超高层建筑核心筒结构与钢结构同步施工组织分析

黄飞　田玉华

(中建三局集团有限公司　福建福州　350000)



超高层建筑核心筒结构与钢结构同步施工组织分析

黄飞田玉华

(中建三局集团有限公司福建福州350000)

以兴业银行大厦工程为例，介绍超高层结构施工技术在该工程的应用。从钢结构吊装、核心筒施工、各工序穿插及施工标准化流程等方面对超高层结构施工进行了详细的阐述。最后对超高层建筑结构施工中的一些注意要点进行了总结。

超高层建筑；钢结构；标准化流程；同步施工

1　工程概况

兴业银行大厦工程项目位于福州市台江区江滨大道北侧、鳌峰支路东侧，主楼31层，建筑高度149.9m，结构形式为“核心筒剪力墙——钢管混凝土钢框架”，楼层框架钢梁与钢柱接连，核心筒外楼板采用压型钢板组合结构，核心筒内楼板采用现浇混凝土结构。

目前国内超高层公共建筑的结构形式多采用该形式，根据以往施工经验，该结构形式主体结构工期履约的关键因素为各专业及各工种间的穿插施工是否及时。结合本工程实际特点，在施工组织管理及各工序插入节点等方面进行了深入研究和探讨，保障了超高层建筑主体结构的施工进度、质量、安全以及施工成本控制等。

2　施工工艺

本工程于外框筒布置2台外附塔式起重机(型号MC480)，主楼核心筒剪力墙外侧模板采用液压爬升模板体系，核心筒内侧及筒内水平结构采用常规木模施工。主楼地上2层墙体施工完成后开始安装爬模设备，筒内水平结构与核心筒剪力墙同步施工；筒外钢结构施工滞后剪力墙3层，与核心筒保持“不等高同步施工”(图1)。

通过各工序插入节点的研究及优化，项目在结构施工过程中取得了良好的效果，标准层施工进度达到4d(96h)一层。

2.1核心筒结构施工组织

2.1.1核心筒剪力墙

本工程核心筒剪力墙外侧采用液压爬升模板体系。本工程爬模体系模板选用组拼式86型大钢模板，整体性强、刚度大、拼缝少、墙体表面效果好。核心筒外墙共计布置24个液压爬模机位，计4组架体。本工程液压爬模架在核心筒地上二层竖向墙体完成后开始安装液压爬模架，地上三层开始使用。

核心筒剪力墙施工流程:上一层混凝土浇筑完毕→下一层墙体钢筋绑扎→大钢模退模→模板清理、检修→爬模架体提升准备→爬模架体提升→合模→模板垂直度检查及泵送系统准备→下一层混凝土浇筑。

2.1.2核心筒水平结构

本工程核心筒水平结构及剪力墙内侧模板体系采用扣件式钢管支撑，在赶工的同时保证现场架体搭设质量，项目特制作混凝土梁板模板搭设参数表及主楼核心筒模板支撑架立杆平面布置图(图2)张挂于现场。

2.2钢结构施工组织

2.2.1主楼钢柱安装

主楼结构体系由核心筒、外框圆管柱和压型钢板组成的框架体系。核心筒设置4根H型钢柱和4根十字柱，外框钢柱由22根圆管柱组成，主要截面形式有Φ1 400×40、Φ1 300×30、Φ1 200×30、Φ1 000×25、Φ900×20、Φ800×20等。

根据整个工程特点，本工程主楼钢结构施工可以分为A、B两个区同时进行施工。本工程主楼钢柱施工区域吊装时，按照核心筒钢柱施工领先外框钢柱3层的原则，从图3所示位置开始进行施工，再按照逆时针方向依次顺序安装。

2.2.2主楼钢梁安装

楼层钢梁主要分为框架主梁和次梁，每个区域外框钢柱安装完成后，及时安装上钢柱所在楼层的框架主梁，以形成稳定的结构体系，其余次梁在外框框架主梁完成后进行安装。每完成一个区域的主次梁，再进行下一区域梁系的安装，具体安装顺序如下：

(1)同平面钢构件吊装，采用由里向外、对称吊装的方法进行。

(2)立面上钢构件吊装，采用由下至上，顺序安装的方法进行。

(3)构件吊装分区进行，吊装顺序先后为钢柱、框架梁、次梁。

2.3核心筒结构与钢结构施工协调

根据以往施工经验，影响标准层施工进度能否达到4d(96h)一层的最大因素是“核心筒结构与钢结构施工共用资源的分配是否合理”。由于本工程钢结构与核心筒保持“不等高同步施工”，其工作面相对独立，交叉影响小；核心筒结构与钢结构施工的主要共用资源为塔吊。

