超高層綜合體復雜勁性結構節點深化設計管理

陳 偉 耿 濤

上海建工一建集團有限公司 上海 200120

1 項目概況

上海徐家匯街道150-9、150-5-A、150-5-B地塊項目，東到恭城路，西抵虹橋路、西北鄰宜山北路，北靠名仕苑住宅區，總用地面積66 017 m2，該區域場地復雜，周邊有上海軌道交通9號線、11號線貫穿、貼鄰布置。該項目分為辦公、五星級酒店、公寓式酒店、商業、文化娛樂等5種功能形態，其中有2棟超高層塔樓，T1塔樓220 m，T2塔樓370 m。裙房4層，地下6層，局部地下1層。

徐家匯中心項目酒店及裙房部分采用勁性鋼筋混凝土框架-剪力墻結構，T1塔樓采用勁性鋼筋混凝土框架柱-核心筒結構，T1裙房采用勁性鋼筋混圖框架-剪力墻結構，T2塔樓采用勁性混凝土框架柱＋鋼框架梁＋鋼筋混凝土核心筒＋腰桁架結構，T2裙房采用勁性鋼筋混凝土框架結構。地下室至塔樓部分大范圍采用型鋼混凝土結構框架結構。

本項目勁性結構由于大量采用型鋼混凝土梁、型鋼混凝土柱，型鋼混凝土連梁、型鋼混凝土牛腿及型鋼混凝土剪力墻等多種結構樣式，從而具有以下特點：鋼筋密集，多層多方向布置不易彎錨、鋼筋直徑大不易加工、型鋼骨截面大，鋼骨板厚留給鋼筋錨固空間較小、型鋼骨尺寸變化，樣式變化較多，在勁性梁柱節點核心區多種變化樣式帶來鋼筋連接、施工綁扎不便。

2 深化設計的難點

2.1 含鋼量高，節點樣式復雜多變

由于本項目建筑功能復雜，結構形式多變，考慮后期建筑功能的多種轉換及變更，原結構圖紙樓面荷載較大，結構采用大直徑鋼筋，且配筋量大，普遍是雙排甚至多排鋼筋。為保證建筑使用空間需要，采用不規則結構柱網，結構梁截面有多種結構樣式，如T形梁、高度變截面梁、寬度變截面梁、轉換型鋼梁等。這給施工圖深化的鋼筋排布帶來很大的困難，鋼筋保護層厚度、鋼筋間距及施工要求很難滿足設計規范及施工規范的要求，主要有以下特點：

2.1.1 梁、柱鋼筋直徑大、配筋量大

由于本項目梁、柱鋼筋普遍采用φ28 mm以上鋼筋，且在一個柱節點處，往往有4根以上水平梁交接，每根梁上下多達2～3排鋼筋，梁鋼筋需分別考慮與柱鋼骨碰撞連接或避讓彎錨。考慮φ25 mm以上鋼筋現場無法彎錨，鋼筋廠彎折加工的精度難以保證及彎折鋼筋現場施工定位困難等各種因素，針對大直徑鋼筋采用以下3種措施：現場直錨，鋼骨加勁板焊接，型鋼骨預留套筒連接。但是以上措施需足夠的施工空間才能操作，按原始結構圖紙施工不滿足客觀條件。為此，深化設計部門與設計院、施工鋼筋部門多方協調優化，在滿足原結構安全的條件下，優化鋼筋，調整梁截面樣式，盡量減少與鋼骨連接的鋼筋，變大直徑鋼筋為小直徑現場易彎錨鋼筋，從而滿足設計和施工要求。

2.1.2 勁性鋼骨樣式多變

本項目跨越軌道交通9號線，地下室部分為避讓地鐵隧道和出地面裙房，采用勁性混凝土斜柱結構。T2塔樓為了立面造型收分處理，也采用了勁性混凝土斜柱；部分裙房地下采用型鋼混凝土結構，地上采用純鋼框架結構。以上種種因素造成勁性混凝土柱中的型鋼骨部分采用了多種截面形式及不同連接轉換模式。考慮變截面位置鄰近樓面梁柱節點核心區，給套筒的布置、加勁板的連接和鋼筋的碰撞避讓帶來很多困難。為此深化設計與原設計單位積極溝通協商，調整鋼骨變化位置及區域，避讓梁柱核心區，或者采用梁柱斜面處增加外伸式節點板、增加附屬加勁板，從而“變曲為直”“化繁為簡”，減少套筒和鋼筋的斜面連接，保證連接可靠，傳力直接[2]。

