張秀鳳 扶新立

1.上海建工集團(tuán)股份有限公司 上海 200080；2.上海高大結(jié)構(gòu)建造工藝與裝備工程技術(shù)研究中心 上海 201114

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目概況

金鷹天地廣場(chǎng)項(xiàng)目建設(shè)用地位于南京市建鄴區(qū)的所街六號(hào)地塊?？傆玫孛娣e56 071.2 m2，總建筑面積919 211 m2，由裙房區(qū)域，TI、T2、T3共3棟塔樓及中間鋼連廊組成（圖1）。其中T1塔樓核心筒地上79層，結(jié)構(gòu)高度365.5 m，平面呈長方形，塔樓為鋼框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系。核心筒在43～44層設(shè)置1道伸臂桁架，屆時(shí)核心筒內(nèi)伸臂桁架與外框伸臂桁架相連，與空中連廊形成一個(gè)整體。T1塔樓伸臂桁架區(qū)域?yàn)楸茈y區(qū)、設(shè)備空間及樓梯空間轉(zhuǎn)換，同時(shí)還是空中連廊疏散的主要轉(zhuǎn)換空間。

1.2 伸臂桁架的概況

T1塔樓伸臂桁架層位于43～44層，標(biāo)高191.50～199.50 m，桁架貫穿核心筒外墻，分別設(shè)置在軸線。桁架層高度為8 m。核心筒伸臂桁架分為上弦桿、斜腹桿和下弦桿，由牛腿和鋼梁組成。4個(gè)角部均有與筒外段伸臂桁架連接的外伸牛腿，軸線側(cè)墻體中部有2個(gè)牛腿伸出（圖2）。其中下弦牛腿在4個(gè)角部伸出混凝土墻面的最大距離為1.29 m，上弦牛腿伸出混凝土墻面最大距離為1.41 m，中部連接空中連廊位置的牛腿伸出墻面的最大距離為1.40 m。

圖1 金鷹天地廣場(chǎng)效果圖

圖2 伸臂桁架鋼結(jié)構(gòu)示意

1.3 整體鋼平臺(tái)概況

根據(jù)金鷹天地廣場(chǎng)T1塔樓核心筒混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，綜合考慮塔吊選用、勁性柱、剪力鋼板、伸臂桁架等因素，決定采用筒架支撐式整體鋼平臺(tái)模架裝備[1]進(jìn)行核心筒混凝土結(jié)構(gòu)施工（圖3）。該模架裝備由鋼平臺(tái)系統(tǒng)、腳手架系統(tǒng)、筒架支撐系統(tǒng)、鋼梁爬升系統(tǒng)和模板系統(tǒng)共5部分組成，本工程中模架裝備共設(shè)置1套集中控制系統(tǒng)、8臺(tái)液壓子泵站和26套液壓頂升油缸，筒架支撐系統(tǒng)底部及鋼梁爬升系統(tǒng)各設(shè)置26個(gè)支撐點(diǎn)。該模架裝備通過筒架支撐系統(tǒng)與鋼梁爬升系統(tǒng)交互作用實(shí)現(xiàn)爬升，可滿足2層同步施工的要求，對(duì)于含有剪力鋼板、伸臂桁架的復(fù)雜結(jié)構(gòu)建造適應(yīng)性強(qiáng)。本工程核心筒采用該裝備更能體現(xiàn)出其施工的優(yōu)越性。

圖3 筒架支撐式模架裝備示意

2 施工難點(diǎn)與特點(diǎn)

1）伸臂桁架構(gòu)件從鋼平臺(tái)頂部吊入核心筒進(jìn)行安裝，部分鋼平臺(tái)連系鋼梁阻礙鋼構(gòu)件的吊裝，因此需要臨時(shí)拆除桁架位置的連系梁以滿足桁架的吊裝要求[2]。在桁架層施工過程中牽扯到大量的鋼梁拆除、恢復(fù)、鋼結(jié)構(gòu)吊裝等工作，工作量大，為保證工期，需充分考慮鋼平臺(tái)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化、交叉作業(yè)等問題，確定合理的施工工序。

