超高層立面支撐整體施工技術(shù)研究以埃及CBD 標(biāo)志塔項(xiàng)目為例

梁廣都 黃靚 周克 王宏峰 阮蒙

0 引言

核心筒間立面支撐作為結(jié)構(gòu)的主要受力桿件，提高了結(jié)構(gòu)的剛度和核心筒整體受力性能，同時(shí)增加了項(xiàng)目的建筑美感，需要隨核心筒結(jié)構(gòu)一起施工，而且結(jié)構(gòu)周邊無施工作業(yè)平臺(tái)，核心筒立面無通道口，需要研究一種保證立面支撐，能夠及時(shí)安裝且操作安全的施工方法。

1 項(xiàng)目概述

埃及新行政首都CBD 項(xiàng)目A01 標(biāo)段ICONIC TOWER 工程，位于埃及新首都中心城區(qū)，由塔樓和裙房組成，建筑面積246 000m，是一座集辦公、酒店、商業(yè)、觀光等多種功能為一體的超高層項(xiàng)目。地下2 層，地上79 層，建筑最高高度385.8m，建成后將是非洲第一高樓。

本工程結(jié)構(gòu)體系為框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系，外部為鋼框架，內(nèi)部為鋼筋混凝土核心筒。酒店區(qū)域核心筒分為兩個(gè)子核心筒，鋼結(jié)構(gòu)立面支撐位于兩個(gè)子核心筒之間，樓層位置位于L52～L74，核心筒兩側(cè)各有一個(gè)，增加結(jié)構(gòu)整體的剛度。結(jié)構(gòu)樓層標(biāo)準(zhǔn)層高為4.2m，鋼結(jié)構(gòu)立面支撐每三層設(shè)置一道，共八道，效果圖如圖1～圖3 所示。構(gòu)件材質(zhì)為Q355B、Q355B-Z15。

圖1 埃及新行政首都CBD標(biāo)志塔項(xiàng)目效果圖圖2 立面支撐示意圖

圖3 立面支撐典型節(jié)點(diǎn)

2 立面支撐整體安裝方法

由于立面支撐位置無樓板，且作為兩個(gè)核心筒之間的受力連接構(gòu)件，立面支撐施工不能落后核心筒太多。參考爬模設(shè)計(jì)圖紙，立面支撐利用爬模及爬模下部吊掛架進(jìn)行安裝，施工工藝流程如圖4 所示。

圖4 施工工藝流程

2.1 整體施工平臺(tái)、下掛架與立面支撐位置校核

立面支撐具備安裝條件后立即安裝，需要在整體施工平臺(tái)的外防護(hù)格柵上開洞，影響爬模使用的安全；如果立面支撐從結(jié)構(gòu)上部向下進(jìn)行安裝，會(huì)破壞爬模的立面效果及爬模整體性，影響爬模體系安全；如果立面支撐完全利用爬模下部下掛架安裝，兩個(gè)子核心筒結(jié)構(gòu)將會(huì)有6 層結(jié)構(gòu)處于無立面支撐拉結(jié)狀態(tài)，疊加三個(gè)動(dòng)臂塔吊對核心筒產(chǎn)生不利荷載，影響結(jié)構(gòu)安全，結(jié)構(gòu)相對位置如圖5 所示。

圖5 整體施工平臺(tái)、下掛架與立面支撐位置關(guān)系

通過方案比對，最終確定如下安裝思路：爬模爬升完成后，利用下掛架和吊籠進(jìn)行安裝，如圖6所示。此方案優(yōu)劣分析如下：

圖6 立面支撐吊裝立面圖

優(yōu)勢：（1）立面支撐可帶吊籠一起吊裝；

（2）不用在爬模上開洞，保證爬模體系安全；

（3）不影響整體施工平臺(tái)的爬升。

劣勢：下掛架總長度達(dá)到18.3m，需要增加下掛架截面，保證下掛架安全，同時(shí)增加爬模的承受荷載，影響爬模安全。

2.2 核心筒結(jié)構(gòu)穩(wěn)定驗(yàn)算

根據(jù)2.1 節(jié)選定方案，此時(shí)結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度狀態(tài)：結(jié)構(gòu)核心筒施工進(jìn)度領(lǐng)先外框13 層，領(lǐng)先立面支撐6層。由設(shè)計(jì)提供的Etabs 模型，采用通用有限元分析軟件MidasGen2020海外版，建立施工階段有限元模型如圖7 所示。

圖7 施工階段結(jié)構(gòu)有限元模型

驗(yàn)算結(jié)果如表1 所示，結(jié)構(gòu)核心筒施工進(jìn)度領(lǐng)先外框13 層，領(lǐng)先立面支撐6 層情況下，核心筒受力滿足要求。

