淺談上海證券交易所雙核心筒鋼板剪力墻施工技術(shù)

吳 曄

（上海建工四建集團(tuán)有限公司，上海 201100）

1 雙核心筒鋼板剪力墻概述

上交所塔樓雙核心筒地上總高度約200 m，地下5層，地上32層。每個(gè)核心筒為45 m×12.7 m的方形結(jié)構(gòu)，兩核心筒間距離為24.3 m。在核心筒墻體內(nèi)暗埋勁性鋼柱和剪力鋼板形成鋼板剪力墻；勁性鋼柱與剪力鋼板的鋼板厚度及數(shù)量沿豎向高度逐漸減小，但在桁架層和廊橋連接樓層數(shù)量有局部增加。

雙核心筒內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)主要包括型鋼柱和剪力鋼板，型鋼柱均為H型、L型截面，截面有H450 mm×300 mm×40 mm×40 mm、L875 mm×350 mm×50 mm×50 mm等。普通鋼板厚度為10 mm、20 mm。勁性鋼柱由焊接H型鋼或者焊接H型鋼組合截面組成，其最大截面面積為1 505 cm2，每延米凈重達(dá)到1.18 t，構(gòu)件最重約13.4 t。

2 雙核心筒鋼板剪力墻特點(diǎn)及施工難點(diǎn)

（1） 交所雙核心筒內(nèi)部均設(shè)置勁性柱、剪力鋼板，薄壁型剪力鋼板吊裝變形及精度控制難。核心筒剪力鋼板截面積大，大部分鋼板厚度10 mm，吊運(yùn)及安裝過(guò)程中容易發(fā)生變形。

（2） 上交所雙核心筒模板體系采用鋼大模，水平螺桿遇勁性結(jié)構(gòu)處勁性結(jié)構(gòu)位置，勁性柱、剪力鋼板需開(kāi)洞，為保證勁性結(jié)構(gòu)整體承載力要求，勁性結(jié)構(gòu)螺桿洞位置開(kāi)洞尺寸為40 mm，故勁性結(jié)構(gòu)安裝精度要求高，誤差需控制在10 mm。

（3） 上交所雙核心筒板墻厚度在400～500 mm區(qū)域，由于勁性結(jié)構(gòu)居中布置，遇勁性柱、勁性鋼梁或剪力鋼板位置，兩側(cè)間隙小，混凝土澆搗及流淌困難。

（4） 上交所雙核心筒操作平臺(tái)體系采用液壓爬模，液壓爬模體系的使用，造成核心筒板墻先施工，筒內(nèi)水平結(jié)構(gòu)后補(bǔ)，對(duì)后續(xù)施工進(jìn)度影響大。

3 雙核心筒鋼板剪力墻施工技術(shù)

3.1 勁性結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

3.1.1 勁性結(jié)構(gòu)分段加工

上交所雙核心筒勁性結(jié)構(gòu)以勁性鋼柱為主，局部設(shè)有剪力鋼板，且剪力鋼板在樓層標(biāo)高位置處設(shè)有鋼板底座型鋼梁。因此，勁性結(jié)構(gòu)的水平分段原則采用柱板組合件的方式；即對(duì)于兩柱間距離較小且連同鋼板的整體重量小于吊裝重量時(shí)，兩柱及其柱間剪力鋼板整體加工安裝 （組合L型剪力鋼板）；部分鋼板跨度稍大時(shí)，則將鋼板豎向切分為兩段，分別與兩側(cè)勁性柱整體加工安裝 （一字型剪力鋼板）。

勁性鋼結(jié)構(gòu)豎向分段按照施工流程的工況要求實(shí)施，勁性柱以及柱板組合件均采取兩層一節(jié)的分段方式。

3.1.2 勁性鋼結(jié)構(gòu)的測(cè)量控制

上交所核心筒勁性鋼柱垂直度控制分四步進(jìn)行：初擰時(shí)初校；終擰前復(fù)校；焊接過(guò)程中跟蹤監(jiān)測(cè)；焊接后的最終結(jié)果測(cè)量。初擰前可先用長(zhǎng)水平尺粗略控制垂直度，待形成框架后進(jìn)行精確校正，焊接時(shí)應(yīng)進(jìn)行復(fù)測(cè)，并與終擰時(shí)的測(cè)量成果相比較，以此作為下一步施工的依據(jù)。

剪力鋼板組合件安裝的精度主要靠勁性柱間相對(duì)位置的精確度來(lái)控制。鋼板安裝前，用水平尺測(cè)量鋼板上邊緣的平整度，以判斷鋼板對(duì)接前是否需要較大程度的校正。

3.1.3 勁性鋼結(jié)構(gòu)的吊裝技術(shù)

