高层建筑双塔连体结构施工技术

关键词：高层建筑；连接体；型钢混凝土；施工技术 

　　1 工程概况 

　　1.1 主体结构 

　　某大楼总建筑面积98670m2，建筑总高度97.8m，地下2 层，地上29 层。1～6 层为裙楼，整体连接，平面尺寸为115.75m×51.50m，其中 4，5 层楼板架空；7～29 层 为左右塔楼，平面尺寸均为38.5m×38.5m，其中13～16层和23～26层部分设型钢混凝土连接体，15， 25层楼板缺失；27层设贯穿核心筒的伸臂转换桁架加强层，28，29层楼层均收进1.5m。 

　　1.2 连接体结构 

　　为连接体空间布置，在A，H/⑧～12轴线设钢桁架GHJ-1，在C，F /⑧～12轴线设钢桁架GHJ-2，在C，F /⑥～⑧，12～14轴线设钢桁架GHJ-3，在⑨，⑩，11轴线设钢桁架GHJ-4。GHJ-1～GHJ-4组成正交空间桁架结构体系。 

　　GHJ-1 为箱形截面组成的 9.90m 高桁架；GHJ-2～GHJ-4 为 3.30m 高桁架，其上下弦均采用型钢混凝土梁，梁顶标高同楼面标高，腹杆采用 H 型钢；13（23），14（24）层B，D，E，F轴线梁均为型钢混凝土梁，16（26）层B～G轴线主梁均为钢混凝土组合梁，如图2b所示。 

　　连接体各层楼盖均采用钢筋混凝土现浇空心楼盖，其与塔楼平面总尺寸为107.80m×38.5m。为减小温度应力，加强连接体与塔楼的整体性，沿平行于字母轴线方向，塔楼和连接体小密肋梁均设无黏结预应力钢筋。 

　　2 施工方案选择 

　　连接体安装标高分别为 41.670，74.670m，GHJ-1，GHJ-2 单重分别为 62，22t，连接体钢结构单重为320t，自重较大。若采用分件高空散装，不但高空组装、焊接工作量巨大，而且存在较大质量、安全风险。根据以往类似工程成功经验，将连接体整体拼装后，采用“超大型液压同步提升技术”将其一次性提升到位，将大大降低施工难度，对质量、安全和工期均有利。针对本工程特点，为满足连接体就位后型钢混凝土梁与现浇空心楼盖的施工要求，在连接体下设置钢平台，最终形成“连接体与钢平台（以下简称组合体）整体拼装、整体液压同步提升，连接体就位安装，楼面混凝土施工，钢平台液压整体下降”的总体施工方案。 

　　2.1 吊装条件分析 

　　本项目连接体与塔楼主体结构采用刚性连接，连接体就位后与带有悬臂梁段的柱在现场进行梁、斜腹 杆 拼 接。图 3a 为 GHJ-1吊装条件示意，若GHJ-1 按调整前几何尺寸29250mm 进行拼装，其端部斜杆在提升过程中会与悬臂梁段相碰，为此按调整后的几何尺寸28250mm制作组装GHJ-1，在GHJ-1左侧与悬臂梁段连接后，安装调节段 A，B，C，其中A =1000mm，B =1329mm，C =1285mm，其可按实测值调整，在距⑧，12轴线1500mm处设上下吊点，这样 GHJ-1 与柱预留悬臂梁段间可有500mm的吊装空间，保证连接体顺利整体提升。 

　　钢平台与连接体的位置关系如图 3b 所示，为加强连接体与钢平台在提升中的整体性，GHJ-1，GHJ-3 在轴线Y1处设临时竖杆H350×150×16×25，连接体在轴线Y1处设端部临时桁架 DHJ-1；为保证GHJ-1在提升中的平面外稳定，增设临时支撑φ194×5.0，如图2a 所示。 

