淺談上海證券交易所雙核心筒鋼板剪力墻施工技術

吳 曄

（上海建工四建集團有限公司，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。每個核心筒為45 m×12.7 m的方形結構，兩核心筒間距離為24.3 m。在核心筒墻體內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量沿豎向高度逐漸減小，但在桁架層和廊橋連接樓層數量有局部增加。

雙核心筒內鋼結構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，每延米凈重達到1.18 t，構件最重約13.4 t。

2 雙核心筒鋼板剪力墻特點及施工難點

（1） 交所雙核心筒內部均設置勁性柱、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，吊運及安裝過程中容易發生變形。

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

（3） 上交所雙核心筒板墻厚度在400～500 mm區域，由于勁性結構居中布置，遇勁性柱、勁性鋼梁或剪力鋼板位置，兩側間隙小，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，筒內水平結構后補，對后續施工進度影響大。

3 雙核心筒鋼板剪力墻施工技術

3.1 勁性結構施工技術

3.1.1 勁性結構分段加工

上交所雙核心筒勁性結構以勁性鋼柱為主，局部設有剪力鋼板，且剪力鋼板在樓層標高位置處設有鋼板底座型鋼梁。因此，勁性結構的水平分段原則采用柱板組合件的方式；即對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，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，則將鋼板豎向切分為兩段，分別與兩側勁性柱整體加工安裝 （一字型剪力鋼板）。

勁性鋼結構豎向分段按照施工流程的工況要求實施，勁性柱以及柱板組合件均采取兩層一節的分段方式。

3.1.2 勁性鋼結構的測量控制

上交所核心筒勁性鋼柱垂直度控制分四步進行：初擰時初校；終擰前復校；焊接過程中跟蹤監測；焊接后的最終結果測量。初擰前可先用長水平尺粗略控制垂直度，待形成框架后進行精確校正，焊接時應進行復測，并與終擰時的測量成果相比較，以此作為下一步施工的依據。

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

3.1.3 勁性鋼結構的吊裝技術

上交所核心筒勁性柱構件采取平躺4點吊卸車的方式，鋼絲繩采用4根φ23 mm鋼絲繩和5 t高強度卸甲。

根據截面類型的不同，I型鋼柱采用2點吊裝，L型采用3點吊裝，兩類剪力鋼板組合構件則采用4點吊裝，鋼絲繩使用Φ23 mm鋼絲繩；吊裝起板時，單機一端起板和吊裝，緩慢回直。吊裝過程中，750 t.m塔吊以20 m吊裝半徑進行構件的起吊和安裝 （起重量Q=26.8 t），500 t.m塔吊以30 m吊裝半徑進行起到 （起重量Q=13.6 t），并以＜20 m吊裝半徑進行構件安裝 （起重量Q=23.9 t）。

勁性由塔吊吊運至安裝位置上方，緩慢下落與下層勁性鋼柱對接，對齊安裝定位線，并用高強螺栓固定連接板，隨后進行焊接連接，完成安裝過程。

對于一字型剪力鋼板組合構件，豎向分段一側鋼板處采用支撐構件臨時固定，以減小在吊運過程中鋼板的變形；構件吊裝到位后，鋼板水平和豎向接縫采用間斷焊接的方式進行焊接，以減小焊接應力引起的鋼板變形。

測量定位采用土建布設在核心筒內的基準點放出定位軸線，校正測量時利用全站儀在土建施工平臺上實時觀測。勁性鋼柱的偏差使用千斤頂進行校正，校正時千斤頂放置在臨時反力鍵上，并對準施頂位置 （預先焊接校正耳板以方便校正） 進行校正。

3.1.4 勁性結構的焊接工藝

根據現場焊接特點，并結合工程實際，擬采用CO2藥心焊絲氣體保護焊和焊條手工電弧焊相結合的焊接方法。

上交所雙核心筒勁性結構根據焊接的可操作性、焊工的視線，應以單面開坡口形式為主。現場接頭采用單面單邊V型，反面設置襯板，根部間隙6～8 mm，坡口角度35°，詳情見圖1。

