分塊開挖間隔進行。本分區(qū)土方開挖的條件，應滿足本開挖區(qū)域上層樓板結構達到100%強度、同時相鄰區(qū)域上層樓板結構達到50%強度的要求。

圖11 裙房分區(qū)開挖及分區(qū)結構施工

8.5 地下室結構施工

8.5.1 鋼筋和模板工程施工

成型鋼筋由汽車吊通過取土口吊運至施工面，由人工搬運進行綁扎施工。裙房梁板結構模板采用膠合板，模板支架采用Φ48 mm鋼管。模板支撐時采用短排架和高排架相結合的方式，支架基層的墊層亦應達到一定的強度。裙房柱墻結構模板采用膠合板。

8.5.2 地下室結構混凝土澆筑施工

梁板結構及底板各分區(qū)混凝土澆筑均采用固定泵，固定泵停放在首層樓板上，泵管通過主樓與裙房間的后澆帶臨時板上預留的400 mm×300 mm的洞口向下布置直至澆筑位置。為防止混凝土向下澆搗出現(xiàn)堵泵現(xiàn)象，混凝土豎向泵管每隔10 m增加一個彎管減緩混凝土的沖擊力。

裙房柱墻采用順作法，分別自地下5 層澆筑至地下1層?；炷翝仓r通過梁板結構混凝土澆筑預留孔向下澆筑混凝土，采用自密實混凝土澆筑。

8.6 主樓臨時地下連續(xù)墻及環(huán)形圍檁爆破拆除施工

主樓臨時地下連續(xù)墻爆破采用強松動爆破；環(huán)形圍檁爆破采用分離爆破。由于爆破施工時危險性較大，現(xiàn)場根據(jù)爆破進程分階段搭設防護棚。

8.7 裙房與主樓間后澆帶施工

主樓和裙房樓層結構之間的后澆帶水平支撐采用混凝土樓板（見圖12），在主樓和裙房側(cè)均設置楔口式環(huán)梁，裙樓區(qū)采用鋼板隔離，主樓區(qū)采用薄膜隔離后和相應區(qū)域結構分塊一起澆筑。為防止局部樓層結構懸挑過大，在樁基施工時增設了臨時格構柱?？紤]到裙房南側(cè)地下連續(xù)墻與主樓地下連續(xù)墻的間距較小，該部位支撐體系則利用裙房及主樓區(qū)域的混凝土梁板，主樓裙房混凝土梁板分開澆筑，且鋼筋全部斷開，在其梁板中間留設1 條豎向的沉降縫，采用鋼板斷開。

待兩側(cè)結構沉降趨于穩(wěn)定后，鑿除原后澆帶臨時換撐板，接通原預留鋼筋，澆筑永久結構梁板。拆除從下向上逐層分區(qū)進行，分區(qū)原則上同土方開挖分區(qū)相同。

圖12 主樓與裙房樓板后澆帶節(jié)點

基礎底板后澆帶區(qū)域采用H型鋼支撐，構造節(jié)點設計應能抵抗地下承壓水的作用力，故在后澆帶區(qū)域設置加強墊層（見圖13）。為不影響后澆帶區(qū)域基礎底板的正常沉降，臨時地墻應鑿至裙房基礎底板下一定的位置。

9 主樓上部結構鋼筋混凝土核心筒施工方案[6-8]

9.1 概況

核心筒總高度574 m，墻體內(nèi)暗埋厚鋼板形成鋼板剪力墻：13層以下全部設置鋼板；13～18層、23～34層、50～51層局部設置鋼板；墻體厚度隨高度上升而遞減，平面有4 次變化，原有的九宮格最終變?yōu)槭中臀鍖m格筒體。在設備避難層的核心筒墻體內(nèi)暗埋伸臂桁架，通過外圍伸臂桁架與巨型柱連接。

