李朝兵 仇 峰 鄒曉軍 陳 洋

中建科工集團(tuán)有限公司 廣東 深圳 518040

2018年12月24日，全國住房城鄉(xiāng)建設(shè)工作會議上明確提出要“大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)等裝配式建筑”，在近3年的時間內(nèi)，國務(wù)院、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部針對裝配式建筑發(fā)展相關(guān)政策密集發(fā)布，全國30多個省市也出臺了相關(guān)的政策措施?！堆b配式鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》《裝配式建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》等標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布為鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑的發(fā)展提供了技術(shù)保障。推廣裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑，有助于化解鋼鐵產(chǎn)能問題，有利于提升建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展水平。裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑體系，將集合成為一個新的循環(huán)型建筑工業(yè)化產(chǎn)業(yè)體系，有利于實(shí)現(xiàn)建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。鋼結(jié)構(gòu)的裝配式建筑將是今后房子發(fā)展的方向，其建筑體系符合綠色、低碳、環(huán)保、節(jié)能、減排、循環(huán)和可持續(xù)發(fā)展的要求[1-8]。

隨著超高層建筑高度的增高，鋼結(jié)構(gòu)的使用比例有著一定的提升。傳統(tǒng)的超高層建筑核心筒基本采用鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)設(shè)計特點(diǎn)對施工技術(shù)提出了較高的要求。本項(xiàng)目針對高烈度地區(qū)抗震設(shè)計要求，創(chuàng)新提出了核心筒全部采用鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計體系，減少了超高層建筑核心筒爬模、塔吊爬升、核心筒剪力墻澆筑混凝土等工序，提高了施工效率，縮短了施工周期。

1 工程概況

京東智慧城項(xiàng)目位于江蘇省宿遷市宿豫區(qū)京東大道與洪澤湖大道交會處，項(xiàng)目所在地處于著名的郯廬地震帶，結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防烈度8度（0.30g）。項(xiàng)目建成后將成為宿遷第一高樓，對京東產(chǎn)業(yè)及當(dāng)?shù)仉娮赢a(chǎn)業(yè)發(fā)展有著重要意義。

項(xiàng)目9#辦公樓包含1棟塔樓、西裙房和北裙房，塔樓為鋼框架-鋼板組合剪力墻核心筒結(jié)構(gòu)，如圖1所示。地上33層，地下1層，結(jié)構(gòu)高度157.85 m，外框由16根圓管柱組成，核心筒為鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)，由20根箱型柱與8片鋼板剪力墻組成；鋼板剪力墻在地下室處為勁性結(jié)構(gòu)，地上均為外露構(gòu)件，1—33層均有分布，板厚從20 mm變?yōu)?2 mm，為防止變形，鋼板墻沿水平方向每隔1 500 mm布置豎向U形肋。

圖1 京東智慧城項(xiàng)目9#樓結(jié)構(gòu)設(shè)計模型

9#樓西裙房為鋼框架結(jié)構(gòu)，地下1層，地上7層，結(jié)構(gòu)高度31.5 m，由20根箱型柱構(gòu)成鋼框架結(jié)構(gòu)。9#樓北裙房為鋼框架結(jié)構(gòu)，地下1層，地上5層，結(jié)構(gòu)高度21.6 m，由34根箱型柱及20根圓管柱構(gòu)成鋼框架結(jié)構(gòu)。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計特點(diǎn)

經(jīng)設(shè)計前期對8種結(jié)構(gòu)方案的對比，分析技術(shù)性與經(jīng)濟(jì)性差異，最終決策選擇了采用鋼管混凝土框架柱＋鋼框架梁＋加勁鋼板墻＋黏滯阻尼墻的結(jié)構(gòu)體系，如圖2所示。該體系為國內(nèi)首次采用的新型工業(yè)化建筑結(jié)構(gòu)體系，具有自重輕、構(gòu)件尺寸小、抗震性能優(yōu)，且便于快速施工等優(yōu)點(diǎn)。