根据现场跟踪和总结，项目部定于前48h，1#塔吊主要供土建调运钢筋、钢管等材料，2#塔吊供钢结构进行吊装、卸车及转运等；后48h，1#及2#塔吊主要提供给钢结构进行钢柱、钢梁等进行吊装；部分零星材料需要临时补充转运，班组通过提前申请，过程中临时穿插吊运，项目部严格控制该类临时吊运的次数。

2.4核心筒剪力墙与核心筒水平结构施工协调

本工程核心筒剪力墙与核心筒水平结构同时施工，由于剪力墙钢筋安装量大且与钢结构预埋件、爬模体系相互交叉影响，故剪力墙钢筋安装是核心筒施工的关键，项目通过现场调查及与班组交流讨论并结合现场垂直运输等因素，将核心筒剪力墙分为3部分，分别为暗柱区、连梁区及墙体区，核心筒水平结构分为5个施工区，其各区施工流程搭接及顺序等详见图4。

2.5安全及质量管理措施

本工程核心筒剪力墙外侧采用液压爬模体系施工，核心筒与钢结构保持“不等高同步施工”，以下着重介绍该体系下的结构施工异于常规工艺施工的质量及安全管理措施。

液压爬模体系为核心筒施工提供了独立、完整的操作空间，爬模架可带墙体一侧大模板一起爬升，平台宽度2.2m，架体总高15m，可覆盖3个半层高，架体共有6层操作平台，从上至下分别为：上3层为绑筋操作平台，可借助此3层平台绑扎钢筋；中间一层为支模操作平台，可在此平台上完成合模、拆模、清理模板等工作；下层为爬升操作平台；最底层为拆卸清理维护平台。每层操作平台均设有临边防护和翻盖板，非提升期间翻盖板与剪力墙之间封闭，可为下层钢结构施工提供安全的操作环境；爬模体系提升期间，下层钢结构可转移至非爬模区域施工，如钢柱吊装、边梁安装等。

为防止大钢模板下口跑浆，墙体下口应保证水平。由结构引起的高差，可用刨平的木方承垫在模板的底部；由施工质量引起的地面不平，且高低差较小时，可在模板就位处的地面上用401胶粘海绵条，以减少漏浆；对于底部悬空的模板，继续安装模板前，要设置模板承垫条或带(如外挂架，双排架，木方等)，并较正其平直。

3　标准层施工工时分析

3.1标准层分项工程工程量

根据施工图纸统计各分项工程工程量，为后续工作安排提供准确详实的数据基础。本工程标准层钢结构及混凝土结构工程量统计如表1。

表1　标准层各分项工程工程量统计

3.2标准层核心筒结构施工工时

根据工程量分析及现场调查、总结，核心筒剪力墙及筒内水平结构施工可满足96h，其关键线路及施工时间统计如下：轴线放样(1.5h)→剪力墙钢筋绑扎(48h)→钢结构埋件预埋(6h)→爬模提升(5h)→模板加固(22h)→验收及整改(2.5h)→混凝土浇筑(11h)。

标准层96h标准化施工流程中已考虑必要的工序技术间歇时间，如根据相关规范规定剪力墙墙体混凝土强度必须达到10MPa后方可进行液压爬模体系的提升，根据上述标准层关键线路及施工时间，混凝土浇筑完成后距爬模提升共耗时55.5h，该段时间剪力墙混凝土强度能够达到规范规定的10MPa。

3.3标准层钢结构施工工时

3.3.1吊次分析

根据各分项工程工程量及钢构件吊装特点等，将钢构件划分3类，各类吊装次数等详表2；对塔吊每天吊次能力进行分析：根据塔吊起重性能，其起重速度为40m/min～140m/min，每吊装一次所需时间按构件类别进行分析，详表3。

表2　构件分类

表3　吊次分析

由以上分析统计，按照三类构件各自所占比例可计算出每吊装一次所需平均时间为：20×67.5%+32×28.1%+14×4.4%=23.1(min)，标准层总吊数为108+45+7=160吊，则每标准层安装时间为：160×23.1/60=61.6h。

