塔樓先行的半逆作施工法與結(jié)構(gòu)設(shè)計

【摘要】以某工程為例介紹了一種塔樓先行施工的半逆作施工法以及該工程的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計要點。表明，采用塔樓先行的半逆作法施工，在合理縮短施工工期上具有較大優(yōu)勢，并可改進(jìn)常規(guī)逆作法地下空間較小施工困難等缺點，可以為類似工程提供參考。

【關(guān)鍵詞】塔樓先行；半逆作施工法；鋼板剪力墻；U形鋼包混凝土梁；地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計

【中圖分類號】TU318，TU398

【文獻(xiàn)標(biāo)識號】A

近十年來，隨著地下空間的發(fā)展，深基坑開挖工程逐漸增多，能解決深基坑的基坑變形地面沉降和減少工期的地下室逆作法技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用和良好的發(fā)展，地下室逆作法設(shè)計技術(shù)和施工技術(shù)日益受到關(guān)注。傳統(tǒng)逆作法存在部分缺點：支撐位置受地下室層高限制，無法調(diào)整高度；挖土作業(yè)空間狹小，不利于施工機(jī)械化，土方施工困難；結(jié)構(gòu)接頭處理復(fù)雜繁瑣；對圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工精度要求高。

本文以珠海某實例工程為例，探討一種先開挖基坑，先行施工塔樓主體結(jié)構(gòu)，再同時施工地下室混凝土結(jié)構(gòu)和裙樓混凝土結(jié)構(gòu)的新型半逆作施工法。

1、工程概況

某工程由兩棟辦公塔樓和一座商業(yè)裙房組成，見圖1。其中商業(yè)裙房4層，建筑高度24米；東塔26層建筑高度119.8米，西塔15層建筑高度70.9米，中間由連廊和裙樓相連；地下商業(yè)及車庫共5層，底板底標(biāo)高-23.4米。本工程于2014年12月通過超限高層建筑抗震設(shè)防專項審查并通過施工圖審查。2015年11月工程樁和支護(hù)樁施工完畢，地下室土方開挖到一半深度，應(yīng)建設(shè)方要求，需配合工程交付節(jié)點進(jìn)度計劃修改設(shè)計并采用塔樓先行施工的半逆作法。

2、結(jié)構(gòu)體系

本工程東塔、西塔均采用了鋼管混凝土柱+鋼梁——鋼板混凝土核心筒結(jié)構(gòu)體系，其中7層和10層設(shè)連接通道。結(jié)構(gòu)的主要抗側(cè)力體系為核心筒為主，外框架協(xié)同作用為輔，提供給結(jié)構(gòu)足夠的抗側(cè)及抗扭剛度。核心筒墻厚為600～400mm，鋼板壁厚8mm，暗柱采用方鋼管混凝土柱，柱長寬與墻厚一樣，壁厚底部為12mm，中上部為10mm，鋼管柱直徑為?1300～?900，外框梁分別為500X300 鋼箱梁、450X200H 型鋼梁，連梁采用方鋼管梁，梁寬與墻厚一致，梁高取600mm 和1100mm，壁厚12～25mm。兩塔之間連廊的連接體選用空腹桁架作為連接體結(jié)構(gòu)方案。

本工程在地下室頂板無大洞口，設(shè)計時采用現(xiàn)澆梁板樓蓋結(jié)構(gòu)，樓板厚為180mm，采用雙層雙向配筋，配筋率大于0.25%；嵌固部位確定為地下室頂板。

地下室負(fù)一層～負(fù)四層平面采用密肋樓蓋和普通混凝土梁板。

3、半逆作施工方案

工程打樁完成后，地下室階段采用半逆作法施工，施工順序：施工支護(hù)樁→土方開挖→施工支護(hù)及內(nèi)支撐→鋼管柱及核心筒鋼板墻承臺施工→在承臺固定鋼管柱、鋼板墻定位器后，吊裝豎向構(gòu)件→安裝柱間臨時支撐→鋼管柱、鋼板墻內(nèi)澆搗混凝土→施工首層部分梁板→繼續(xù)向上施工塔樓結(jié)構(gòu)→地下室及裙房從底到頂順作施工。