2.2 設計修改多，現場工期緊，深化設計任務重

徐家匯中心項目雖然從2014年開工，但是由于建筑周邊鄰近2條軌道交通線路、地下基坑最深37 m等多種因素造成建筑造型復雜，結構樣式多變。地上建筑有酒店、商業功能及辦公等相關業態，在整個前期設計、施工過程中參與設計、修改及變更，造成各專業設計修改頻繁。深化部門在深化設計過程中不斷接到設計修改意見、新施工圖指令和修改變更單，最多1個區域進行了11次的反復修改調整。本項目由于區域廣，面積大，采用分層分區獨立施工，深化設計面臨多頭管理，同步進行深化設計，設計深化任務繁重。在總工期限定的前提下，在業主及總承包領導下，各設計單位、深化及加工單位積極開會，協調處理，不斷壓縮深化設計周期。為此土建深化部門根據現場情況將所有設計人員進行分類分組，“以地塊分區為主，人員及時調配”的原則進行搭配，確保結構類型相似、施工要求一致的項目為同一組人員，以便設計人員熟練操作，避免人員更換及上下工序銜接沖突矛盾。

2.3 業主及設計顧問標準要求高

本項目業主、設計單位、咨詢公司、總承包商都是國內建筑行業頂尖的集團公司，因此對深化設計的標準和要求均是極其嚴苛的。深化設計初始，深化設計團隊按照建筑設計規范要求和施工規范要求，提交詳細的深化設計原則，以及對應不滿足條件如何調整的原則，供總承包方確認后方進行深化。比如混凝土保護層厚度確定、不同直徑套筒間距、邊距規定，套筒允許切角施工的角度、加勁板定位、尺寸及厚度、鋼筋的同層間距以及上下層間距、鋼筋避讓原則等。

3 深化設計組織架構建立

根據設計深化任務的發生、發展的時間性，共分為3節步驟[2]（圖1）。

圖1 人員構架示意

1）指令發出層。所有圖紙的收到及發出均需有業主簽字確認后方可有效。

2）指令協調層。以總承包單位為首，設計顧問及土建深化單位接到業主發出的深化設計要求指令后，召開協調會議，就業主的深化設計要求指令進行磋商，查漏補缺，保證指令的完整性及可執行性，土建深化單位匯總收集相關信息后，以其作為深化設計依據進行下一步的工作。

3）指令執行層。土建深化部門安排有經驗的工程師對新指令圖紙進行研讀，根據設計范圍及圖紙深度，與設計咨詢部門進行首次溝通，確保圖紙沒有缺項，滿足深化要求。根據初步圖紙解讀，由項目負責人上報院級領導，根據圖紙范圍、深度、緊急情況等，將深化設計任務安排給具體設計人員，對內進行圖紙全程把控，對外積極聯系總承包及設計咨詢單位。確定該批深化設計任務時間表后，安排相關人員進行內部校對及審核，在規定時間內完成內部深化圖紙任務后，上報總承包單位，完善外審機制。

4 深化設計任務流程分解

為了有效把控土建深化設計，積極協調機施鋼結構等相關專業，以業主牽頭，結合總承包及設計、咨詢和深化單位形成有效的外審制度（圖2）。土建設計深化圖紙提交總承包后，審核發送業主及設計，經設計審核后評分并發送業主簽收，再經總承包發送深化單位，根據評分標準進行相關操作。在圖2流程圖中的末端，土建深化設計部門圖紙雖然經過設計及業主審核批示合格后，提交相關專業繼續進行深化，但是如果相關專業出現影響土建問題，依然會由業主及設計發出修改變更單及新指令，總承包單位接到新指令后，會指示土建深化部門進行新一輪深化。

圖2 深化設計任務流程

5 深化設計過程管控

5.1 質量管控之深化設計原則的制定

土建深化設計時，以圖紙控制為主，良好的圖紙表達必須滿足原設計的設計要求，也能滿足鋼結構加工及現場施工便捷要求。因此深化團隊從以下幾個方面進行圖紙質量控制。

5.1.1 圖紙表達

土建深化圖紙密切聯系型鋼骨及相關的幕墻和機電專業，因此深化圖紙應能從二維反映三維圖紙，以便各專業能直觀、及時了解需要的信息。深化圖紙包括深化節點的設計依據，設計版本，深化節點定位，深化節點的上下層區域鋼筋配置，分別從總圖定位、原結構配筋、上下平面，對應不同位置剖面，通過細部信息表達不同位置的直錨、彎錨鋼筋布置，套筒、加勁板標高、間距、尺寸及定位等信息，從而滿足機施鋼結構加工下料，機電設備預留預埋等相關專業操作。