　　2.2 钢平台结构布置 

　　钢平台采用正交的空间桁架体系，为满足受力和施工工艺要求，桁架高度取2.5m，上弦杆和腹杆分别采用钢管φ180×10，φ133×10，下弦杆采用H400×200×8×12，为便于钢平台拼装与拆除，弦杆、腹杆拼接及弦杆与腹杆连接均采用高强度螺栓。根据连接体支模方案专项评审意见，钢管脚手架立杆间距为 600～700mm，下弦杆按间距约610mm布置 I14 作为脚手架支承梁。为加强钢平台整体性，在桁架上弦设 X 形支撑，25mm 花篮螺栓，系杆为钢管φ89×4.0。 

　　2.3 吊点布置及相关节点连接 

　　组合体上吊点 TP1～TP8 布置如图 4a 所示，上吊点构造如图 5a所示，A，H / C，F轴线上吊点牛腿顶面标高分别94.500，91.200m；钢平台与连接体连接节点布置如图4b 所示，其中 BP1～BP8 兼组合体下吊点。 

　　2.4 施工流程 

　　施工流程为： ①在主楼施工时已完成的提升牛腿上安装提升器及钢绞线。②在裙房 3 层楼面的胎架上拼装上部连接体。③液压提升设备与连接体相应吊点连接、设备调试、试提升；试提升检查正常后，提升上部连接体至 4.2m，并设置临时支撑。④在连接体下拼装钢平台，23 层钢筋、模板、脚手架施工。⑤整体提升连接体与钢平台组合体至设计标高，安装 GHJ-1，GHJ-2 及23，24 层楼面钢梁。⑥采用电动葫芦将26 层钢梁提升至设计标高、就位安装。⑦浇筑23 层混凝土，待其达到100% 设计强度，拆除23 层脚手架、模板，进行23 层楼板底装饰施工。⑧钢平台降至裙房 3 层楼面拆除。⑨24 层脚手架、模板及钢筋施工，浇筑24 层混凝土。⑩26层脚手架、模板及钢筋施工，浇筑26 层混凝土。11重复上述步骤，进行下部连接体施工。 

　　2.5 施工工况模拟和计算分析 

　　2.5.1 施工工况

　　为保证组合体施工过程中结构安全，采用Midas/Gen7.1.2 软件进行施工工况模拟和计算分析，各工况如表1 所示。表1 中G1k，j为第j层模板及支架自重标准值； G2k，j为第j层新浇混凝土自重标准值；G2k，26为26层钢梁自重标准值； G3k，j为第j 层钢筋自重标准值；Q1k，j为第j层施工人员及施工设备荷载标准值。图 5a 为工况1 计算简图，吊点BP1～BP4 在 x，y，z 向为平动约束，吊点 BP5～BP8在 x，y 向无约束，z 向为平动约束；支承脚手架的钢梁设计成多跨静定梁，如图 5b 所示，“○”表示附属部分与基本部分铰接，基本部分支承于桁架下弦钢梁（“△”表示支承点）上，这样可减小附属部分梁跨度，调整基本部分弯矩，从而节省材料。 

　　3 施工控制要点 

　　针对本工程难点，对连接体型钢混凝土梁及现浇空心楼盖施工控制要点： 支模、混凝土浇筑及钢平台下降进行着重阐述，对组合体拼装、液压整体提升及连接体就位安装等不再赘述。 

　　3.1 支模 

　　为确保钢平台在整体提升过程中及混凝土浇筑时的安全，支模施工时应着重注意以下几点： ①在 I14 满布15mm 厚木胶合板，并与 I14 采用自攻螺丝可靠连接。②立杆采用48×3.5 钢管，经严格筛选，杆件平直、表面光滑、壁厚均匀。③为使立杆直接支承在 I14梁上，应使立杆中心、垫木与梁中心重合，立杆的位置必须在木胶合板上放线确定。④立杆与支承点应紧密接触，且不承受偏心荷载。⑤模板支撑系统在使用过程中，立柱底部不得松动悬空，不得任意拆除任何杆件，不得松动扣件，也不得用作缆风绳的拉接。⑥在钢平台上覆盖安全网，以防物体坠落产生的安全事故。⑦沿钢平台周边桁架设置护栏和网格布，以确保高空作业安全。 