技術(shù)關(guān)鍵要點如下：

（1）承臺分三次澆搗，由于承臺分層澆筑，需在承臺內(nèi)設(shè)置抗剪鋼筋。

（2）安裝柱間臨時支撐，臨時支撐布置設(shè)計時要結(jié)合基坑支護(hù)形式，避開支護(hù)內(nèi)撐構(gòu)件；

（3）鋼管柱、鋼板墻內(nèi)澆搗混凝土。為提高混凝土的流動性和密實性，采用自密實混凝土，并做1：1模型以確定配比。

（4）施工首層部分梁板，首層梁板作為地上塔樓先行施工的平臺。

（5）首層樓板混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%后，開始上部鋼結(jié)構(gòu)和地下室同時施工。

本工程地下室施工從2016年4月開始，西塔于2016年11月18日封頂，東塔已于2017年1月9日封頂，地下室結(jié)構(gòu)施工至地下三層，地下室施工比按正常順作法施工工期減少6個月以上，整樓封頂比正常順做法施工工期減少9個月以上。

本工程的塔樓先行半逆作施工法解決了常規(guī)逆作法地下室施工作業(yè)空間狹小，不利于施工機(jī)械化，土方施工困難等問題；而且結(jié)構(gòu)簡單明了，可以適合較多的同類工程參考使用。

4、地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計

采用半逆作法施工方案后，地下結(jié)構(gòu)必須根據(jù)逆作法需要修改結(jié)構(gòu)設(shè)計以配合施工安排，這是逆作法施工中最關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

（1）鋼板墻和鋼管柱采用埋入式柱腳，承臺分三次澆筑，確保底板澆筑前承臺能為豎向構(gòu)件提供足夠的約束。保證豎向構(gòu)件支座有足夠的剛度作為嵌固端，

（2）東塔、西塔核心筒邊緣構(gòu)件區(qū)改為鋼板墻，核心筒范圍內(nèi)水平構(gòu)件改為鋼箱梁、鋼筋桁架樓承板；

（3）對地下室內(nèi)的各層柱均在各層樓面標(biāo)高設(shè)置了拉桿作為臨時支撐，減少計算長度，增強(qiáng)了穩(wěn)定性，解決半逆作法過程中地下室各層鋼管柱與鋼板墻的穩(wěn)定問題。

（4）首層加強(qiáng)措施：框架主梁采用600x600為主的U形鋼梁，180mm厚鋼筋桁架樓承板，并在塔樓范圍內(nèi)部分跨及塔樓之間連接的三跨平面內(nèi)設(shè)置了多處斜撐，加強(qiáng)首層平面的剛度，確保首層剛度滿足嵌固端及逆作法施工平臺的要求。

（5）首層作為首層塔樓平面及塔樓之間三跨連接范圍作為逆作法施工平臺，在地下室及上部結(jié)構(gòu)施工前先把首層鋼結(jié)構(gòu)部分施工完畢。

結(jié)論：

直至目前，本工程采用半逆作施工后，西塔已于2016年11月18日封頂，東塔已于2017年1月9日封頂，地下室結(jié)構(gòu)施工至地下三層。比按正常順作法施工工期減少6個月以上，對于整樓的施工封頂工期減少9個月以上。通過本項目的設(shè)計和施工實踐，總結(jié)以下結(jié)論：

（1）采用地上鋼結(jié)構(gòu)主體先于地下室施工，塔樓先行的半逆作法可以合理地縮短施工工期。

（2）塔樓先行半逆作法解決了常規(guī)逆作法地下室施工作業(yè)空間狹小，不利于施工機(jī)械化，土方施工困難等問題；而且結(jié)構(gòu)簡單明了，可以適合較多的類似工程參考。

（3）闡述了實例工程的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計要點，尤其是對地下室配合半逆作法施工的結(jié)構(gòu)設(shè)計要點進(jìn)行了詳細(xì)介紹，可供類似工程參考。

（4）探討對于結(jié)構(gòu)為鋼框架-鋼板剪力墻體系的工程，或是鋼框架、多高層鋼結(jié)構(gòu)采取合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計對策和措施，可以采用本文所述的塔樓先行的半逆作法施工方案。

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