9.2 核心筒1～13 層墻體施工

核心筒1～13 層墻體采用常規(guī)方法施工，其內(nèi)樓板后做。利用M1280D塔吊進行材料垂直運輸，先行吊裝核心筒墻體內(nèi)勁性鋼柱，鋼板2 層1 吊，然后進行鋼筋綁扎?；炷林饘訚仓?，采用2 臺固定泵接2 臺布料機進行。施工腳手架采用落地結合懸挑的方式，1～9 層采用落地腳手，9～13層采用懸挑腳手。模板1～12層采用常規(guī)膠合板模板，13層采用芬蘭維薩膠合板定型大模板。

9.3 核心筒14～125層墻體施工

核心筒13～125層墻體采用筒架支撐式動力內(nèi)置整體頂升鋼平臺模架裝備進行施工，其內(nèi)樓板隨外圍結構組合樓板同步施工。鋼筋、鋼結構件由M1280D塔吊運輸。

筒架支撐式動力內(nèi)置整體頂升鋼平臺模架裝備（圖14）由支撐系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、鋼平臺系統(tǒng)、腳手架系統(tǒng)和模板系統(tǒng)組成。采用整體設計方法，承載力大，側(cè)向及底部防護嚴密。頂部的鋼平臺可用于放置整層鋼筋、布料機、電箱、工具箱、常用材料等。懸掛腳手架掛于平臺下方，為施工人員的上下通道和鋼筋綁扎、模板安裝的操作空間。采用滑移式設計方法，解決墻體收分施工需要。鋼平臺圍檔形成的整體全封閉空間，操作環(huán)境適宜，安全有保證。腳手架底部的封閉式構造設計可防止高空墜物，滿足立體施工需要。采用雙層設計方法，在伸臂桁架層施工時，可將鋼平臺連續(xù)頂升2 層，直到超過伸臂桁架層，在鋼平臺下方完成核心筒內(nèi)6 道伸臂桁架的吊裝、鋼筋綁扎和混凝土澆筑。該技術解決了伸臂桁架層施工的難題，大大加快了伸臂桁架層的施工進度。

圖14 整體構架平臺裝備

該裝備通過支撐系統(tǒng)支承于核心筒墻體上，每澆一次混凝土，構架平臺爬升一次，模板隨平臺同步提升。

核心筒13～18層，23～34層，50～51層墻體內(nèi)置鋼板，施工時通過鋼平臺聯(lián)系梁的拆解和合并來完成鋼板的吊裝，然后進行鋼筋綁扎和混凝土澆筑。在構架平臺上對稱固定布置2 臺特制混凝土布料機（圖15），設置固定串筒，布料機通過串筒將混凝土澆至所需部位。

考慮豎向結構變形與控制，采取核心筒和巨型柱標高補償?shù)却胧?，并采用弱時變效應高性能混凝土，減少混凝土的收縮變形和壓縮變形。

圖15 混凝土布料機

10 主樓上部結構鋼框架梁柱結構安裝方案

10.1 概況

主樓上部結構的外鋼框架由巨型鋼柱SC1、角柱SC2、周邊鋼框架柱、樓層鋼梁、組合樓板等構件組成。巨型柱SC1共8 根，高度約547 m，勁性鋼柱為雙箱全焊接截面構件；角柱SC2共4 根，高度約319 m，SC2內(nèi)勁性鋼柱為型鋼焊接截面。周邊鋼框架柱采用H型截面構件，截面尺寸相對較小。2區(qū)分布有16 根，3～5區(qū)為8 根，6～9區(qū)為12 根。樓層鋼梁在標準層呈放射狀布置，在設備避難層呈環(huán)形布置。組合樓板由壓型鋼板和鋼筋混凝土樓板組成，由樓層鋼梁支承。

10.2 巨型鋼柱及樓面鋼梁安裝

外框架梁柱鋼結構安裝采用4 臺M1280D塔吊，平面分4 個區(qū)域?qū)ΨQ吊裝；巨型鋼柱按2～4 層1 節(jié)劃分吊裝單元，單機吊裝?？紤]豎向結構變形與控制，施工中采取巨型柱標高補償?shù)却胧?/p>

每層鋼結構框架首先安裝巨型鋼柱（圖16），然后安裝其它鋼結構部分。為確保巨型鋼柱穩(wěn)定，安裝后及時吊裝巨型鋼柱之間和巨型鋼柱與核心筒間的樓層鋼梁，然后向兩側(cè)對稱安裝其余周邊樓面鋼梁結構。