圖2 結(jié)構(gòu)設(shè)計模型及標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)布置

項(xiàng)目的裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系包括鋼框架、核心筒，預(yù)制構(gòu)件包括鋼柱、鋼梁、鋼板剪力墻、鋼支撐、鋼樓梯、鋼筋桁架板等。

項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)設(shè)計特點(diǎn)決定了其完全符合標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、工廠化生產(chǎn)、裝配式施工、信息化管理等特點(diǎn)。

為進(jìn)一步提升結(jié)構(gòu)抗震性能與建筑整體品質(zhì)，設(shè)計中大量應(yīng)用黏滯阻尼墻這一減震新技術(shù)。經(jīng)計算分析，其消能減震作用明顯，結(jié)構(gòu)基底剪力降低約15%。同時阻尼墻提供的附加阻尼比，有效降低了樓層層間位移角、結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移與加速度響應(yīng)幅值?？稍诘卣鹱饔煤筝^短時間內(nèi)，使結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)趨向穩(wěn)定，從而極大地提升了高烈度區(qū)震后建筑的使用品質(zhì)，保護(hù)主體結(jié)構(gòu)免遭破壞，確保結(jié)構(gòu)安全。

3 施工工藝流程及關(guān)鍵技術(shù)

3.1 鋼框架-鋼板墻核心筒施工流程

總體施工順序：先地下后地上，塔樓和裙房同步施工。本項(xiàng)目塔樓核心筒由外露鋼板剪力墻加鋼柱組成，可以實(shí)現(xiàn)外框和核心筒同步施工，如圖3～圖8所示。

圖3 外框鋼結(jié)構(gòu)與核心筒平面布置

圖4 核心筒鋼柱安裝

圖5 核心筒鋼梁和鋼板剪力墻（阻尼墻）安裝

圖6 外框架鋼柱安裝

圖7 外框架剩余鋼柱、鋼梁安裝

圖8 形成標(biāo)準(zhǔn)層鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定體系

標(biāo)準(zhǔn)層鋼結(jié)構(gòu)形成穩(wěn)定體系后，開始鋪裝鋼筋桁架樓承板、澆筑混凝土等工序，從而實(shí)現(xiàn)了搭積木式的快速安裝（圖9）。

圖9 外框架-核心筒全鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑施工現(xiàn)場

3.2 高烈度區(qū)超高層建筑黏滯阻尼墻施工技術(shù)

本項(xiàng)目應(yīng)用黏滯阻尼墻的消能減震技術(shù)，阻尼墻主要由懸掛在上層樓面的內(nèi)鋼板、固定在下層樓面的2塊外鋼板以及內(nèi)外鋼板之間的高黏度黏滯液（烴類高分子材料）組成。地震時上下樓層產(chǎn)生相對速度，從而使得上層內(nèi)鋼板在下層外鋼板間的黏滯液體中進(jìn)行剪切運(yùn)動，產(chǎn)生阻尼力，達(dá)到消能減震的效果。

塔樓核心筒內(nèi)部采用的黏滯阻尼墻相關(guān)參數(shù)如表1所示。

表1 核心筒內(nèi)部采用的黏滯阻尼墻相關(guān)參數(shù)

此種黏滯阻尼墻具有耗能減震效率高、安裝簡便、構(gòu)件厚度較小、形狀規(guī)則、節(jié)省建筑空間、耐久性好、復(fù)位性好、可循環(huán)重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)，如圖10所示。

圖10 速度相關(guān)型非線性黏滯流體阻尼墻

阻尼墻在施工過程中需注意防水保護(hù)，阻尼墻上半部分不能進(jìn)水淋濕。阻尼墻堆放及倒運(yùn)時需保持直立，特殊情況可以短時間傾斜，不可長時間傾斜平躺，以免內(nèi)部性能發(fā)生變化。阻尼墻安裝完畢以后，待主體結(jié)構(gòu)完工以后，將阻尼墻兩邊的臨時固定措施及吊耳板配件進(jìn)行拆卸。