上交所核心筒勁性柱構(gòu)件采取平躺4點(diǎn)吊卸車(chē)的方式，鋼絲繩采用4根φ23 mm鋼絲繩和5 t高強(qiáng)度卸甲。

根據(jù)截面類(lèi)型的不同，I型鋼柱采用2點(diǎn)吊裝，L型采用3點(diǎn)吊裝，兩類(lèi)剪力鋼板組合構(gòu)件則采用4點(diǎn)吊裝，鋼絲繩使用Φ23 mm鋼絲繩；吊裝起板時(shí)，單機(jī)一端起板和吊裝，緩慢回直。吊裝過(guò)程中，750 t.m塔吊以20 m吊裝半徑進(jìn)行構(gòu)件的起吊和安裝 （起重量Q=26.8 t），500 t.m塔吊以30 m吊裝半徑進(jìn)行起到 （起重量Q=13.6 t），并以＜20 m吊裝半徑進(jìn)行構(gòu)件安裝 （起重量Q=23.9 t）。

勁性由塔吊吊運(yùn)至安裝位置上方，緩慢下落與下層勁性鋼柱對(duì)接，對(duì)齊安裝定位線，并用高強(qiáng)螺栓固定連接板，隨后進(jìn)行焊接連接，完成安裝過(guò)程。

對(duì)于一字型剪力鋼板組合構(gòu)件，豎向分段一側(cè)鋼板處采用支撐構(gòu)件臨時(shí)固定，以減小在吊運(yùn)過(guò)程中鋼板的變形；構(gòu)件吊裝到位后，鋼板水平和豎向接縫采用間斷焊接的方式進(jìn)行焊接，以減小焊接應(yīng)力引起的鋼板變形。

測(cè)量定位采用土建布設(shè)在核心筒內(nèi)的基準(zhǔn)點(diǎn)放出定位軸線，校正測(cè)量時(shí)利用全站儀在土建施工平臺(tái)上實(shí)時(shí)觀測(cè)。勁性鋼柱的偏差使用千斤頂進(jìn)行校正，校正時(shí)千斤頂放置在臨時(shí)反力鍵上，并對(duì)準(zhǔn)施頂位置 （預(yù)先焊接校正耳板以方便校正） 進(jìn)行校正。

3.1.4 勁性結(jié)構(gòu)的焊接工藝

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)焊接特點(diǎn)，并結(jié)合工程實(shí)際，擬采用CO2藥心焊絲氣體保護(hù)焊和焊條手工電弧焊相結(jié)合的焊接方法。

上交所雙核心筒勁性結(jié)構(gòu)根據(jù)焊接的可操作性、焊工的視線，應(yīng)以單面開(kāi)坡口形式為主?，F(xiàn)場(chǎng)接頭采用單面單邊V型，反面設(shè)置襯板，根部間隙6～8 mm，坡口角度35°，詳情見(jiàn)圖1。

圖1 焊接坡口示意圖

在核心筒勁性結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，焊接變形控制的關(guān)鍵是剪力墻鋼板組合件對(duì)接焊產(chǎn)生的焊接應(yīng)力引起的鋼板變形，致使平面尺寸超過(guò)設(shè)計(jì)值；立柱接頭焊接收縮引起的豎直方向的結(jié)構(gòu)變形。本工程采用焊接變形控制措施為。

（1） 焊接方法優(yōu)選。采用CO2氣體保護(hù)焊，由于其能量密度相對(duì)較高，焊接變形也相應(yīng)小一些。

（2） 余量控制。焊縫收縮 （主要為橫向收縮） 對(duì)構(gòu)件的變形影響較大，而收縮量主要與焊接線能量關(guān)系密切。為此，在焊接工藝評(píng)定時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)模擬接頭試驗(yàn)，通過(guò)分析相關(guān)焊縫收縮量的數(shù)據(jù)，為實(shí)際接頭進(jìn)行焊接收縮預(yù)控。

（3） 通過(guò)信息化施工手段，優(yōu)化焊接順序，控制結(jié)構(gòu)變形。在整個(gè)焊接過(guò)程中，隨時(shí)用測(cè)量?jī)x器進(jìn)行變形監(jiān)控。當(dāng)某個(gè)點(diǎn)處偏差可能超控時(shí)，調(diào)控焊接順序，及時(shí)加以糾偏。

3.2 鋼筋施工技術(shù)

核心筒板墻、暗柱豎向主筋以及梁內(nèi)主筋直徑超過(guò)25 mm的采用直螺紋接頭形式，保證錨固長(zhǎng)度前提下，后期補(bǔ)缺施工的水平結(jié)構(gòu)梁位置在核心筒剪力墻獨(dú)立沖高時(shí)預(yù)埋的鋼筋接駁器保證后續(xù)水平結(jié)構(gòu)施工時(shí)鋼筋的可靠性連接。