由于受核心筒頂部鋼平臺體系遮擋，核心筒內(nèi)部鋼梁采用在構架平臺體系底部設置吊點，利用電動葫蘆懸掛起重機作為吊裝機械進行吊裝，原則上與外框架梁柱同步吊裝，鋼梁散件利用已完外框架結構進行水平運輸。

圖16 巨型鋼柱吊裝

11 主樓上部結構鋼筋混凝土巨型柱施工方案

11.1 概況

主樓巨型柱內(nèi)設有箱型型鋼勁性柱，型鋼勁性柱外伸牛腿與樓層鋼梁、樓層桁架、環(huán)帶桁架及伸臂桁架勁性結構連接?；炷翉姸鹊燃?7層以下為C70；37～83層為C60；83層以上為C50。SC1型柱豎向靠主樓外側(cè)的3 個截面共向內(nèi)收分7 次。SC2型柱豎向靠主樓外側(cè)的3 個截面共向內(nèi)收分4 次。

11.2 鋼筋混凝土巨型柱施工

鋼筋混凝土巨型柱與樓層混凝土結構同步施工，由于其位于外圍結構邊緣，結構傾斜、逐漸變小的同時還連接多根樓面鋼梁，遇到設備層還連接伸臂桁架、環(huán)帶桁架、樓面桁架，模板采用散拼散拆施工，采用芬蘭維薩木模板提高翻轉(zhuǎn)次數(shù)。

1～9層采用常規(guī)落地腳手架；10層以上，當組合樓板結構邊界距離巨型柱較近時，采用懸挑腳手施工，當距離逐步增寬時采用落地腳手施工。

1～4層巨型柱混凝土澆筑采用2 臺56 m汽車泵和2 臺固定泵（另設1 臺備泵）接硬管相結合的形式進行施工（圖17）；5層及以上巨型柱混凝土澆筑采用2 臺固定泵（另設1 臺備泵）接硬管的方式進行施工。

圖17 4 層巨型柱的混凝土澆筑

12 主樓上部結構組合樓板施工方案

12.1 概況

主樓樓板均為壓型鋼板與鋼筋混凝土組成的組合樓板，組合樓板最高至580 m，混凝土強度C35。標準層組合樓板厚度為155 mm，其中壓型鋼板波紋高75 mm，板厚為1.2 mm，混凝土厚為80 mm。設備避難層樓板厚為200 mm，壓型鋼板波紋高75 mm；板厚為1.2 mm，混凝土厚為125 mm。高區(qū)桁架層局部設置鋼板。

12.2 組合樓板施工

核心筒外側(cè)壓型鋼板由M1280D塔吊直接吊運至施工樓層進行安裝，核心筒內(nèi)側(cè)壓型鋼板由核心筒外側(cè)向核心筒內(nèi)側(cè)進行駁運安裝。鋼筋由M1280D塔吊吊運至施工樓層卸料鋼平臺內(nèi)，由人工駁運至綁扎位置進行施工[9]。

組合樓板和巨型柱同時澆筑混凝土，采用固定泵接硬管方式。巨型柱邊緣設置鋼板網(wǎng)施工縫，先澆筑巨型柱高標號混凝土，在巨型柱混凝土初凝前完成組合樓板混凝土澆筑。原則上核心筒內(nèi)樓板應與外圍樓板同步澆筑。

13 主樓樓面桁架安裝方案

13.1 概況

在設備避難層中，核心筒外圍的梁柱框架結構中增設了樓面桁架，樓面桁架徑向設置，高度為1 層樓高。

13.2 樓面桁架安裝

樓面桁架內(nèi)段采用整體吊裝（圖18），完成后進行樓層鋼梁安裝；樓面桁架外段懸挑部分也采用整體吊裝，在設備避難層上層鋼框架結構形成后進行，利用設置在上層鋼框架結構上的鋼絲繩及輔助側(cè)向支撐進行臨時固定，并及時補缺安裝斜腹桿。

