G60科創云廊超大型網殼結構施工的研究與應用以G60科創云廊一期為例

楊春

隨著我國社會經濟與施工技術的不斷發展，各類新的結構體系不斷涌現，例如大跨空間結構、超高空異型結構、現代復雜綜合體建筑群等，從而也增加了施工的難度、非常規的施工工藝的創新舉措等，而上海G60科創云廊項目就是在如此背景下誕生，該工程結合了大跨、多跨連續、異型多曲、高空懸挑、新材料新工藝等特點的新型結構，與之相對應的施工技術同樣應用了大量創新技術，該工程應用了建筑業十大新技術之一的液壓同步提升技術，創新性地應用了裝配式構造的貝雷架、格構體系等措施，也應用了散裝、分塊單元吊裝、分區分塊卸載的施工工藝，為宏偉的G60科創云廊建筑提供了有利的施工技術支撐，并為今后高空大跨異型結構的施工積累了寶貴的施工經驗[1]。

1.工程概況

上海G60科創云廊項目位于上海市漕河涇開發區，占地82 萬m2，規劃面積86 萬m2，由國際著名建筑師拉斐爾·維諾里操刀設計，1.5km 的城市產業長廊堪稱“世界之最”。項目包括22 幢80m 高的建筑，上覆蓋面積達15 萬m2，總重7000t 的全球最大鋁合金屋蓋，獲稱“拉斐爾云廊”。本工程一期工程共計10幢樓。

2.工程技術難題

2.1 安全風險大

樓頂區域14293m2，其余58997m2均為懸空區域，懸空施工區域占整體施工面積的80%，安全風險極大，施工要充分考慮作業安全。

2.2 跨度大、高度高、結構異形多曲

本工程網殼面積近8 萬m2，連續10 個大跨，單個跨度最大109m，網殼結構輕巧，網殼厚度薄，只有550mm。整體形態為9 個波谷和12 個波峰組成的異形多曲，且不規則，常規施工工藝無法實施。

2.3 新型鋁合金材料的應用

本工程網殼結構采用新型鋁合金材料，牌號為6061-T6。該材料自重為鋼結構的三分之一，強度為200MPa，僅等同于Q235 鋼材，且彈性模量僅為鋼結構的三分之一，因此鋼結構成熟的施工工藝無法應用在鋁結構，鋁合金結構的施工技術尚需進一步積累經驗。

2.4 多重條件約束施工技術

本工程網殼施工前，土建主樓、裙房、高低連廊、中庭結構、幕墻等均已施工完成，即網殼施工時已處于在既有建筑上進行施工，地面有地下室頂板、不規則的兩層、三層裙房以及大跨空間裙房等復雜條件之下。此外本工程因存在大量懸空安裝區域，在主體結構未形成整體受力之前，大部分結構重量需傳遞至土建主體結構，包括大量的措施荷載，而主體結構設計時未考慮施工荷載，因此傳統的施工工藝在本工程受到很大的局限和制約。

3.工程總體施工路線的技術創新

本工程具有連續多跨大跨、異型多曲、超高空懸挑、新材料應用等多重技術難點，且現場的施工條件同樣存在諸多制約因素，造就了世界級的施工難度。本工程在施工前歷經5 次施工專項方案論證會，邀請了國內知名施工技術方向的專家進行了多輪研究分析，最終形成如下總體技術路線。

（1）創新性提出了單層網殼高空分區施工技術路線。根據網殼結構的特點，以及與土建結構、高低連廊的位置關系進行了劃分，共分為4 類區域27 個分區，分別為塔樓頂部范圍的T 區域、塔樓之間的提升P 區域、兩排樓之間的高空散裝S 區域以及鋼結構高連廊K 區域，具體布置如圖1 所示。

圖1 單層網殼高空分區劃分法

（2）根據結構特點及區分劃分，提出了多種施工工藝綜合實施的新型思路，主要工藝如下：散件吊裝工藝，主要應用于T 區域；地面拼裝高空吊裝工藝，主要應用于K 區域；地面拼裝同步液壓提升工藝，主要應用于P 區域；分片桁架式吊裝工藝，主要應用于S 區域。利用因地制宜思路，針對不同的施工分區采用不同的施工工藝，實現措施結構施工的合理性和經濟性。

