弧形立面結構的施工技術研究

湯洪家

上海建工一建集團有限公司 上海 200120

1 工程概況

1.1 工程簡介

浦江雙輝大廈辦公樓項目（2E2-2地塊）位于上海市浦東新區陸家嘴金融中心區，地塊東側為保留建筑船臺及擬建的中船項目，南靠銀城中路、西依浦東南路、北側為2E2-1及2E2-4地塊。此項目地下4層，地上由2幢均為49層的A、B塔樓（辦公樓）及1層天窗（局部為鋼結構）組成，總高度216 m，總建筑面積300 000 m2（2幢塔樓各100 000 m2，地下室100 000 m2）。

1.2 上部結構概況

A、B塔樓的建筑及結構形式皆呈東西向對稱布置，結構類型為內筒外框（勁性）結構，核心筒墻體和外框柱內設有勁性鋼柱。

A、B塔樓相對立面為圓弧曲面（先向內收，后向外放），其余三立面均為平面，因此相對立面側的外框勁性柱隨結構外立面的改變而產生內傾及外傾，形式表現為傾斜柱。斜向勁性柱在1～16層為內傾段，16～34層為豎直段，34層以上為外傾段，傾斜角度為4.5°，柱截面尺寸最大為2 m×2 m（圖1）。

圖1 建筑物剖面示意

2 主體結構弧形立面施工難點

本工程2幢49層塔樓弧形立面產生的施工難度主要表現為以下2個方面：

1）外立面由下至上呈圓弧形變化，外腳手架設置困難。

2）圓弧立面處勁性柱呈傾斜變化，柱截面尺寸為1.3～2.0 m，模板安裝施工難度高。

3 相關技術研究

3.1 測量放線

3.1.1 塔樓的單體平面測量控制網

鑒于地下室結構整體施工周期較長，因此在地下室施工時，采取分區域先后施工的形式以節省工期。A、B塔樓底板完成后，按單體分別先行施工，塔樓進度領先于其他地下室區域，因此分別在塔樓及地下室區域設置單體控制網。為統一結構整體性，每隔15層對塔樓各獨立控制網進行軸線系統校核。非布網樓層的相應控制點位置留設0.2 m×0.2 m的孔洞，為測量創造通視條件。

塔樓逐漸增高時，測量誤差也將隨之增大，為減少、消除此影響，設置3次平面控制網轉換。各控制點每15層進行一次控制網遷移，即分別在11層、26層、41層施工完畢后，將下部的控制網轉移至該層樓面，使用該控制點直至結構封頂。控制網轉換必須嚴格控制精度，使轉換過程中的精度損失減少到最小。

3.1.2 弧形面的平面測量控制

1）內傾區域放線步驟如下（圖2）：

圖2 內傾區域放線示意

2）外傾區域放線步驟如下（圖3）：

3.2 弧形立面腳手架施工

3.2.1 方案選型

塔樓圓弧側立面曲面尺寸變化較大（最大處約8 m），若使用整體提升腳手架，則豎直面與圓弧曲面相交處的2個陽角較難處理，危險性較大。經研究分析，最終決定采用落地腳手架＋型鋼懸挑腳手架的方式。綜合考慮安全及經濟因素，并經過反復計算，決定在1～4層樓板區域采用單立管鋼管扣件式落地腳手架，從塔樓4層結構樓板面起搭設型鋼懸挑腳手架，直至結構頂。

1～4層樓板區域搭設落地腳手架，即從地下室頂板搭至4層結構樓板面，最大搭設高度為21.9 m。

圖3 外傾區域放線示意

3.2.2 型鋼懸挑腳手架搭設總體布置

從4層結構梁板面開始搭設型鋼懸挑腳手架。根據各樓層的結構和高度變化，立桿縱距為1.2～1.5 m。根據各層型鋼懸挑高度，圓弧曲面配備3套型鋼和相應鋼管等配件，沿高度方向交替上升。考慮到本工程搭設高度較高（塔樓結構頂相對標高為＋215.3 m），腳手架受風荷載影響因素大，經計算得出：第4層起每4層一挑；第36層起每2層一挑，挑至結構頂，待頂層結構施工完畢后在高空拆除。