圖18 樓面桁架內(nèi)段施工

14 主樓環(huán)帶鋼桁架安裝方案

14.1 概況

在設備避難層中，核心筒外圍梁柱框架結構中增設了環(huán)向帶狀桁架，桁架由內(nèi)環(huán)和外環(huán)構成，用于連接外框各巨型鋼柱，內(nèi)環(huán)和外環(huán)帶桁架的上下弦桿分別在重心位置用厚30 mm鋼板連接。

14.2 環(huán)帶鋼桁架安裝

根據(jù)環(huán)帶鋼桁架的節(jié)點構造形式，考慮現(xiàn)場和運輸條件，巨型鋼柱之間的環(huán)帶鋼桁架整體安裝，巨型鋼柱與角柱之間的環(huán)帶鋼桁架按單元劃分為下弦桿、直腹桿、斜腹桿、中層梁、上弦桿等構件。在構件制作時，將內(nèi)外環(huán)向帶狀鋼桁架的上下弦桿分別拼裝成組合構件，運輸至現(xiàn)場，由塔吊根據(jù)單元劃分，采用內(nèi)外同步左右對稱進行安裝（圖19）。

圖19 環(huán)帶鋼桁架施工

先整體吊裝內(nèi)外環(huán)帶桁架的下弦桿，連接環(huán)帶桁架內(nèi)側(cè)的樓面鋼梁；然后吊裝直腹桿，并由兩端向中間分別安裝斜腹桿和中層梁；最后整體吊裝內(nèi)外環(huán)帶桁架的上弦桿。為便于校正和調(diào)整安裝偏差，在每段帶狀桁架吊裝時，先臨時固定，合攏后整體校正、最后終固。

15 主樓伸臂鋼桁架安裝方案

15.1 概況

伸臂桁架分2部分，設置在2區(qū)和4～8區(qū)的設備避難層中。內(nèi)伸臂桁架設置在核心筒腹墻和翼墻內(nèi)，外伸臂桁架設置在核心筒與巨型柱之間。

15.2 伸臂鋼桁架安裝

內(nèi)伸臂桁架隨核心筒墻體先施工，構件安裝在鋼平臺下方進行，焊接與連接操作全部在鋼平臺腳手架上完成：先吊裝下弦桿，墻體混凝土澆筑完成后，再吊裝勁性鋼柱、腹桿和上弦桿，最后依次吊裝核心筒周邊墻體內(nèi)的伸臂桁架。

外伸臂桁架隨外圍鋼框架安裝后施工：先吊裝下弦桿，然后依次吊裝巨型鋼柱，伸臂桁架斜腹桿、中層梁、上弦桿。

考慮變形預控制，對核心筒外伸臂桁架的特定部位采用臨時連接措施，在變形穩(wěn)定后擇時進行最終連接。本工程伸臂桁架終擰設定在本桁架層以上2 道桁架層施工完成之后進行。

16 主樓玻璃幕墻支撐鋼結構安裝方案

16.1 概況

各區(qū)設備避難層之間，鋼框架外圍的玻璃幕墻支撐鋼結構由徑向水平圓桿構件、外邊緣曲梁圓桿構件、鋼棒吊桿組成。水平向通過徑向水平圓桿構件支撐于樓板上，外邊緣曲梁圓桿上設置8 處伸縮節(jié)點；垂直向通過懸掛于該設備避難層底部的吊桿加以固定，9區(qū)玻璃幕墻鋼支撐通過懸掛于屋頂“皇冠”鋼結構鰭狀桁架底部的吊桿加以固定。

16.2 幕墻鋼支撐安裝

由于幕墻鋼支撐有著嚴格的變形控制要求，且外幕墻安裝與之密切相關，因此幕墻鋼支撐必須與外幕墻同步深化設計，本工程運用BIM技術進行模型整合一體化實施，是保證安裝精度的前提。在施工中將幕墻鋼支撐分成3 個區(qū)域，在施工區(qū)段上部外挑桁架層的頂部，設置動臂小吊車，在上部外挑桁架層的底部，設置可升降的安全操作平臺，幕墻鋼支撐通過動臂小吊車吊運，并在安全操作平臺中進行安裝固定。先安裝豎向鋼棒吊桿，再安裝徑向水平圓桿構件和外邊緣曲梁圓桿構件。每區(qū)幕墻鋼支撐隨安全操作平臺逐層下降，從上往下安裝完成。然后用M1280D塔吊將動臂小吊車及安全操作平臺運至上一個區(qū)段進行施工（圖20）。