2）伸臂桁架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，角部上、下弦桿為十字勁性鋼柱，伸出核心筒墻體距離較大，吊裝時(shí)需要解除4個(gè)方向的連系鋼梁的連接，減弱了角部外掛腳手的承載能力。吊裝角部上弦桿時(shí)，整體鋼平臺(tái)在拆除局部連系鋼梁的不利條件下同時(shí)承受模板荷載，不利于鋼平臺(tái)角部的局部穩(wěn)定性。

3）伸臂桁架層高度為8 m，鋼結(jié)構(gòu)總高度為8.8 m，超出了標(biāo)準(zhǔn)層大模板的配置高度4.3 m，桁架層核心筒施工不能一次完成。綜合考慮桁架平面、立面分段、塔吊吊裝能力、鋼平臺(tái)架體的優(yōu)勢(shì)以及施工效率，伸臂桁架層分2層施工。下弦桿單獨(dú)吊裝，斜腹桿和上弦桿同時(shí)穿插施工。鋼平臺(tái)模架則通過調(diào)整爬升高度，增大平臺(tái)梁底部至樓層混凝土之間的距離，為桁架的吊裝及施工提供了足夠的空間。

4）斜腹桿與上弦桿同時(shí)吊裝時(shí)，鋼平臺(tái)爬升高度較高，為避免鋼平臺(tái)架體底部與大模板相碰，大模板需隨鋼平臺(tái)同步提升。鋼大模通過葫蘆懸掛于鋼平臺(tái)梁上，鋼大模在墻體內(nèi)外兩側(cè)占據(jù)了桁架構(gòu)件焊接固定的操作空間，增加了施工難度。充分考慮與其他專業(yè)的交叉影響，合理安排桁架層施工的流程，使鋼平臺(tái)與其他專業(yè)立體交叉施工順利進(jìn)行，是確保桁架層施工進(jìn)度的重點(diǎn)。

3 桁架層施工技術(shù)

3.1 關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

3.1.1 平臺(tái)梁合理設(shè)計(jì)

伸臂桁架層施工過程中，通過拆除鋼平臺(tái)的可拆鋼梁、格柵板等其他平臺(tái)組件，在鋼平臺(tái)頂部形成吊裝孔洞，桁架鋼構(gòu)件通過孔洞吊入核心筒就位，并借助鋼平臺(tái)予以臨時(shí)固定、安裝。

鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)之初，綜合考慮桁架分段、平臺(tái)受力等因素，將部分連系鋼梁設(shè)計(jì)為可拆梁以滿足桁架的吊裝。同時(shí)考慮模板同步提升的因素，除受力必須貫通的主梁外，其他區(qū)域在合理范圍內(nèi)加大連梁間距，優(yōu)化頂部鋼梁截面，提升整個(gè)鋼平臺(tái)的承載力。

鋼平臺(tái)拆卸鋼梁以對(duì)角順序拆除為原則，按照與鋼結(jié)構(gòu)吊裝單位協(xié)定的吊裝順序分批次進(jìn)行拆除恢復(fù)，局部桁架鋼構(gòu)件吊裝完畢后應(yīng)立即恢復(fù)鋼梁，以保證鋼平臺(tái)的整體性。桁架層施工過程中，可拆卸鋼梁未恢復(fù)的情況下，拆卸梁附近腳手及平臺(tái)禁止堆載。為減少鋼平臺(tái)梁的拆卸數(shù)量，部分桁架構(gòu)件不直接吊裝到位，通過塔吊與手拉葫蘆配合將構(gòu)件平移到位后進(jìn)行安裝，避免破壞鋼平臺(tái)系統(tǒng)的整體性。

