超高層混凝土桁架—核心筒結(jié)構(gòu)施工技術(shù)研究

陳 娜 姜開(kāi)麗

河南亞偉市政工程有限公司

超高層混凝土桁架—核心筒結(jié)構(gòu)施工技術(shù)研究

陳 娜 姜開(kāi)麗

河南亞偉市政工程有限公司

隨著建筑技術(shù)的迅速發(fā)展，超高層建筑如雨后春筍般在各大中城市出現(xiàn)。人民對(duì)超高層建筑的要求也越來(lái)越高，利用有限的土地和規(guī)劃高度，建設(shè)更多樓層、更大凈高的矛盾也越來(lái)越突出。在這樣嚴(yán)峻的形式下，單純的框架結(jié)構(gòu)或者框筒結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能適應(yīng)超高層結(jié)構(gòu)的要求。而此時(shí)超高層混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系應(yīng)運(yùn)而生，越來(lái)越得到人們的親睞。混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系屬于鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)體系，充分利用鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的各自優(yōu)勢(shì)，將超高層建筑結(jié)構(gòu)體系提升到一個(gè)新的高度，所以此種結(jié)構(gòu)體系越來(lái)越多的運(yùn)用到超高層建筑當(dāng)中。

超高層建筑；混凝土桁架—核心筒結(jié)構(gòu)

一、工程概況

某廣場(chǎng)地處繁華地帶，是集商業(yè)、辦公、酒店式公寓等多項(xiàng)功能的建筑復(fù)合體，地下5層、地上42層（以及出屋面水箱間、構(gòu)架等），主樓地上1層至6層為商業(yè)、餐飲；7層至14層、16層至23層用于辦公。地下5層主要用于機(jī)械式停車及設(shè)備機(jī)房，高度20.2m。屋面上有鋼構(gòu)架圍護(hù)造型。裙房地上6層（局部7層），裙房屋頂標(biāo)高為40.700m。本工程采用框架-核心筒結(jié)構(gòu)，在地面以上主樓、裙房之間設(shè)置縫寬200mm 的抗震縫。

擬建的工程場(chǎng)地地形平坦，為人工開(kāi)挖的基坑。場(chǎng)區(qū)地貌形態(tài)類型單一，巖石種類單一，巖脈發(fā)育，巖體強(qiáng)度較高；場(chǎng)區(qū)賦存地下水，主要為基巖裂隙水，根據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果判定，在強(qiáng)透水層和干濕交替的條件下，按最不利因素考慮，擬建場(chǎng)區(qū)地下水對(duì)混凝土無(wú)腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土中的鋼筋具有弱腐蝕性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性。工程建筑場(chǎng)地±0.000m 相當(dāng)于絕對(duì)標(biāo)高5.500m 。主樓采用筏板基礎(chǔ)，基礎(chǔ)底板厚度為2400mm，裙房及外圍地下室也采用筏板基礎(chǔ)，底板厚為1200mm。另設(shè)抗浮錨桿，錨桿孔直徑為180mm，錨桿孔中距為2m，長(zhǎng)度為3.75m。基礎(chǔ)底板混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35，抗?jié)B等級(jí)為1.0 MPa，添加混凝土微膨脹劑。底板混凝土強(qiáng)度擬采用R60強(qiáng)度，按C40計(jì)算。在主樓與裙房之間設(shè)置沉降后澆帶，地下室同時(shí)設(shè)置溫度后澆帶。地下室外墻采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土， 墻厚為400mm一600mm一800mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35，抗?jié)B等級(jí)為1.2MPa～0.8MPa，添加混凝土微膨脹劑。

二、超高層混凝土桁架—核心筒結(jié)構(gòu)施工工藝

1、設(shè)計(jì)基本參數(shù)

結(jié)構(gòu)分析基本參數(shù)為基本風(fēng)壓：0.7 kN/m （主樓，100年一遇考慮）、0.6kN/m （裙房，50年一遇考慮），地面粗糙度：B類，特征周期：0.4s，地震荷載：6度（0.05） ；場(chǎng)地類別：II類；地震分組：二組；抗震等級(jí)：框架2級(jí)（裙房及主樓地下2層～地下5層為3級(jí)），簡(jiǎn)體2級(jí)（主樓地下2層～地下5層為3級(jí)），主樓加強(qiáng)層及上下各1層框架、核心筒取1級(jí)；結(jié)構(gòu)阻尼比：取0.04。 本工程主樓標(biāo)準(zhǔn)層建筑寬27.5m、內(nèi)筒寬9.5m、長(zhǎng)31.5m，外柱至內(nèi)筒最遠(yuǎn)距離12.8m、最近8.8m。采用型鋼混凝土框架，鋼筋混凝土簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)，即：主塔采用混凝土簡(jiǎn)體（考慮構(gòu)造及延性在角部等內(nèi)置H型鋼骨，不參與計(jì)算），十字形鋼管混凝土芯柱，型鋼混凝土梁（辦公部分次梁采用混凝土梁）。工程高寬比 H =6.6＜7，內(nèi)筒寬為總高的1/19。內(nèi)筒高寬比遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于規(guī)范建議1/12，是本工程的最大特點(diǎn)。為此綜合分析了不設(shè)加強(qiáng)層、設(shè)加強(qiáng)層（伸臂桁架方案）、設(shè)加強(qiáng)層（剛性墻方案）等幾種方案，分析計(jì)算表明需設(shè)置加強(qiáng)層以提高整體剛度。

