高空轉換層的內藏式鋼桁架結構施工

喻 靖 彭明龍

上海建工二建集團股份有限公司 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作為辦公區域，39F及以上作為酒店使用。與傳統內筒外鋼結構不同，在結構造價降低10%的情況下，塔樓結構采用內筒外框架混凝土柱的形式，并在38～41F，采用內藏式鋼桁架的方法將結構改變為內筒與外混凝土框架柱與剪立墻相結合的形式，以達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。

轉換桁架從結構的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，懸挑區域十字撐為BH900 mm ×200 mm×20 mm×30 mm。

2 工程難點

（a）在主塔樓38～44F，165～195 m高空，740 t質量鋼結構吊裝施工、安全控制難度大。塔樓結構東、西面逐步內凹變形，截面最大處內縮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到 2 600 mm，質量為11.34 t，構件使用塔吊臨時就位難度高，安裝過程中，臨時固定、安全保障措施難度高。30 m高桁架結構一次成型，且片狀桁架之間未連接成框架，單片桁架寬度200～300 mm，單片桁架構件垂直度控制難度高。鋼構件板材厚多為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高空焊接作業質量控制難度大。

圖1 內藏式鋼桁架模型

（b）鋼筋、模板體系配合鋼結構施工難度大。因鋼桁架不允許開孔，且核心筒墻厚600 mm和400 mm，對應桁架寬度分別為350 mm和300 mm。墻內鋼筋、梁內鋼筋、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，混凝土結構逐層向上施工時，累計偏差逐漸變大，給鋼筋綁扎以及模板對拉螺桿與鋼構件連接施工帶來極大困難。且為保障轉換層桁架整體穩定性，38～44F模板體系需同時保留，待44F混凝土結構施工完成30 d，且混凝土強度發展達到100%以后開始拆除模板，對模板系統調配帶來比較高的要求。

（c）C60混凝土澆筑質量控制難度高。C60混凝土施工至195 m高度在南昌屬于首次，無成熟施工經驗，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，正處于當地夏季，高溫多雨，晝夜濕度相差較大，對混凝土澆筑連續性、不同級配混凝土交叉時間控制要求比較高，并且對局部構件（深梁等大體積構件）養護帶來較大難度。

3 關鍵技術[1-3]

3.1 十字支撐與水平支撐相結合

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

其施工流程如下： 在41F、43F懸挑端設置十字支撐，柱梁節點位置設置水平支撐，在42F、44F柱梁節點位置設置水平支撐，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高以上300 mm。連桿逐層向上安裝時，同時使用2 臺經緯儀從2 個方向對桁架主要構件的垂直度進行監控。在電焊過程中，逐層進行桁架架體垂直度調整，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行拆除，隨混凝土澆筑進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行測量，使用葫蘆對架體進行微調，臨時連接桿件采用鋼管，鋼管規格為Φ121 mm×5 mm，材質Q345B。

3.2 模板對拉螺栓接駁器對拉施工技術

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）工廠接駁器與鋼構件連接加工；

（c）構件到現場后，進行檢查。對運輸過程中損壞或遺漏的接駁器重新進行焊接，焊接質量達到要求后，吊裝至施工樓層面；

（d）現場配套螺桿加工。在每層混凝土澆筑完成后，測量鋼桁架的垂直度，根據測量結果，對加工的螺桿長度進行調整，使之符合構件兩邊的長度要求。

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

采用現場加工與工廠預制加工相結合的方式，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

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

（a）配合比微調。在混凝土強度保證的情況下，通過混凝土廠試驗室配合比微調以及混凝土石子進行篩選，石子大小盡可能統一，外觀盡可能圓潤，并且要求到施工現場的C60混凝土塌落度控制在220～240 mm，擴展度控制在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量。

（b）施工流程調整，解決C60混凝土難泵送的難題。根據天氣、溫度情況，控制C60混凝土開始澆筑及結束澆筑時間，避開高溫時間段。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間，以達到防止泵管堵塞的目的。

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

4 實施效果

紫峰大廈高空轉換層內藏式鋼桁架結構施工采用十字支撐與水平支撐相結合技術，從根本上解決了鋼桁架在施工過程中的施工質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，使鋼桁架自身質量得以保障。模板對拉螺栓施工技術解決了模板與鋼構件連接施工工期長、質量難以控制等難題，清除了因人工現場電焊操作質量不穩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驗。