圖1 焊接坡口示意圖

在核心筒勁性結構施工過程中，焊接變形控制的關鍵是剪力墻鋼板組合件對接焊產生的焊接應力引起的鋼板變形，致使平面尺寸超過設計值；立柱接頭焊接收縮引起的豎直方向的結構變形。本工程采用焊接變形控制措施為。

（1） 焊接方法優選。采用CO2氣體保護焊，由于其能量密度相對較高，焊接變形也相應小一些。

（2） 余量控制。焊縫收縮 （主要為橫向收縮） 對構件的變形影響較大，而收縮量主要與焊接線能量關系密切。為此，在焊接工藝評定時進行現場模擬接頭試驗，通過分析相關焊縫收縮量的數據，為實際接頭進行焊接收縮預控。

（3） 通過信息化施工手段，優化焊接順序，控制結構變形。在整個焊接過程中，隨時用測量儀器進行變形監控。當某個點處偏差可能超控時，調控焊接順序，及時加以糾偏。

3.2 鋼筋施工技術

核心筒板墻、暗柱豎向主筋以及梁內主筋直徑超過25 mm的采用直螺紋接頭形式，保證錨固長度前提下，后期補缺施工的水平結構梁位置在核心筒剪力墻獨立沖高時預埋的鋼筋接駁器保證后續水平結構施工時鋼筋的可靠性連接。

勁性柱、剪力鋼板以及型鋼梁的鋼筋施工，需在勁性結構上開洞。在深化設計時，除了要考慮板墻水平拉鉤的布置外，還需要統籌考慮對拉螺栓的布置。在約束邊緣區域內，拉鉤間距為@150 mm，非約束邊緣區域內的拉鉤間距為@300 mm。在模板體系中，本工程使用M16對拉螺栓，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，減少對鋼板開孔帶來的剛度損失。為避免箍筋孔與螺桿孔的混淆，深化設計時，將螺桿孔設計略大于箍筋孔，以方便現場工人操作。

3.3 模板施工技術

本工程核心筒豎向結構獨立拔高操作平臺采用液壓爬模體系，上交所核心筒標準層層高為5 m，局部樓層達到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洞位置進行排列。

由于本工程非標準層高大多數＞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對拉螺桿進行對拉固定。

3.4 混凝土澆搗施工技術

核心筒豎向結構混凝土的強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，每個核心筒布置2臺固定泵澆筑，澆筑面上設三臺振動機。泵管布置于核心筒內樓梯間部位，泵管通過專用連接件與剪力墻固定連接。泵管隨著鋼平臺的提升而接長，同時，每隔一定高度設置活動可拆卸的活動喉管，用于施工樓層混凝土及鋼管柱混凝土時接樓層水平管。

混凝土澆搗遇剪力鋼板及鋼梁處，開設流淌孔，保證混凝土向鋼板另一側流淌，混凝土的坍落度需嚴格控制，保證混凝土流淌性，使鋼板兩側澆搗密實，確保不會因為混凝土一側澆搗過高而產生的爆模等現象。

3.5 雙核心筒后補結構施工

本工程由于采用液壓爬模體系，核心筒板墻先行施工，筒內水平結構 （除樓梯區域） 后補。水平結構施工時，板位置采用植筋，保證水平結構的受力，梁位置施工時鑿除剪力墻表面預留的接駁器，與水平結構梁鋼筋連接。

4 結語

鋼板剪力墻結構是超高層建筑普遍使用的結構，鋼板剪力墻勁性結構的變形及垂直度控制是確保后道工序施工的前提。鋼板剪力墻結構施工要求事先對各種可能出現的情況進行分析、深化，兼顧施工工藝的可操作性、可檢查性和經濟性，選定一種工藝為主、數種工藝為輔的施工方案，并在施工過程中予以全過程監控，保證工程順利進行。