綠色技術(shù)在凌空SOHO 項目中的應(yīng)用實踐

■ 柴永征 CHAI Yongzheng

1 工程概況

凌空SOHO 項目由著名建筑師Zaha Hadid（扎哈·哈迪德）設(shè)計，于2015 年獲得LEED 金獎?wù)J證。該項目位于上海市長寧區(qū)臨空經(jīng)濟(jì)園區(qū)內(nèi)，緊鄰?fù)猸h(huán)路和虹橋機(jī)場，總建筑面積約35 萬m2，建筑總高度均為40 m，主要為商業(yè)、辦公綜合性建筑。地下室為2 層，設(shè)有人防工程，主要布設(shè)為車庫，兼有布設(shè)設(shè)備機(jī)房和配套設(shè)施用房，靠北翟路一側(cè)布設(shè)有影劇院；地上4 棟狹長彎曲的11 層高層建筑單體宛若4 輛高鐵列車。項目場地面積約為8.6 萬m2，其東西長約466 m，南北長約260 m，分隔為3個庭院空間，并設(shè)有4 個下沉廣場（面積約7 000 m2）；首層公共休閑庭院布置園林景觀，空中6 座弧形天橋與塔樓的流線形態(tài)保持一致，使4 棟建筑單體融為一體。廣場漫步，如若置身高山峽谷之中；空中俯瞰，宛若流動的彩帶。其超前衛(wèi)的流線型外觀和豐富的空間變化，充分展現(xiàn)出“速度與激情”的設(shè)計理念（圖1）。

圖1 凌空SOHO 項目鳥瞰渲染圖

2 BIM 技術(shù)應(yīng)用

由于本項目造型復(fù)雜，施工難度加大。借助BIM 技術(shù)，利用REVIT軟件建模，將傳統(tǒng)設(shè)計的平面施工圖紙轉(zhuǎn)化為可視化的3D 模型，可快速了解項目的建筑形態(tài)、結(jié)構(gòu)空間和設(shè)計意圖，也可任意進(jìn)行模型剖切及旋轉(zhuǎn)，使得整個建筑一目了然，解決了多專業(yè)協(xié)調(diào)的問題。

在項目建造過程中,利用BIM 技術(shù)對設(shè)計深化、施工組織、碰撞檢測、工程量計算、項目進(jìn)度等進(jìn)行模擬管理，可提高效率并降低建造成本，實現(xiàn)項目建造的信息化、可視化。其技術(shù)應(yīng)用要點為：①編制BIM 技術(shù)應(yīng)用的規(guī)劃方案，選擇軟硬件設(shè)施，建立組織框架，確立各相關(guān)方的職責(zé)及工作流程等；②制定BIM 技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，要與項目實施進(jìn)度相一致，并堅持可持續(xù)更新的原則，使模型處于即時狀態(tài)，可進(jìn)行更新；③制定BIM建筑信息模型的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，保證各模塊準(zhǔn)確表達(dá)項目的建筑功能。

3 深基坑組合圍護(hù)體系+中心島法施工技術(shù)的應(yīng)用

3.1 設(shè)計概況

本項目基坑開挖面積為70 000 m2，基坑總延長約1 270 m，場地相對標(biāo)高為-0.40 m（絕對標(biāo)高+4.00 m），基坑主樓區(qū)域開挖深度為11.60 m，其他部位開挖深度為11.10 m。基坑?xùn)|臨協(xié)和路，南靠金鐘路，西側(cè)為廣順北路，北側(cè)臨近北翟路，西北角還有北翟路高架橋。

周邊建筑物主要有：基坑?xùn)|南側(cè)10 m 處為上海市消防總隊特勤支隊新涇中隊4 層辦公大樓，東北面20 m處為10 層混凝土結(jié)構(gòu)辦公樓，東側(cè)36 m處為加油站。由于周邊管線眾多，特別是金鐘路，多達(dá)22 條，故開挖過程中，基坑邊形情況可能會直接影響建筑物的使用和管線的安全。

基坑圍護(hù)采用900@1 100 鉆孔灌注樁擋土，外設(shè)850 mm 三軸水泥土攪拌樁止水帷幕。周邊設(shè)置兩道鋼筋混凝土水平支撐，中心島法施工，在大底板上設(shè)置裝配式型鋼支撐，采用雙拼2H700×300 型鋼，間距8 m。在基坑?xùn)|南側(cè)，坑外設(shè)置600 mm 鉆孔灌注樁作為隔離樁，以保護(hù)消防總隊辦公樓。基坑周邊間隔設(shè)置4.2 m 寬水泥攪拌樁，以加固土體穩(wěn)定邊坡。

3.2 施工技術(shù)