3.1.2 角部外腳手加固措施

吊裝角部桁架時(shí)，拆卸的鋼平臺(tái)梁較多，為保證外掛腳手有足夠的承載力，在拆卸平臺(tái)梁之前，需完成對(duì)鋼平臺(tái)外掛腳手的加固措施。核心筒轉(zhuǎn)角附近的外掛腳手架，主要通過利用核心筒角部的勁性鋼柱或者與墻體內(nèi)預(yù)埋件焊接的型鋼柱設(shè)置支撐三腳架進(jìn)行加固。支撐三腳架一端與結(jié)構(gòu)勁性柱或型鋼柱相連，另一端通過扣件與外掛腳手的立桿連接，防止角部外掛腳手因拆除拆卸鋼梁產(chǎn)生下?lián)希▓D4）。

在角部十字勁性鋼柱的吊裝中，最不利的情況為吊裝上弦桿的工況。鋼平臺(tái)在部分鋼梁拆除和外腳手局部調(diào)整的情況下，同時(shí)承受了模板載荷。為確保對(duì)外腳手的角部加固措施有效，整體鋼平臺(tái)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性可靠，對(duì)調(diào)整后的鋼平臺(tái)以及角部支撐，進(jìn)行了相關(guān)的有限元模擬分析[3]（圖5、圖6）。從計(jì)算結(jié)果可以看出，鋼平臺(tái)在最不利工況下，外腳手角部的豎向變形最大為3 cm，在最不利位置的角部支撐的最大豎向位移為7.3mm，最大應(yīng)力比0.75，結(jié)果滿足要求，此時(shí)外腳手有足夠的承載力（圖7）。

3.1.3 分段施工

伸臂桁架層的施工分2個(gè)階段進(jìn)行。第1階段鋼平臺(tái)共提升5.95 m，停在43層＋3.05 m標(biāo)高，為下弦桿安裝階段；第2階段鋼平臺(tái)共提升6.95 m，停在44層＋2.0 m標(biāo)高，為斜腹桿和上弦桿同時(shí)穿插吊裝階段，此時(shí)鋼平臺(tái)筒架支撐系統(tǒng)上部距離43層樓層混凝土面10 m，滿足斜腹桿與上弦桿同時(shí)吊裝施工的要求，可實(shí)現(xiàn)伸臂桁架快速安裝。

3.1.4 帶模提升

在桁架施工第2階段，為避免鋼平臺(tái)提升時(shí)架體底部結(jié)構(gòu)與鋼大模的立面位置相碰，施工流程中大模板需同步提升。鋼平臺(tái)體系設(shè)計(jì)時(shí)考慮了模板同步提升的工況，鋼平臺(tái)的承載力足夠，加之外腳手加固措施，可確保鋼平臺(tái)在懸空高度大、懸掛模板、拆除鋼梁的工況下順利施工。

模板通過跨墻設(shè)置的吊點(diǎn)梁懸掛于鋼平臺(tái)上不利于桁架構(gòu)件的吊裝，為在桁架層施工階段既不影響桁架吊裝，又滿足模板懸掛需求，需對(duì)模板進(jìn)行吊點(diǎn)轉(zhuǎn)換。根據(jù)內(nèi)腳手架、外腳手架與墻體的位置關(guān)系，分別在頂部鋼平臺(tái)梁的相應(yīng)位置設(shè)置外模板吊點(diǎn)與內(nèi)模板吊點(diǎn)（圖8、圖9）。模板同步提升前，模板頂部用手拉葫蘆懸掛于平臺(tái)大梁吊點(diǎn)上，底部用鉛絲臨時(shí)固定于靠近架體底部位置，既可為斜腹桿和上弦桿提供足夠的吊裝空間，又不影響鋼構(gòu)件吊入后人員操作及焊縫施焊，滿足施工要求[4]。

圖4 角部支撐示意

圖5 角部支撐模型

圖6 鋼梁拆除后外腳手架豎向變形

圖7 角部伸臂桁架吊裝

3.2 施工流程

本工程結(jié)構(gòu)施工至42層后進(jìn)入桁架層施工流程，桁架層共分2個(gè)階段施工。結(jié)合伸臂桁架的分段、頂升油缸的行程以及模板系統(tǒng)的提升，合理調(diào)整筒架支撐系統(tǒng)和爬升鋼梁系統(tǒng)的爬升高度，具體施工流程如下：

