復雜結構超高層建筑科技優化與創新

中國建筑第八工程局有限公司東北分公司，遼寧 大連 116021

隨著我國經濟和社會的發展，以及建筑技術的不斷進步，超高層建筑已經成為彰顯地區經濟發展水平的標志之一，作為現代城市中的地標，超高層建筑已表現出非凡作用。當前，超高層建筑的建設數量逐年增加，保質、保量地完成超高層的施工是行業發展的趨勢。

歐力士中國總部大廈是由世界著名的日本歐力士集團與中國東方資產合作開發的高檔寫字樓項目，總建筑面積為24.6萬m2，有地下4層、地上41層，建筑高度為202.8m，由A、B兩塔樓+裙樓+地下室構成。該項目為國內唯一在施日方投資工程，是大連市乃至全國中日友好合作的代表性重點項目，政治意義顯著。同事，該項目作為中建股份與日本投資集團深度合作的敲門磚，促進了國際投資與中國建筑的融合，且該項目也為遼寧省重點建設項目，社會影響大。該工程為日本投資的高檔寫字樓項目，結構形式具有日式特征，與傳統超高層不同，如何創新工藝，節約項目成本，實現快速建造是項目管理的重點，該工程應用的思路及理念具有較強的推廣意義。

1 項目技術重難點

（1）采用型鋼混凝土結構，用鋼量為2.3萬t，核心筒內采用“H”形鋼暗柱及鋼連梁，外框采用18根型鋼混凝土十字柱與型鋼混凝土梁連接，在設計中存在大量型鋼與鋼筋交接節點；同時屬超高層建筑，結構用鋼量巨大，節點處理極其困難。在日本業主的管理理念下，不允許采用常規節點鋼筋連接方案，因而復雜節點深化設計工作是該工程管理的難點。

（2）核心筒采用液壓爬模體系，塔樓設置54個爬模機位，豎向模板采用鋼模板，整體提升，水平結構不具備施工條件，需預留鋼筋接頭后，且整體爬模提升后進行二次澆注；所有梁結構施工縫只能留在梁頭剪力較大處，且需進行100%接頭連接。二次澆注節點如何滿足結構受力要求，是該工程施工的難點。

（3）初始設計方案及理念來源于日本，存在部分施工圖設計不符合中國國情的情況。不同于其他常規超高層設計，如何通過對設計進行優化創新，更改設計內容，降低施工難度，是該工程管理的重點。

（4）外框采用型鋼混凝土梁，鋼結構吊裝完成后，仍需進行鋼筋及模板施工，施工速度較為緩慢，同時與樓承板交接，節點處理較為復雜。

2 項目科技創新措施

針對上述項目重難點，該工程基于設計—施工一體化的思路，在進行項目策劃及制訂施工方案時將設計與施工融合，從不同角度同時思考，提出了設計優化及方案優化思路，在保證質量、安全的前提下，實現工程的快速建造。

2.1 核心筒內次梁二次施工工藝創新應用

超高層核心筒剪力墻采用爬模系統時，筒內與剪力墻相連接的次梁需要二次澆筑，受施工工藝影響，次梁施工縫需留置在梁端受剪力較大部位。針對此問題，該工程借鑒裝配式結構中預制梁抗剪鍵槽設置方式，自主創新，基于裝配式結構中梁端抗剪鍵設計的次梁二次施工工藝，有效提高了施工縫處梁的抗剪強度，保證了結構受力安全。

該工程核心筒與墻相連的混凝土梁設置貫通梁截面的鍵槽，抗剪鍵槽如圖1所示。即抗剪鍵槽寬200mm，全截面按要求在澆筑梁混凝土之前鑿毛，凹凸深度為6mm，滿足設置粗糙面的要求。鍵槽深度t為30mm，寬度為90～300mm，接縫處鋼筋連接根據接頭及施工工藝選擇機械連接的方式，避免預留鋼筋造成的施工不便，套筒的位置設置應滿足保護層及鋼筋間距要求。剪力墻施工時，為了確保預留鍵槽質量及尺寸合格且滿足施工要求，設置了預埋鋼板。

圖1 抗剪鍵槽設計圖（單位：mm）

設計核算，接縫處受剪承載力計算公式如下：

式中：Vu為接縫處受剪承載力設計值，N；fc為混凝土軸心抗壓強度設計值，N/mm2；Ac1為梁端后澆混凝土疊合層截面面積，mm2；Ak為各鍵槽的根部截面面積之和，mm2；Asd為垂直穿過結合面所有鋼筋的面積，mm2；fy為鋼筋抗拉強度設計值，N/mm2。