5.1.2 鋼筋避讓原則

深化節點區域梁鋼筋碰撞嚴重，首先應確定主梁鋼筋，保證主梁鋼筋優先的前提下，避讓次級主梁鋼筋，其次是次梁鋼筋。對于不同直徑鋼筋碰撞，優先大直徑鋼筋，小于φ25 mm可現場彎錨。

5.1.3 鋼筋連接原則

在節點核心區，梁鋼筋不可避免地與型鋼柱鋼骨碰撞，此時需考慮節點核心區梁鋼筋的連續傳力作用。根據型鋼鋼骨的不同截面形式，采用套筒連接、加勁板焊接或鋼骨開洞穿筋等做法。套筒連接一般施焊于H形、十字形的翼緣上及矩形柱的四周翼緣上，允許套筒與翼緣板在30°夾角內均可焊接，如不滿足可采用外伸式加勁板的形式進行處理。加勁板焊接對操作空間及焊接尺寸均有要求，因此在深化圖紙中應明確加筋板的定位、標高、尺寸、厚度等信息，以保證鋼筋焊接的可靠性及易操作性。鋼骨穿孔一般在型鋼柱腹板區域，深化部門根據規范要求的開洞率，確定開洞位置避開主要受力區域。完成深化圖紙后，重點標注相關優化區域并提交設計及咨詢單位，征詢意見后落實到最終出圖。

5.1.4 圖紙優化原則

土建圖紙的優化，不僅僅是自身圖紙的細致表達，更應以最終施工質量為最優、施工總造價合理、施工總工期最節省為前提。土建深化圖紙是所有深化圖紙走在最前面的，在確定好相關節點尺寸定位后，其他專業的深化會以此為依據添加本專業的構件。所以土建深化圖紙必須要有前瞻性，提前考慮鋼結構深化的分區分段、幕墻相關節點的預留預埋、機電相關專業的穿孔留槽等。只有這樣才能保證構件在加工廠一次加工，精準安裝，各專業同步施工，避免各專業分頭生產加工、分期施工、后期開槽植筋等影響主體結構質量，增加總造價，交叉延誤工期以及不同專業互相沖突等不合理問題的產生。

5.2 進度管控之深化文件的任務追溯

5.2.1 深化設計內控制度

徐家匯中心項目由于地塊大，深化是分批展開的，但是不同分區之間又相互關聯。因此土建深化單位成立專門的深化設計團隊，從任務下達開始，進行前期圖紙研讀，深化任務的分解，人員安排，將所有圖紙落實到具體設計人員。設計人員隨具體深化項目進行流動，這樣可使同一個深化項目，在進入不同層級的設計、校審，外部的圖紙修改、變更等情況下，深化圖紙能有效傳遞、修改完成。同時建立深化任務進度安排表，上傳到網上云平臺，所有設計人員均能第一時間了解項目進展狀況，可以通過移動設備及辦公系統登錄，及時做好相關圖紙的設計、修改、校審等工作，也為后期相關問題的追溯提供了痕跡。深化任務進度安排表在多次現場溝通會議及安排進度中提供依據，保證深化設計合理、有效地進行。

5.2.2 深化設計外審制度

為有效地把控土建深化設計，積極協調機施鋼結構，以業主牽頭，結合總承包及設計、咨詢和深化單位形成有效的外審制度。土建設計深化圖紙提交總承包后，審核發送業主及設計，經設計審核后評分發送業主簽收，再經總承包單位發送深化單位，根據評分標準進行相關操作。

對應設計咨詢單位不同的A/B/C打分，每一張深化設計圖進入3個流程，分別是：A分合格，無反對意見，可直接發給總承包簽收，交相關專業進行下一步深化設計；B分局部修改，根據設計院意見修改后發給總承包簽收，交相關專業進行下一步深化設計；C分不合格，需根據原指令圖紙結合新指令、變更修改單、設計院意見重新深化后，生成新一批圖紙重新提交深化圖紙審批等。嚴格的出圖標準確保了每一張深化圖紙均經過多部門審核及確認，保證各專業協調一致，最終出圖質量標準一致。

同時在其他專業深化過程中，如出現評分為B或C，相關修改內容涉及土建深化部門，設計會提交相關修改或變更，經業主和總承包單位確認簽收后，以文件形式形成新指令或變更單，提交土建深化部門。即使土建深化施工圖已經完成，也必須重新啟動新一輪的二次深化過程，如此反復。土建深化設計團隊在徐家匯中心2年多的土建深化設計過程中，就某個區域樓層，最多時出現了11輪修改深化，其中涉及土建深化自身修改、其他專業內容修改、設計調整修改等因素，時間跨越達半年之久，由此可見本項目各方對深化圖紙的重視和認真態度。雖然歷經磨難，但是土建深化設計圖紙在內審和外審方面均得到多部門協調核查，并通過評分機制，目前各區域深化圖紙均能達到設計、機施鋼結構、幕墻專業及現場鋼筋翻樣等專業的認可及施工要求。