表1 結(jié)構(gòu)模型驗(yàn)算結(jié)果

2.3 下掛架設(shè)計(jì)與制作

下掛架設(shè)計(jì)需考慮自身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及爬模結(jié)構(gòu)的安全，綜合考慮采用L70×7 角鋼、圓管φ20×1.8、3mm 厚花紋鋼板制作下掛架，下掛架通過10#槽鋼與爬模進(jìn)行焊接固定，經(jīng)驗(yàn)算，下掛架及爬模受力滿足要求，驗(yàn)算結(jié)果如表2 所示。

表2 下掛架設(shè)計(jì)驗(yàn)算結(jié)果

地面分段將下掛架制作焊接完成，并涂刷油漆。

2.4 下掛架安裝

下掛架地面拼裝為整體后吊裝，槽鋼與爬模下部槽鋼焊接到一起，吊裝到位后利用手拉葫蘆倒鉤，安裝到位后與爬模上槽鋼焊接固定。下掛架安裝完成后，采用φ17.5 鋼絲繩將下掛架底部與爬模相連接，用作下掛架的保險(xiǎn)繩和防晃動(dòng)固定措施，如圖8 所示。

圖8 下掛架第一段安裝到位

2.5 立面支撐預(yù)埋件安裝

立面支撐埋件用于立面支撐上下道之間節(jié)點(diǎn)連接，設(shè)置雙抗剪鍵。立面支撐埋件錨筋上有小鋼筋籠，圍繞埋件周圍有大的鋼筋籠，如圖9 所示。

圖9 立面支撐埋件與鋼筋模型示意圖

立面支撐預(yù)埋件安裝工藝流程如下：（1）土建核心筒豎向鋼筋綁扎完成后，根據(jù)埋件位置焊接橫向定位鋼筋；（2）埋件與相連接錨筋地面綁扎/焊接到一起后，將埋件吊裝到位。根據(jù)軸線位置，調(diào)整平面內(nèi)位置；（3）定位完成后將埋件與橫向鋼筋焊接固定；（4）混凝土澆筑完成后，根據(jù)測量放線在埋件上焊接支撐定位鋼板，如圖10 所示。

圖10 埋件定位鋼板示意圖

2.6 立面支撐拼裝

利用立面支撐預(yù)埋件復(fù)測坐標(biāo)值結(jié)合立面支撐設(shè)計(jì)圖紙，進(jìn)行立面支撐四個(gè)地面控制點(diǎn)的放樣，利用控制點(diǎn)做拼裝控制線。立面支撐地面拼裝焊接過程中，利用控制線保證立面支撐的拼裝精度和焊接變形，構(gòu)件焊接完成后超過控制線部分提前割除，保證吊裝效率。

拼裝胎架采用10#槽鋼打包架制作，如圖11、圖12 所示：

圖11 拼裝胎架設(shè)計(jì)圖

圖12 立面支撐拼裝示意圖

2.7 立面支撐吊裝

立面支撐地面拼裝完成后，對拼裝焊縫探傷并割除臨時(shí)安裝用耳板，打磨補(bǔ)漆后進(jìn)行吊裝，在立面支撐上部節(jié)點(diǎn)位置焊接吊裝吊耳，如圖13 所示。

圖13 立面支撐吊裝圖

立面支撐節(jié)點(diǎn)采用下掛架和吊籠進(jìn)行安裝/焊接，人員通過下掛架下到安裝位置，通過吊籠進(jìn)行安裝及焊接，如圖14所示。

圖14 安裝/焊接吊籠示意圖

3 結(jié)論

通過TEKLA 和REVIT 軟件建立整體施工平臺(tái)、立面支撐、下掛架之間模型，將三者進(jìn)行融合檢查，根據(jù)三者之間的關(guān)系，并對兩個(gè)子核心筒最大允許領(lǐng)先立面支撐樓層數(shù)驗(yàn)算、整體施工平臺(tái)承受下掛架荷載驗(yàn)算、下掛架自身穩(wěn)定驗(yàn)算等確定最佳施工方案。

鋼結(jié)構(gòu)立面支撐埋件位置混凝土澆筑完成后，根據(jù)埋件實(shí)際位置復(fù)測數(shù)據(jù)，對立面支撐地面進(jìn)行整體拼裝，保證拼裝單元順利就位。

將立面支撐的施工用下掛架安裝在整體施工平臺(tái)上，一方面可以利用整體施工平臺(tái)完成爬升，從而避免技術(shù)措施材料的不斷安拆，保證施工進(jìn)度和施工安全；另一方面保證了立面支撐的及時(shí)安裝和焊接，保證了核心筒的結(jié)構(gòu)安全。

通過地面整體拼裝，避免人員高空安裝、焊接、涂刷油漆的安全隱患，提高施工效率。使用“地面整體拼裝，精確定位吊裝”的方法能確保安裝精度、提高施工質(zhì)量、縮短工期、降低建造成本。