2、主樓-7.100m以下結(jié)構(gòu)施工

本部分采用正常施工工藝，順序如下：綁扎底板鋼筋→安放型鋼柱預(yù)埋件→澆筑底板混凝土→安裝型巨柱→型鋼柱柱腳灌漿→混凝土結(jié)構(gòu)施工。

3、主樓結(jié)構(gòu)施工

（1）混凝土結(jié)構(gòu)。地下1層混凝土結(jié)構(gòu)施工（上部鋼結(jié)構(gòu)吊裝期間）→地上1層混凝土結(jié)構(gòu)施工（上部鋼結(jié)構(gòu)吊裝期間）→核心筒內(nèi)爬模架安裝→地上4層外框混凝土樓板施工（壓型鋼板鋪設(shè)后）→地上3層外框混凝土樓板施工。

（2）鋼結(jié)構(gòu)。核心筒第1節(jié)（-7.100～4.100m）型鋼柱吊裝→核心筒4.100m處臨時(shí)支撐梁安裝→外框第2，3節(jié)型鋼柱吊裝→核心筒型鋼柱與外框第3節(jié)型鋼柱臨時(shí)支撐梁安裝→核心筒第2節(jié)型鋼柱安裝（4.100～19.200m）→核心筒2～4層臨時(shí)支撐梁安裝→外框第4節(jié)型鋼柱吊裝→核心筒型鋼柱與外框第4節(jié)型鋼柱臨時(shí)支撐梁安裝→外框3，4層壓型鋼板鋪設(shè)。

4、核心筒及外框附加支撐鋼梁的布置

原設(shè)計(jì)方案中核心筒剪力墻內(nèi)只有局部有鋼骨混凝土連梁，且未與鋼結(jié)構(gòu)柱連接成整體，由于鋼結(jié)構(gòu)需要超前施工，為保證4層以下鋼結(jié)構(gòu)在核心筒混凝土結(jié)構(gòu)施工完成前的整體穩(wěn)定性和安全性，在2～4層結(jié)構(gòu)標(biāo)高下155mm處的核心筒墻體內(nèi)均增加了鋼梁支撐；外框部分也增加臨時(shí)拉接鋼梁。核心筒內(nèi)的附加鋼梁在施工過(guò)程中不需拆除，與核心筒混凝土結(jié)構(gòu)澆筑在一起，共同受力；外框臨時(shí)拉接鋼梁在混凝土結(jié)構(gòu)施工至該層時(shí)拆除。

5、核心筒內(nèi)附加支撐柱

原設(shè)計(jì)圖紙中，在核心筒周邊剪力墻中設(shè)有型鋼柱，但在核心筒內(nèi)井字形剪力墻處沒(méi)有設(shè)計(jì)型鋼柱，新的方案在核心筒內(nèi)側(cè)井字形剪力墻交界處設(shè)置了4根型鋼柱為核心筒內(nèi)部的附加鋼梁提供支座。

6、防止支撐鋼梁變形過(guò)大的技術(shù)措施

原設(shè)計(jì)方案中外框部分的鋼梁連接在核心筒剪力墻的預(yù)埋件上。增加支撐鋼梁后，外框部分的鋼梁通過(guò)鋼牛腿連接在附加鋼梁上，從而造成支撐鋼梁?jiǎn)蝹?cè)受力，形成附加彎矩。為防止支撐鋼梁變形過(guò)大，造成外框結(jié)構(gòu)鋼梁移位下沉，在支撐鋼梁內(nèi)側(cè)增加拉接鋼筋，焊接在核心筒墻體鋼筋上，并通過(guò)花籃螺栓施加預(yù)應(yīng)力。測(cè)量人員對(duì)已安裝好的鋼梁進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)變形數(shù)據(jù)做好記錄，把變形控制在規(guī)范允許范圍內(nèi)。該施工工藝增加了大量臨時(shí)支撐鋼梁、鋼柱，但原設(shè)計(jì)方案中未考慮新加構(gòu)件對(duì)梁、柱、墻體鋼筋綁扎的影響，因此需要對(duì)一些重要施工節(jié)點(diǎn)的做法進(jìn)行細(xì)化。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于目前世界上處于快速發(fā)展的復(fù)雜工程項(xiàng)目（超高、超大跨度、超大體量），常規(guī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的運(yùn)用存在著較大的局限性。由于結(jié)構(gòu)自身的超級(jí)尺寸和復(fù)雜多變的結(jié)構(gòu)形式，使復(fù)雜結(jié)構(gòu)在建造過(guò)程中對(duì)各種誤差、變形控制的要求更加嚴(yán)格。因此施工過(guò)程應(yīng)嚴(yán)格按照工程案例具體情況，規(guī)范施工工藝，提供施工技術(shù)水平，這些都是工程分析研究中倍受關(guān)注的重點(diǎn)。

［1］王成洋.珠江新城超高層鋼管混凝土框架—核心筒結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的研究與應(yīng)用［D］. 安徽理工大學(xué)，2013