5.3 三維模型的信息化輔助設計

5.3.1 CAD三維模型

深化圖紙是設計的語言，是各專業交流的第一手資料。為了能傳遞深化設計的重點信息，我們在每張圖紙上，用平、立、剖的二維圖紙來展示不同位置的鋼筋布置、套筒定位、加勁板的定位，輔以必要的尺寸及文字標注，用不同彩色圖層及線形粗細來表達重點和非重點信息。讓不同專業均能在一張圖上及時了解該節點的所有土建信息（圖3）。

圖3 深化設計CAD圖紙三維表達

5.3.2 BIM模型

由于本項目的特殊性，很多節點需采用BIM空間模型才能展示細部做法。通過BIM建模匯總機施鋼結構及其他專業信息內容，做到空間細節展示和深化設計交流溝通，為業主與總承包及時把控和推進項目進展提供有力支持。

5.3.3 Tekla模型

機施鋼結構單位為確保整體鋼結構模型的順利施工，采用Tekla軟件進行三維空間整體建模，保證了鋼結構詳圖深化設計中的各種套筒、加勁板、設備專業開洞留槽等構件的準確拼裝，避免碰撞。數據信息化的處理為信息管理及加工自動化提供有力支撐，且相關信息及時提交土建深化部門，從而能使其及時、直觀地了解節點深化區域的定位，為土建施工圖的深化提供了保障。

5.4 每周例會制度

為保證施工的順利進展，各單位施工圖深化部門每周定期開展例會。及時互通有無，及早安排任務，推進溝通協調，處理疑難問題，進行專題研討，協調各項事務周轉，及時匯總歸納總結。有效的例會制度環環相扣，為整個項目的工程質量創優保駕護航，確保工程進度順利進行，確保工程投資在合理范圍內變化[3]。

5.5 針對突發情況的應急處理機制

深化設計過程并不是接到指令后按部就班即可，由于施工生產的不確定及各專業直接的備料加工等因素，或為及時應對項目部的趕工搶工和節假日進度提前處理，深化設計部門經常會出現應急處理問題。為此深化設計團隊成立應急處理小組，對外及時了解信息變動情況，更新聯絡方式，對內確定處理小組成員，根據突發事件性質及范圍進行分類。根據應急處理范圍和時間緊迫程度不同，一般分為3級：

3級應急處理涉及個別節點修改。直接落實到深化小組或深化設計個人，在限定時間、限定范圍內部處理完畢。

2級應急處理涉及某一批次修改。以原深化小組為核心，抽調其他組有經驗成員參與配合處理，擴充本批次深化小組成員，明確深化范圍、深化內容和深化時間，確保在限定時間內處理完畢。

1級應急處理涉及大范圍或整體深化任務的變更。深化設計部門選派專人對整個深化機制進行審核和調整，必要情況下對外和業主、設計及總承包單位進行緊急磋商協調，派駐設計院或現場部門，重新確定土建深化設計流程，合理規劃深化設計機制，對內抽調經驗豐富成員成立專項深化團隊，通過措施協調會議，明確深化范圍、深化內容和深化時間，確保在指定的時間內解決問題，避免擴大影響面，造成工程進度延誤。

在2年多的深化過程中，應急處理機制有效地發揮了作用，保證了深化任務的順利進行，深化設計應急小組多次派駐設計院或項目部，及時溝通處理應急問題，確保信息通暢，深化內容到位。多次應急處理的結果，深化圖紙一步到位，達到設計院要求，得到業主、總承包的認可。

6 結語

徐家匯中心勁性節點深化設計是整個徐家匯中心工程中的一環，其工作量無法和整個項目長達9年的工作量相比，但是設計施工圖在現場施工中起到了非常重要的聯結紐帶作用。合理的深化設計確保了各專業的融合對接、協調有序，總承包單位多維度的有效管理，整體進度的有序推進，保障了施工質量優質，在總成本造價方面有所節省，在總工期方面也減少了不必要的工序安排。根據施工現場反映，在2年多的土建施工圖深化設計中，基本達到了現場順利安裝的要求，也為設計院深化部門培養出了優秀的團隊，并形成了施工圖深化設計標準。