勁性柱、剪力鋼板以及型鋼梁的鋼筋施工，需在勁性結(jié)構(gòu)上開(kāi)洞。在深化設(shè)計(jì)時(shí)，除了要考慮板墻水平拉鉤的布置外，還需要統(tǒng)籌考慮對(duì)拉螺栓的布置。在約束邊緣區(qū)域內(nèi)，拉鉤間距為@150 mm，非約束邊緣區(qū)域內(nèi)的拉鉤間距為@300 mm。在模板體系中，本工程使用M16對(duì)拉螺栓，離地300 mm，豎向間距@450 mm，水平間距600 mm，可以盡量利用原有箍筋孔，減少對(duì)鋼板開(kāi)孔帶來(lái)的剛度損失。為避免箍筋孔與螺桿孔的混淆，深化設(shè)計(jì)時(shí)，將螺桿孔設(shè)計(jì)略大于箍筋孔，以方便現(xiàn)場(chǎng)工人操作。

3.3 模板施工技術(shù)

本工程核心筒豎向結(jié)構(gòu)獨(dú)立拔高操作平臺(tái)采用液壓爬模體系，上交所核心筒標(biāo)準(zhǔn)層層高為5 m，局部樓層達(dá)到6 m、10 m及12 m，模板采用鋼大模與塑料模板組合體系。

鋼大模高度5 m，底部設(shè)置22a#定位槽鋼，面板采用5 mm鋼板，邊框采用10×80鋼板，豎楞采用6.5#輕型槽鋼，橫圍檁采用雙拼6.5#輕型槽鋼，對(duì)拉螺桿采用M16，底部二道M16螺桿離地300 mm，其余豎向間距450 mm，水平向@600，鋼大模單元寬度按照板墻及門(mén)洞位置進(jìn)行排列。

由于本工程非標(biāo)準(zhǔn)層高大多數(shù)＞5 m，最高一次澆筑混凝土高度為6.2 m，因此在鋼大模板高度取5 m的基礎(chǔ)上，需要再拼接至少1.2 m高的塑料模板。在施工前，塑料模板下口同鋼大模利用螺栓連接固定，并采用Φ16 mm對(duì)拉螺桿進(jìn)行對(duì)拉固定。

3.4 混凝土澆搗施工技術(shù)

核心筒豎向結(jié)構(gòu)混凝土的強(qiáng)度隨樓層上升逐漸減小。核心筒混凝土采用固定泵接泵管布料，每個(gè)核心筒布置2臺(tái)固定泵澆筑，澆筑面上設(shè)三臺(tái)振動(dòng)機(jī)。泵管布置于核心筒內(nèi)樓梯間部位，泵管通過(guò)專(zhuān)用連接件與剪力墻固定連接。泵管隨著鋼平臺(tái)的提升而接長(zhǎng)，同時(shí)，每隔一定高度設(shè)置活動(dòng)可拆卸的活動(dòng)喉管，用于施工樓層混凝土及鋼管柱混凝土?xí)r接樓層水平管。

混凝土澆搗遇剪力鋼板及鋼梁處，開(kāi)設(shè)流淌孔，保證混凝土向鋼板另一側(cè)流淌，混凝土的坍落度需嚴(yán)格控制，保證混凝土流淌性，使鋼板兩側(cè)澆搗密實(shí)，確保不會(huì)因?yàn)榛炷烈粋?cè)澆搗過(guò)高而產(chǎn)生的爆模等現(xiàn)象。

3.5 雙核心筒后補(bǔ)結(jié)構(gòu)施工

本工程由于采用液壓爬模體系，核心筒板墻先行施工，筒內(nèi)水平結(jié)構(gòu) （除樓梯區(qū)域） 后補(bǔ)。水平結(jié)構(gòu)施工時(shí)，板位置采用植筋，保證水平結(jié)構(gòu)的受力，梁位置施工時(shí)鑿除剪力墻表面預(yù)留的接駁器，與水平結(jié)構(gòu)梁鋼筋連接。

4 結(jié)語(yǔ)

鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)是超高層建筑普遍使用的結(jié)構(gòu)，鋼板剪力墻勁性結(jié)構(gòu)的變形及垂直度控制是確保后道工序施工的前提。鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)施工要求事先對(duì)各種可能出現(xiàn)的情況進(jìn)行分析、深化，兼顧施工工藝的可操作性、可檢查性和經(jīng)濟(jì)性，選定一種工藝為主、數(shù)種工藝為輔的施工方案，并在施工過(guò)程中予以全過(guò)程監(jiān)控，保證工程順利進(jìn)行。