3.3.2焊接量分析

根据现场工作面及用电负荷，标准层可同时投入8台焊机作业，对现场焊接项目、焊缝长度及焊接效率等进行统计、分析，标准层(表4)。

标准层钢结构吊装与焊接工时相当，约62h；考虑钢结构吊装与焊接存在前后工序搭接及焊缝探伤等因素，故钢结构标准层施工能够满足96h。

表4　标准层焊接工程量及焊接工时统计

4　标准层96h标准化施工

根据标准层施工工时计算分析及现场调查，项目认定施工工期4d/层是合理并可达到的；各专业及各工种间的穿插施工是影响能否达到工期目标的重要因素，通过现场调查及工作统计，将各工种间穿插时间、作业耗时及劳动力投入等模块化、标准化(图5)。

5　结构同步施工组织与措施

施工过程中会遇到各种状况和问题，如果该类问题无法提前预判和正确处理，都将进而影响标准层96h的同步施工。结合兴业银行大厦工程，从以下几点对同步措施进行简要介绍。

(1)塔吊附着顶升:兴业银行大厦工程采用2台外附式塔吊，垂直运输是实现标准层96h施工的根本，若塔吊附着或顶升出现较长时间延误，整体工期势必延误。项目部针对该情况制定如下保证措施：①优化塔吊布置，进行塔吊顶升模拟，尽可能减少塔吊附着次数；②塔吊附着处钢柱及钢梁优先施工，为塔吊附着提供便利；③塔吊顶升时间设置在清晨或午间，尽可能错开结构施工时间等。

(2)核心筒变截面:兴业银行大厦工程核心筒截面共变化收缩4次，每次截面变化，爬模提升及钢模

拼装都可能对预期标准时程造成影响。项目部针对该情况制定如下保证措施：①爬模设计时，对钢模板提前优化；在剪力墙端部设置角模，每次剪力墙截面收缩时，只需调换角模即可；②当截面变化小于等于50mm时，通过调节导轨的防倾装置(调节支腿)，导轨及架体均能顺利爬升至上一层。在跨变截面(变化大于50mm)处爬升架体时，使用变截面附墙座垫板，先将导轨斜向爬升入附墙装置中，再借助导轨的导向，将架体爬升入位，在进行下一层爬升作业后，架体就恢复为正常爬升状态。

6　结语

在超高层建筑的结构施工管理中，主要抓住以下3点。

(1)施工工艺选择。根据工程结构形式选择合适的施工工艺不但可以使工期提前，同时还可以降低施工成本。

(2)施工目标设定。结合工程特点、工程量及机械设备投入等，设定合理可行的施工目标，有助于项目实现工程高速、优质及安全的运转。

(3)模块化、精细化管理。加强施工过程总结，对成熟的施工做法及工艺进行固化，总结成具有可操作的模块并进行交底和宣贯；对现场施工进行精细化管理，对下达的工作量化并按指标进行考核，可使工程事半功倍。

以上施工管理通过在本工程的应用，在该结构体系超高层建筑主体结构施工进度等方面均取得了较好的成绩，为兴业银行大厦工程建设做出了贡献，标准层施工工期缩短至96h，获得了建设单位、监理单位及各职能部门的高度认可。

[1]建筑施工手册(4版)[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.

[2]JGJ195—2010液压爬升模板工程技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[3]汪道金，苏建成.北京财富中心写字楼超高层钢结构施工技术[J].施工技术，2013,42(1)：24-26.

[4]游大江，乔聚甫，高永祥.巨型框架结构体系超高层钢结构施工技术[J].施工技术，2006,35(12)：78-81.

Synchronous construction organization analysis of core tube structure and steel structure in super high rise building

HUANGFeiTIANYuhua

(China construction third engineering bureau co.,ltd,Fuzhou 350000)

Taking INDUSTRIAL BANK building engineering as an example,this paper introduces the application of super high rise structure construction technology in this project.From the steel structure hoisting,the core tube construction,each working procedure and the construction standardization process and so on the construction of super high-rise structure has carried on the detailed elaboration.Finally,some points for attention in the construction of super high-rise buildings are summarized.

Super high rise building;Steel structure;Standardization process;Synchronous construction

黄飞(1987.05-)，男，助理工程师。

E-mail:740207435@qq.com

2016-05-30

TU745.1

A

1004-6135(2016)07-0054-05