（3）網殼主結構的施工工藝則主要采用高空散裝工藝、分塊單元吊裝工藝和分區分塊卸載工藝。高空散裝工藝主要應用于塔樓頂部T 區域，分塊單元吊裝工藝主要應用于P 區域、S 區域和K 區域。分區分塊卸載技術則通過施工單位與設計院上百次的施工仿真模擬分析后，確定整個單層網殼分四次進行施工卸載。

圖2 分區分塊卸載劃分布置圖

（4）基于上述總體施工區域劃分、措施施工技術組合、網殼結構施工技術組合，通過分析與研究，最終擬定了科學合理的流水化施工順序：T5、T6 結構整體完成后卸載P1 區域→T7、T8 結構整體完成后卸載P2 區域→T9、T10 結構整體完成后卸載P3區域→最后是整體卸載拆除。

（5）通過上述總體施工技術路線，利用既有的有限施工條件，綜合了各類施工技術，不僅可以有效解決大量懸空區域的施工難題，同樣為新型材料鋁合金結構的施工提供了有利的操作平臺，可有效提高施工精度。

4.大型機械設備的創新技術與仿真模擬分析

為了實現利用高效的吊裝施工以及實現施工全覆蓋，本工程共計布設了12臺機械設備，分別為5 臺獨立式塔吊、5臺附著式塔吊、1 臺M380 型行走式塔吊以及1 臺450t 履帶吊。

4.1 樓頂核心筒布設獨立式塔吊的創新技術

為了實現施工全覆蓋，同時由于提升工藝的限制，單號樓的塔吊無法采用附著式做法，通過對土建結構以及網殼結構施工工藝的研究，創新性采用了在既有建筑屋頂的核心筒安裝獨立式塔吊的施工技術，主要思路為將塔吊的落腳點利用4 根井字形箱型鋼梁將塔吊反力傳遞至核心筒剪力墻上，并利用仿真模擬分析軟件對該技術構造進行模擬，確定該技術安全可行。

4.2 屋頂和系統獨立式塔吊的仿真模擬分析

經模擬分析，箱梁最大應力為221MPa，小于Q345B 鋼材設計強度315MPa，最大撓度為18.3mm，折合跨度的1/546，最大應力比為0.73，均滿足規范要求，方案可行。

4.3 土建結構的計算分析

對箱梁下部核心筒混凝土結構的校核，其控制荷載組合為：1.2×恒載+1.4×活載，因此基礎梁受到最大反力的設計值為：

基礎梁通過平面尺寸1100×250 的支墩支承于混凝土核心筒（暗柱、剪力墻）上。炮樓采用C30 混凝土，其中剪力墻配筋少于暗柱，為雙排HRB400 鋼筋φ10mm@200mm，混凝土承壓面積內共計12 根φ10mm 鋼筋。受壓墻肢厚250mm，受壓墻肢高度為4.2m，故墻肢計算高度為：l0=1.25H=5.25m，l0b=21，墻肢軸心受壓穩定系數0.72，因此受壓墻肢的承載力為：

Nu=2767kN＞1025.6kN，故 核心筒剪力墻的承載力滿足規范要求，方案可行。

5.液壓同步提升施工創新技術與仿真模擬分析

本工程P區域為懸空跨度最大的區域，綜合網殼結構特點需要在P 區域搭設可以拼裝網殼的平臺，故此區域采用了液壓同步提升技術，此技術為建筑業十大新技術之一。本工程P平臺共設置有20個提升點，兩邊塔樓上各分布有4 個，中間6 個提升塔架上各設置有2 個，液壓千斤頂采用計算機同步控制技術，可實現智能控制。

經對液壓提升進行仿真模擬分析，最大應力比0.73，鋼平臺最大-289.5MPa，均滿足設計要求和規范要求，方案可行。

6.結語

通過對大跨度、超高空的異形多曲鋁合金網殼工程的施工技術的研究與分析，綜合了多種施工工藝、多種復雜大型機械施工技術等，并應用于G60科創云廊，通過實踐證明，該綜合施工技術滿足合理性和經濟性，同時本工程建筑為世界性首創，施工技術應用多樣創新措施，產生了良好的經濟效益和社會效益，并為今后類似工程提供了寶貴的施工經驗。