利用結構計算軟件建立計算模型，得到梁端剪力設計值，經核算，抗剪鍵槽的設計滿足計算要求。此節點設計計算簡單，便于推廣，可以為類似工程提供借鑒。

2.2 外框鋼骨梁預綁鋼筋施工工藝創新應用

該工程外框梁為鋼骨梁，相較于鋼結構外框，鋼筋綁扎及梁模板工程占用時間較多，為此，該工程鋼骨梁采用鋼筋預綁扎施工工藝。具體方案為通過深化設計，將所有鋼骨梁中的鋼筋進行放樣，避開鋼梁連接區域，且將鋼骨柱牛腿范圍內箍筋預留到鋼梁上，并牢固連接。此部分工作縱筋定位尤其重要，此方案采用定位鋼架，將縱向鋼筋與定位鋼架點焊連接，以保證梁縱向鋼筋的位置準確，為后續節點的連接提供條件。鋼筋預綁扎完成后，進行鋼梁吊裝，經驗證，預綁鋼筋的鋼梁吊裝時間與純鋼梁吊裝時間相同，鋼梁吊裝不受預綁鋼筋的影響。待鋼梁吊裝完成，樓板施工至此樓層時，穿支座縱向鋼筋，與預綁的梁縱筋采用分體套筒連接，形成整體。

經過對比分析，鋼骨梁采用此施工工藝，每層可減少鋼筋綁扎時間0.5～1d，且現場鋼筋無焊接，在保證施工質量的前提下，能降本增效，實現了工程的快速建造。

2.3 伸臂桁架鋼筋拉鉤施工工藝創新應用

該工程存在原設計桁架層暗柱內箍筋全部與桁架焊接的情況，其箍筋配置為Ф14@100mm。優化前，現場鋼筋焊接量大，約有8500個焊接鋼筋頭，施工工期需要7.5d左右，直接影響施工工期。對此進行設計優化：首先，按等截面代換原則將原箍筋Ф14@100mm改為Ф16@150mm，將鋼筋根數減少約1/3；其次，調整栓釘布置，將豎向栓釘間距改為150mm，在栓釘根部焊接1根Ф16mm鋼筋（此項工作在工廠內完成，不占用工期），現場采用鋼筋拉鉤的形式將外箍筋與此鋼筋拉結，形成封閉箍筋，滿足設計要求。采取此項措施后，現場箍筋綁扎僅需要1.5d左右，在保證施工質量的同時，也加快了現場的施工進度。

2.4 梁柱連接節點優化創新應用

考慮鋼結構工廠加工及現場焊接施工等不利因素，在進行該工程塔樓外框梁柱節點深化設計時，主要原則為減少現場鋼筋焊接量。通過鋼筋代換及優化鋼筋排布，該工程梁柱節點基本無現場鋼筋焊接，鋼筋優先選擇繞過十字鋼骨柱，當角度太大無法繞過時，在十字鋼骨柱腹板上開孔，并增加補強措施，同時在鋼骨范圍內增加構造鋼筋。通過此措施，顯著提高了現場施工效率。

2.5 BIM可視化溝通方式

運用BIM管理模式，在項目管理團隊與日方業主包括各分包單位之間建立起了一座溝通的橋梁。將BIM技術化為雙方溝通的共同思維，推動項目平穩推進，不但能解決不同國家工作人員管理理念的沖突，更能突破專業技術的限制，達到提升管理品質、降低施工成本、實現快速建造的目標。

（1）該工程業主方為日本歐力士集團，旨在打造日式精品工程。裙房大屋面為日式種植屋面，許多綠植、花草均為日式特色。國內深化難度較大，項目采用BIM技術對業主的需求進行可視化建模，經過多次方案調整及改進，最終完成了對屋面景觀設計的確認、出圖。

（2）為解決內支撐換撐及拆除時間緊、工序多，制約地下室施工進度的問題，提出了BIM+內支撐后拆除技術，角撐采用“拋撐+水平撐”技術、對撐采用“拋撐+回填”技術、腰梁頂部增設抗翻牛腿。

（3）對專業分包模型及結構模型進行整合設計，通過對幕墻埋件和鋼梁、土建鋼筋節點的綜合優化，發現碰撞點75處。通過調整幕墻埋件位置及鋼骨梁開洞位置和鋼筋施工前畫線定位，已將75處碰撞位置全部解決。通過跨專業的協同設計，及時發現了問題，更改了相應位置的圖紙，避免了造成二次施工的情況，節約了大量資源。

3 結束語

歐力士中國總部大廈超高層項目采取的一系列科技創新措施使該項目總工期縮短了95d，且項目竣工驗收合格。鑒于此，文章所提到的復雜高層項目科技創新措施是有效可行的。