阻尼墻本體鋼板較薄，焊接過程易產(chǎn)生變形，且屬于隱蔽構(gòu)件，通過駐場抽檢及100%進(jìn)場驗(yàn)收等嚴(yán)格的程序，保證焊縫及油漆質(zhì)量。項(xiàng)目部管理人員在阻尼墻安裝過程中全程旁站監(jiān)督，100%檢查，嚴(yán)控安裝偏差。

3.3 鋼板墻應(yīng)力監(jiān)測施工技術(shù)

作為側(cè)力系統(tǒng)的鋼板墻在零豎向壓應(yīng)力下具有極佳的抗震性能，但在結(jié)構(gòu)的實(shí)際施工過程中，鋼板墻無法避免因重力荷載作用產(chǎn)生的壓應(yīng)力。結(jié)構(gòu)設(shè)計采用鋼板墻滯后主體結(jié)構(gòu)焊接固定的技術(shù)措施，基于施工模擬分析結(jié)果判定出相對合理的施工步驟，期望以此降低壓應(yīng)力對鋼板墻承載力與延性性能的影響。

本項(xiàng)目鋼板墻共計選擇51個應(yīng)力監(jiān)測點(diǎn)，1層測點(diǎn)21個，8層測點(diǎn)8個，11層測點(diǎn)14個，22層測點(diǎn)8個。

監(jiān)測分為施工階段監(jiān)測和運(yùn)營使用階段監(jiān)測，監(jiān)測內(nèi)容及工藝流程如下：

1）安裝1—2層、7—8層、11—12層的應(yīng)變傳感器。

2）待主體鋼結(jié)構(gòu)施工至21層，且混凝土樓蓋施工至16層，每層鋼板墻焊接完成，就開始采集該層應(yīng)變數(shù)據(jù)，置零。

3）鋼板墻安裝至22層時，安裝傳感器，鋼板墻焊接完成后，就開始采集該層應(yīng)變數(shù)據(jù)，置零。

4）對于主體鋼結(jié)構(gòu)與混凝土樓蓋，每施工2層監(jiān)測采集應(yīng)力數(shù)據(jù)1次。

5）對于幕墻、隔墻，每施工10層監(jiān)測采集應(yīng)力數(shù)據(jù)1次。

6）對于混凝土樓面裝修，每施工5層監(jiān)測采集應(yīng)力數(shù)據(jù)1次。

7）南北側(cè)機(jī)電房間（11—12層、22—23層）內(nèi)監(jiān)測點(diǎn)保留至建筑運(yùn)營階段1.5 a，每3個月監(jiān)測采集應(yīng)力數(shù)據(jù)1次，如圖11所示。

圖11 鋼板墻結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測

鋼板剪力墻構(gòu)件設(shè)計流程表明，鋼板墻能夠?yàn)橥饪蚣艿膫?cè)向穩(wěn)定提供支承作用。鋼板剪力墻構(gòu)件在重力荷載壓力狀態(tài)、彎曲狀態(tài)、抗剪狀態(tài)、壓彎剪耦合狀態(tài)作用下，承載力均滿足規(guī)范要求。

4 結(jié)語

本項(xiàng)目采用國際先進(jìn)的性能化設(shè)計方法進(jìn)行抗震設(shè)計，且應(yīng)用了先進(jìn)的抗震技術(shù)及新型結(jié)構(gòu)體系，是技術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)體系新穎、抗震性能優(yōu)異、具有示范意義的高烈度地區(qū)鋼結(jié)構(gòu)工程。根據(jù)設(shè)計體系特點(diǎn)選擇合理的施工方法，在合理的勞動力和機(jī)械設(shè)備投入前提下，極大地節(jié)省了工期，創(chuàng)造了一定的社會與經(jīng)濟(jì)效益。本項(xiàng)目采用的超高層全鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑設(shè)計與施工一體化技術(shù)適用范圍廣、指導(dǎo)性強(qiáng)，在相關(guān)工程中具有一定的應(yīng)用價值。