3.2.1 第1階段施工

1）鋼平臺(tái)頂升至42層＋1 400mm，完成41框鋼筋綁扎和混凝土澆筑工作。

2）通過筒架支撐系統(tǒng)與鋼梁爬升系統(tǒng)交互作用，爬升鋼梁和鋼平臺(tái)均爬升5 950mm高度，鋼平臺(tái)停在43層＋3 050mm高度。模板停留在原位，不隨鋼平臺(tái)爬升。

3）利用型鋼柱對(duì)外腳手架進(jìn)行角部加固后，準(zhǔn)備拆除鋼平臺(tái)可拆卸鋼梁。

4）根據(jù)鋼構(gòu)件吊裝順序依次分批拆除鋼平臺(tái)部分連梁，安裝下弦桿構(gòu)件。相應(yīng)位置的桁架構(gòu)件吊裝完成后，立即恢復(fù)可拆卸梁的連接，拆除外腳手角部的加固措施。

5）綁扎42～43層鋼筋、設(shè)置預(yù)埋件、提升大模板、完成42框混凝土澆筑。完成伸臂桁架下弦桿的安裝（圖10）。

圖8 外模板吊點(diǎn)

圖9 內(nèi)模板吊點(diǎn)

圖10 下弦桿安裝

3.2.2 第2階段施工

1）為使斜腹桿和上弦桿有足夠的安裝空間，通過筒架支撐系統(tǒng)與鋼梁爬升系統(tǒng)交互作用，爬升鋼梁爬升2 850mm高度，鋼平臺(tái)爬升3 100mm高度，鋼平臺(tái)停留至43層＋6 150mm標(biāo)高。

2）為防止鋼平臺(tái)與模板立面位置相碰，鋼平臺(tái)停留，拆除外墻兩側(cè)大模板，將模板固定于懸掛腳手架和內(nèi)外架支撐系統(tǒng)上。此時(shí)模板懸掛于平臺(tái)大梁吊點(diǎn)上，且用鉛絲固定于架體底部位置，防止爬升過程中模板晃動(dòng)。

3）模板隨鋼平臺(tái)同步上升。通過筒架支撐系統(tǒng)與鋼梁爬升系統(tǒng)交互作用，爬升鋼梁爬升3 950mm高度，鋼平臺(tái)爬升3 850mm高度，鋼平臺(tái)停留至44層＋2 000mm標(biāo)高（圖11）。

圖11 鋼平臺(tái)帶模爬升

4）對(duì)外腳手架進(jìn)行角部加固后，準(zhǔn)備拆除鋼平臺(tái)可拆卸鋼梁。根據(jù)吊裝順序依次分批拆除鋼平臺(tái)部分連梁，完成相應(yīng)的斜腹桿和上弦桿構(gòu)件的穿插安裝。

5）提升大模板，按2個(gè)4 000mm完成43～44層鋼筋綁扎，分別澆筑兩框核心筒墻體混凝土，完成桁架層施工（圖12）。

圖12 斜腹桿和上弦桿安裝

4 結(jié)語

筒架支撐式液壓爬升整體鋼平臺(tái)適用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)超高層建筑的建造，尤其對(duì)結(jié)構(gòu)含有剪力鋼板、伸臂桁架、體形多變的超高層建筑有較強(qiáng)的適應(yīng)性。

本文依托南京金鷹天地廣場(chǎng)T1塔樓核心筒的工程實(shí)踐，詳細(xì)介紹了筒架支撐式整體鋼平臺(tái)模架體系穿越桁架層的施工技術(shù)，成功解決了該模架裝備在施工過程中需要穿越桁架層的施工難題，有效地保證了伸臂桁架層的施工效率和安全性，為類似超高層建筑桁架層施工積累豐富的經(jīng)驗(yàn)。