圖20 幕墻鋼支撐施工

17 主樓屋頂“皇冠”鋼結構安裝方案

17.1 概況

屋頂“皇冠”鋼結構由八角框架結構、帽桁架、豎向鰭狀桁架和水平桁架等構件組成，該部位還有大型水箱、風力發(fā)電機、阻尼器、擦窗機等大量設備和裝置。

17.2 屋頂“皇冠”鋼結構安裝

8區(qū)桁架層施工完成拆除南塔，吊裝126～130層八角框架結構（穿插阻尼器等設備安裝）、119～121層南北兩側(cè)轉(zhuǎn)換層施工，然后安裝M900D塔吊拆除東西塔吊，進行轉(zhuǎn)換層鋼結構補缺，爾后再開始鰭狀桁架及水平桁架鋼結構施工。鰭狀桁架鋼結構及水平桁架施工完成，安裝擦窗機、風力發(fā)電機等設備，最后完成幕墻板塊施工。

18 上部結構大型吊運機械施工方案

18.1 塔吊選型及布置

本工程鋼結構總質(zhì)量達10 萬t，在施工中結合大樓高度及塔吊吊裝速度、正方形核心筒平面及場布特點，最后確定主樓采用3 臺澳洲產(chǎn)的M1280D法?？怂鹾? 臺國產(chǎn)的SZL2700D中昇塔吊（圖21），塔吊最大起吊半徑52.5 m，最大起重量達100 t。采用該方案可減少鋼結構高空吊運量，提高安裝效率。塔吊采用外掛內(nèi)爬形式布置在核心筒翼墻外側(cè)中部，每臺塔吊負責1/4區(qū)域的鋼結構吊裝；在地面布置2 臺300 t履帶吊進行輔助吊裝。塔吊支撐裝置采用桁架式支撐系統(tǒng)，爬升框架由斜撐桿和斜拉索共同支承。

圖21 主樓塔吊平面布置

18.2 大型塔吊使用

根據(jù)塔吊性能及不同爬距對結構作用荷載分析，主樓4 臺塔吊爬升距離均不小于20 m，實際爬升過程中，先爬升2 臺塔吊，完成后再進行另2 臺塔吊爬升。塔吊一般5 層或4 層爬升1 次。為滿足核心筒墻體向內(nèi)收的安全要求，塔吊進行5 次空中平移。

18.3 大型塔吊拆除

塔吊拆除工序較為復雜，拆除時先利用東西2 臺M1280D塔吊拆除北南2 臺塔吊，然后用M1280D在南側(cè)結構609.9 m標高位置安裝M900D塔吊，再利用M900D塔吊拆除M1280D塔吊，利用M900D塔吊在鰭狀桁架頂部基礎上安裝2 臺ZSL380塔吊，利用ZSL380塔吊拆除M900D塔吊，以1 臺ZSL380塔吊拆除另1臺ZSL380塔吊，最后安裝1 臺屋面吊，用屋面吊拆除ZSL380塔吊，再用擦窗機拆除屋面吊。

19 上部結構垂直運輸電梯施工方案

19.1 施工電梯設置的總體方案

應對建筑外形旋轉(zhuǎn)收小及雙幕墻影響，本工程主樓施工用人貨兩用電梯全部布置在核心筒永久電梯的井道內(nèi)，但結構封頂后人貨兩用電梯的使用將對永久電梯安裝造成巨大影響，必須在前期策劃時就考慮人貨兩用電梯與永久電梯的適時轉(zhuǎn)換。

19.2 施工電梯及永久電梯布置方案

結合各施工階段垂直運輸需求分析與統(tǒng)計，本工程共使用11 臺人貨兩用電梯，并提前安裝9 臺永久電梯為施工期間使用。

1 臺電梯用于核心筒墻體施工，直接停靠在鋼平臺頂部；1 臺電梯用于核心筒外鋼框架、鋼筋混凝土巨型柱、組合樓板施工；其余電梯按低區(qū)、中區(qū)、高區(qū)布置，分別滿足兩結構、設備安裝及裝飾工程施工。