基坑規(guī)模巨大，采用中心島法施工，中部地下室部分結(jié)構(gòu)施工時間較長。施工過程中，保持周邊留土邊坡穩(wěn)定是關(guān)鍵，坡腳土體加固的寬度和入土深度必須滿足設(shè)計要求，且盡量連續(xù)和封閉。

（1）工程樁、圍護(hù)樁、坑內(nèi)土體加固三項內(nèi)容由建設(shè)單位委托專業(yè)單位先行施工，總分包要做好技術(shù)交接工作，進(jìn)行質(zhì)量驗收和系統(tǒng)性評估。

（2）中心島區(qū)域分成兩大區(qū)共22 小塊，化整為零，降低整體系統(tǒng)風(fēng)險（圖2）。在土方開挖完成后兩周內(nèi)完成底板混凝土澆筑，有利于基坑穩(wěn)定。

（3）加強(qiáng)和擴(kuò)大基坑監(jiān)測范圍，并確定重點，在施工期間進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)測，并根據(jù)實際監(jiān)測數(shù)據(jù)及時調(diào)整施工速度及施工流程。

（4）基坑設(shè)計為封閉降水，施工前要進(jìn)行試降水，以便控制抽水量和抽水時間，對降水區(qū)域進(jìn)行有效控制。對坑內(nèi)開挖深度在⑤2層以下的承壓水，根據(jù)實際水位進(jìn)行“按需減壓”降水，以減少對周邊管線和其他既有設(shè)施等環(huán)境的影響。

（5）支撐拆除要分區(qū)域進(jìn)行，間隔施工，做到平衡拆除。水平支撐拆除后，應(yīng)盡快進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工，以有效控制支護(hù)體系位移和變形。

4 鋼結(jié)構(gòu)新技術(shù)的應(yīng)用

4.1 設(shè)計概況

在每棟單體主樓建筑立面上設(shè)計18 m 寬的斜向洞口，并在洞口兩側(cè)各布置4 根勁性混凝土斜柱（800×1 200）。選用箱型鋼柱和鋼梁，各單體主樓的兩端采用輕型鋼梁和鋼斜桿構(gòu)成的鋼桁架，在端部最大挑空11 m，更好地實現(xiàn)了弧形曲面高鐵火車頭的造型。

6 座天橋采用弧形鋼桁架結(jié)構(gòu)，鋼構(gòu)件形式主要為箱型主弦梁、箱型腹桿、H 型立柱、H 型連系梁等，鋼材為Q345B，總用鋼量約為1 868 t。其中，1#、2#、3#天橋位于兩棟單體主樓的第3 和第4 層之間，頂標(biāo)高+11.550 m，最大跨度64.8 m；4#、5#、6#天橋位于兩棟單體主樓第10～12 層之間，頂標(biāo)高+39.500 m，最大跨度53.0 m（圖3、4）。

4.2 應(yīng)用要點

4.2.1 鋼結(jié)構(gòu)連接

鋼結(jié)構(gòu)的連接是鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的根本，也是鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)發(fā)展史的主線，主要的連接有螺栓連接、鉚釘連接、銷釘連接、自攻釘連接、焊接等。其中，焊接是鋼結(jié)構(gòu)制作和安裝的一項重要技術(shù)，在重型鋼結(jié)構(gòu)中，70%的構(gòu)件選用焊接技術(shù)[1]。焊接前，要通過焊接鑒定，包括人員資格鑒定和焊接工藝評定。

圖2 基坑區(qū)塊平面圖

圖3 弧形鋼桁架結(jié)構(gòu)圖

圖4 天橋平面布置圖

本項目H 型鋼構(gòu)件、箱型柱制作采用工廠化自動焊。現(xiàn)場安裝考慮焊接質(zhì)量、焊接效率和現(xiàn)場焊接條件等因素，選用實芯焊絲CO2氣體保護(hù)焊（GMAW）、藥芯焊絲CO2氣體保護(hù)焊（FCAW） 和焊條電弧焊（SMAW）三種焊接方法。焊材的選擇保證熔敷金屬（即焊縫接頭）的機(jī)械性能達(dá)到或略高于母材。

鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量檢測根據(jù)設(shè)計規(guī)定的焊縫質(zhì)量等級要求，編制焊接檢驗方案，包括檢驗批的劃分、檢查項目、檢查方法、檢查時機(jī)及相應(yīng)的驗收標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容。無損檢測是檢測焊接節(jié)點質(zhì)量的重要手段，其檢測報告是工程驗收的重要依據(jù)，重點工程應(yīng)聘請第三方專業(yè)檢驗單位監(jiān)檢[1]。