3.2.3 型鋼懸挑腳手架現場搭設要點

懸挑腳手架主梁采用18#工字鋼，型鋼間距1.2～1.5 m，與立桿間距相同。豎直面工字鋼總長3.35 m，固定端長2 m，懸挑端長1.35 m；圓弧曲面工字鋼總長4.5 m（個別陽角處為5.5 m），固定端長2.294～3.298 m，懸挑端長1.202～2.206 m。固定端端部采用2道φ16 mm的“Ω”形一體式錨栓固定（錨栓預埋在結構梁板內，與鋼梁采用鋼楔嵌實固定），在懸挑端加設1道φ16 mm的“Ω”形錨栓固定，固定端端部再設置頂撐管與上層樓板頂牢（圖4）。

圖4 圓弧曲面懸挑腳手架側立面

局部外墻轉角處懸挑型鋼帶連梁布置，主梁間距1.787～2.471 m，連梁采用12.6#工字鋼，連梁與主梁通過各自翼緣上的對接鋼板用螺栓連接，鋼板上開設腰子孔，以便進行細微調整，同時也便于連梁的周轉使用，其余構造同普通懸挑型鋼。

圓弧曲面28層以上的懸挑樓層，其2個陽角處的型鋼懸挑長度較大，故此處采用長5.5 m的18#工字鋼，其懸挑端下部設置16#槽鋼斜撐（圖5）。

圖5 個別陽角處超長型鋼節點

型鋼安裝時，安裝面的結構梁板混凝土強度等級需達到C20以上（含C20），以保證已完結構質量。因結構外圍有14根大截面矩形柱（截面為1.3 m×1.3 m～2.0 m×2.0 m），型鋼間距小于柱截面，故需在矩形柱外側面設置鋼牛腿懸挑鋼梁，下設鋼斜撐（圖6）。

圖6 框架柱外側型鋼懸挑節點

3.3 勁性斜柱施工

勁性斜柱側模板需采取有效的防傾措施[1-3]，以抵消混凝土澆筑時由于柱子傾斜而產生的附加傾覆分力。斜向勁性柱模板采用九夾板，橫向圍檁采用8#槽鋼雙拼，間距0.6 m，豎圍檁采用50 mm×100 mm木方，采用φ20 mm對拉螺栓拉結模板（圖7、圖8）。

3.3.1 現場施工要點

支模前對新老混凝土接縫處的垃圾、雜物應清除干凈，澆筑前進行澆水濕潤，但不得有積水；對斜柱上下口模板的拼縫采用油膩子批嵌；澆筑時每個斜向勁性柱必須分3層澆搗，每次分層不超過1.5 m，并設置竄筒。

模板支撐體系完成后，對支撐形式、扣件、圍檁、拉結數量和位置等進行全面監控檢查，同時抽查螺帽數量及擰緊程度，并做好相關檢查記錄，確保模板支撐100%按照方案搭設。

為了解本工程大截面斜向勁性柱的實際施工質量情況，在施工過程中不斷摸索拆模時間，最終確定為結構混凝土澆筑10 d后拆模，且拆模后立即包裹塑料薄膜進行養護，此方法使斜柱偏差顯著降低，裂縫明顯減少。

3.3.2 實際施工效果

基于上述施工技術，針對2E2-2地塊，工期方面，結構施工平均速度為4 d/層，最快時達到3 d/層，結構提前封頂；質量方面，最終大截面斜向勁性柱質量控制在目標值以內，裂縫寬度在0.1 mm以內，遠小于規范要求數值。

圖7 內傾斜向勁性柱支撐系統（1～16層）

圖8 外傾斜向勁性柱支撐 系統（34～49層）

4 結語

根據施工前著重對曲面結構施工技術的研究分析及研究期間的專題會議、現場調查等活動，并綜合結構整體和現場實際情況，從而制訂出弧形立面結構的相關施工技術方案。此方案系統性地解決了施工過程中遇到的各項質量問題，使得施工質量這一關鍵線路能順暢地走到最后。最終浦江雙輝大廈辦公樓項目提前結構封頂并提前完成建設單位的節點目標，各項指標均高質量地達到了設計要求，獲得各方的一致好評，取得了良好的社會效益。本文所涉及內容，如針對性的技術方案、模板支撐形式、拆模時間的嚴格控制及把關、施工過程的監督檢查等，對今后類似工程的施工質量控制具有很好的參考價值。