提前使用的永久電梯在不同施工階段介入，以滿足電梯接力轉(zhuǎn)換和施工用電需要。永久電梯使用期間采取安全保護措施，交付前再進行整修和部分構件更換。

為了使人貨兩用電梯能夠到達構架平臺上方，本工程采用在構架平臺側(cè)向設置人貨兩用電梯專用附著設施，構架平臺設計中考慮相應荷載作用。

20 上部結構固定泵垂直輸送混凝土施工方案

20.1 概述

本工程鋼筋混凝土結構包括核心筒、巨型柱、組合樓板?；炷翉姸燃氨盟透叨确植家姳?。本工程混凝土采用一泵到頂?shù)氖┕し桨?，為了確?；炷帘盟湍軡M足施工要求，應從混凝土泵送設備、混凝土布管工藝和混凝土性能3 個方面制定具有針對性的施工方案。

表1 混凝土強度隨高度變化分布表

20.2 泵送設備及布管工藝

20.2.1 泵送設備

在地面布置2 臺固定泵（另設1 臺備用），采用2 路泵管（另設1 路備用）進行混凝土輸送。200 m高度以下采用HBT90CH—2135D型固定泵，200 m高度以上采用泵送出口壓力50 MPa的世界最大的HBT90CH—2150D型固定泵。該固定泵可以高低壓自動切換，無需停機。雙動力結構大大提高了工作可靠性。

20.2.2 泵管及布管工藝

針對高強混凝土一次泵送高度高的特點，將常規(guī)Φ125 mm的混凝土泵管改為Φ150 mm的超高壓泵管。泵管采用O形密封圈結構，泵管之間采用活動法蘭螺栓進行緊固連接，承載壓力在50 MPa以上。泵管在拖泵出口附近、在豎向管和水平管轉(zhuǎn)換處的水平管上設置單向截止閥，豎向立管在立面布置上采用轉(zhuǎn)向彎管布置方式降低垂直壓力。

20.3 混凝土配合比設計及施工技術措施

應對核心筒墻體、巨型柱內(nèi)鋼結構特點以及泵送高度要求，采用精品石和聚羧酸系外加劑配置工作性能良好的超高泵送自密實混凝土?；炷僚浜媳雀鶕?jù)泵送高度不同分別配制，分為3 個區(qū)段：0～65.8 m（1～14層）采用自密實混凝土，65.8～93.3 m（14～84層）采用高流態(tài)混凝土，393.3 m以上（84 層以上）采用自密實混凝土。

21 超高建筑垂直度控制應對措施

針對大樓高度達632 m，受風荷載、日照等因素影響大特點，本工程測量設置了三級控制網(wǎng)。主樓鋼筋混凝土核心筒、鋼框架、巨型柱及裙房結構分設4 個三級控制網(wǎng)；為保證主樓3 個控制網(wǎng)的整體性，在樓層轉(zhuǎn)換層進行聯(lián)測，核心筒控制軸線每層進行校核，巨型柱和樓面控制軸線在轉(zhuǎn)換樓層進行校核。在施工過程中對主樓垂直度隨時進行監(jiān)測，并根據(jù)垂直度在日照、風荷載、施工荷載等作用下的變化規(guī)律進行控制。

22 結語

本文結合工程實踐，詳細闡述上海中心大廈工程主體結構建造關鍵技術，其中的基坑支護技術、基礎底板大體積混凝土一次連續(xù)澆筑技術、剪力厚鋼板約束下的高強混凝土裂縫控制技術、高強混凝土超高泵送綜合技術、豎向結構整體構架平臺裝備技術、復雜體形大型鋼結構預變形安裝控制技術、樓層內(nèi)臨時電梯與永久電梯合理轉(zhuǎn)換技術等方面均取得了顯著的示范效應，有些已達到了世界先進水平，對同類工程具有很好的借鑒作用。