　　3.2 混凝土浇筑 

　　3.2.1采用固定泵由连接体中心开始，逐步向上下、左右均匀浇筑。 

　　3.2.2混凝土浇筑应尽可能使模板支撑系统均匀受力。严格控制模板支撑系统的施工荷载，在施工中应有专人监控，不得超载或堆载。 

　　3.2.3混凝土浇筑过程应有专人对模板支撑系统进行观测，并用水准仪每 60min 观测一次，发现有松动、变形等情况，必须立即停止浇筑，撤离作业人员，并采取相应的加固措施。 

　　3.2.4必须控制施工速度，避免产生过大的侧压力。 

　　3.3 钢平台下降 

　　23（13）层混凝土达到100% 设计强度后，钢平台下降至裙房 3 层楼面后拆除分解，其下降过程中需注意以下几点。 

　　3.3.1为防止同一提升点处两个爬行器的不同步使钢平台产生扭曲变形，将上升时的螺栓连接点改为可转动的连接节点，如图 8 所示。 

　　3.3.2严格控制下降速度，保持8个吊点匀速、同步。 

　　3.3.3下降过程中采取计算机监测和人工监测同步、相互复核的方法进行水平控制。下降中计算机监测系统会及时显示各吊点的线程，若发现线程差超过 5mm，立即报警并停止下降，采用液压提升设备调整下吊点标高，使下吊点标高偏差控制在±5mm以内。若未报警，每下降1 层，人工制动停止下降，采用激光测距仪对8个下吊点标高进行测量，将其与计算机控制系统中的误差进行复核，若8个下吊点标高差均在±5mm以内，可继续下降，否则调整下吊点标高。 

　　4 方案尚需改进之处 

　　4.1由于下吊点、连接体与钢平台端桁架在同一平面内，造成钢绞线与连接体临时端桁架、钢绞线锚具与钢平台端部桁架相碰，对类似项目，可将下吊点移至连接体端桁架平面外（向⑧或12轴），也可采用其他形式端桁架。 

　　4.2可加大上吊点牛腿水平段及吊装预留间隙尺寸，预留间隙尺寸应大于钢筋机械连接区段的长度 35d，其中 d 为连接钢筋的较小直径，这样纵向受力钢筋的机械接头可以错开，以满足位于同一连接区段内的纵向受力钢筋接头面积百分率不宜大于50% 的规定。 

　　5 结语 

　　5.1通过在连接体下设钢平台，使连接体楼盖的脚手架、钢筋、支拆模、混凝土施工均在一个安全环境下进行，解决了本工程的难点——大跨度型钢混凝土梁及现浇空心楼盖的高空施工。 

　　5.2充分利用液压整体提升的优点，在裙房 3 层楼面进行连接体与钢平台整体组装，并进行23 层脚手架、模板及钢筋施工，将高空作业量降至最少，加之液压提升作业绝对时间较短，能够有效保证工程工期。 

　　5.3进行了各工况的模拟计算，确定最不利工况，以保证主体结构及连接体安全。 

　　5.4针对本工程难点，对连接体型钢混凝土梁与现浇空心楼盖施工控制要点： 支模、混凝土浇筑及钢平台下降进行了着重阐述。 

　　参考文献： 

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　　[2] 聂永明，孟履祥，朱莹.北京科技大学综合楼钢结构连廊整体提升技术[J].施工技术，2010，39（S1）： 369-372. 

　　[3]沈阳建筑大学.JGJ162—2008 建筑施工模板安全技术规范[S].北京： 中国建筑工业出版社，2008. 

　　[4]黄瑾，杨骁，王阳利.某大底盘双塔连体高层结构抗震性能分析和设计[J].建筑结构，2010，40（2）：28-32. 

　　[5]中国建筑科学研究院.GB50010-2010混凝土结构设计规范[S].北京： 中国建筑工业出版社，2011.