4.2.2 鋼構(gòu)件防腐

鋼構(gòu)件在工廠內(nèi)完成底漆、中間漆涂裝，且涂漆前應(yīng)對構(gòu)件表面進(jìn)行處理，要求做到：①無油污及水分；②無銹跡及氧化物；③無粘附性雜質(zhì)；④無酸堿等殘留物；⑤工件表面有一定的粗糙度。所有構(gòu)件面漆待鋼構(gòu)件安裝后進(jìn)行涂裝。

本工程對所有鋼構(gòu)件表面進(jìn)行Sa2.5 級除銹，采用噴丸進(jìn)行機(jī)械法處理，方可進(jìn)行后續(xù)涂裝工作。

4.2.3 鋼結(jié)構(gòu)防火

鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的黏結(jié)強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和設(shè)計要求，并做防火涂料和底漆、面漆的相容性試驗。

5 無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)

5.1 設(shè)計概況

本工程4 棟單體主樓結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架體系，最長單體為280 m，最短單體為157 m。設(shè)計選用As15.24 高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，采用后張無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力樓蓋結(jié)構(gòu)，以提高結(jié)構(gòu)整體性能和剛度，控制溫度變形和混凝土收縮變形對建筑物本身的不利影響。

5.2 應(yīng)用要點

（1）無黏結(jié)筋的下料長度應(yīng)按設(shè)計和施工工藝計算確定。下料應(yīng)用砂輪鋸切割，要合理編排非預(yù)應(yīng)力鋼筋，保證無黏結(jié)筋的曲線矢高要求與預(yù)埋線管發(fā)生碰撞時，線管避讓。

（2）混凝土澆筑時，嚴(yán)禁碰壓、踩踏無黏結(jié)筋、支撐架及端部預(yù)埋件。

（3）設(shè)計單位應(yīng)標(biāo)明無黏結(jié)筋的張拉順序、張拉值和伸長值。張拉后，應(yīng)用液壓切筋器或砂輪鋸切斷超長部分的無黏結(jié)筋，嚴(yán)禁用電弧切斷[1]。

6 消能減震和建筑隔震技術(shù)應(yīng)用

6.1 設(shè)計概況

本項目抗震等級為二級，抗震設(shè)防烈度為7 度。嵌固層選在地下一層頂板層，地下一層有多個下沉天井，頂板局部開洞，在洞口區(qū)域周邊設(shè)置加腋的框架梁，以滿足剛度要求。

天橋兩端采用鉛芯橡膠隔震支座連接連廊和塔樓結(jié)構(gòu)，在罕遇地震下，不會出現(xiàn)塑性鉸，從而保證了支座的彈性，連廊桁架構(gòu)件也不會發(fā)生屈服變形（圖5）。在鋼筋混凝土框架內(nèi)布置人字形屈曲約束支撐以調(diào)整結(jié)構(gòu)剛度分布，支撐桿件厚度為200 mm，可隱藏在房間隔墻內(nèi)，節(jié)約建筑空間（圖6）。

6.2 應(yīng)用要點

屈曲約束支撐安裝時，要保證支撐與連接底座位置正確并在同一平面內(nèi)；焊接固定后，對焊縫位置進(jìn)行防銹和防火處理。

隔震支座在工程施工階段，應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行“三檢制”，支座的下支墩（或柱）混凝土澆筑必須密實。安裝時，下支墩（或柱）混凝土強(qiáng)度宜達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的70%，且不小于10 MPa；同時，觀察隔震支座的變形并做好記錄。

《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB 50011—2010）第12.1.5 條要求：隔震支座、阻尼器和消能減震部件在長期使用過程中需要檢查和維護(hù)。因此，項目竣工后要定期檢查所有隔震橡膠支座外觀變化，并特別注意不均勻壓縮和水平變形情況，并做好記錄。如發(fā)現(xiàn)異常情況，要及時同設(shè)計單位聯(lián)系，以便采取相應(yīng)措施。

圖5 隔震支座連接示意圖

圖6 屈曲約束支撐布置圖

7 展望

近年來，我國綠色建筑技術(shù)快速發(fā)展，建筑質(zhì)量大幅提高，安全耐久，既節(jié)約了資源，又保護(hù)了環(huán)境。鋼結(jié)構(gòu)是一項綠色環(huán)保工程，其建造過程中有害氣體和有害物的排放量只有混凝土結(jié)構(gòu)或磚石結(jié)構(gòu)的50%～70%（平均65%）[1]。我國的鋼鐵產(chǎn)量突破11 億t，鋼結(jié)構(gòu)的連接技術(shù)、防腐和防火技術(shù)達(dá)到較高水平，為鋼結(jié)構(gòu)的推廣應(yīng)用迎來了歷史機(jī)遇。