高空转换层的内藏式钢桁架结构施工

喻 靖 彭明龙

上海建工二建集团股份有限公司 上海 200080

1 工程概况

南昌绿地·新都会·紫峰大厦是江西省南昌市的地标建筑，也是江西省在建的第二高大楼。工程总建筑面积约21 万m2，包括1 栋高268.8 m主塔楼以及3 栋附属裙楼。其中主楼56 层，1～38F作为办公区域，39F及以上作为酒店使用。与传统内筒外钢结构不同，在结构造价降低10%的情况下，塔楼结构采用内筒外框架混凝土柱的形式，并在38～41F，采用内藏式钢桁架的方法将结构改变为内筒与外混凝土框架柱与剪立墙相结合的形式，以达到改变主楼外立面效果及使用功能的目的，在中国及亚洲属首次使用。

转换桁架从结构的38F开始、到44F，共4 片桁架（图1），桁架采用大型变截面BH型钢作为钢梁，最大为下弦BH（2 600～1 000） mm×300 mm×20 mm×35 mm，立柱为BH900 mm×200 mm×30 mm×30 mm，横梁BH800 mm×200 mm×20 mm×30 mm，上弦BH775 mm×450 mm×60 mm×60 mm，悬挑区域十字撑为BH900 mm ×200 mm×20 mm×30 mm。

2 工程难点

（a）在主塔楼38～44F，165～195 m高空，740 t质量钢结构吊装施工、安全控制难度大。塔楼结构东、西面逐步内凹变形，截面最大处内缩7 m，桁架钢梁在40F楼面179.95 m高空外伸悬挑5 m，悬挑杆件截面高度最大尺寸达到 2 600 mm，质量为11.34 t，构件使用塔吊临时就位难度高，安装过程中，临时固定、安全保障措施难度高。30 m高桁架结构一次成型，且片状桁架之间未连接成框架，单片桁架宽度200～300 mm，单片桁架构件垂直度控制难度高。钢构件板材厚多为30 mm、35 mm，最厚为60 mm，杆件对接焊接焊缝等级要求一级，在179.95 m高空焊接作业质量控制难度大。

图1 内藏式钢桁架模型

（b）钢筋、模板体系配合钢结构施工难度大。因钢桁架不允许开孔，且核心筒墙厚600 mm和400 mm，对应桁架宽度分别为350 mm和300 mm。墙内钢筋、梁内钢筋、楼板钢筋、梁箍筋直径多为36 mm、32 mm、25 mm，并且钢桁架一次成型后，混凝土结构逐层向上施工时，累计偏差逐渐变大，给钢筋绑扎以及模板对拉螺杆与钢构件连接施工带来极大困难。且为保障转换层桁架整体稳定性，38～44F模板体系需同时保留，待44F混凝土结构施工完成30 d，且混凝土强度发展达到100%以后开始拆除模板，对模板系统调配带来比较高的要求。

（c）C60混凝土浇筑质量控制难度高。C60混凝土施工至195 m高度在南昌属于首次，无成熟施工经验，并且核心筒墙体厚600 mm和400 mm，钢筋间距横向与竖向最小间距仅为30 mm，且C60混凝土石子外形不佳，多扁片状，水泥用量高，达到500 kg/m3，使用中效减水剂，并且38～44F C60混凝土施工为5～9月，正处于当地夏季，高温多雨，昼夜湿度相差较大，对混凝土浇筑连续性、不同级配混凝土交叉时间控制要求比较高，并且对局部构件（深梁等大体积构件）养护带来较大难度。

3 关键技术[1-3]

3.1 十字支撑与水平支撑相结合

考虑到单片桁架高度达到30 m，且钢梁悬挑构件达到5 m，在195 m高空受到风荷载作用时，单一水平支撑顶端摆动经过计算将超过150 mm，电焊施工后，构件的垂直度将无法保证，故采取十字支撑与水平支撑结合的形式。

其施工流程如下： 在41F、43F悬挑端设置十字支撑，柱梁节点位置设置水平支撑，在42F、44F柱梁节点位置设置水平支撑，将桁架连接成框架整体。杆件随桁架的安装同步安装，连杆件安装在楼层面标高以上300 mm。连杆逐层向上安装时，同时使用2 台经纬仪从2 个方向对桁架主要构件的垂直度进行监控。在电焊过程中，逐层进行桁架架体垂直度调整，待桁架整体安装焊接完成，混凝土逐层向上浇筑，每层浇筑完后7 d，将该层楼层面连杆件进行拆除，随混凝土浇筑进度从下往上逐层割掉。连杆件割除后，对桁架架体垂直度再次进行测量，使用葫芦对架体进行微调，临时连接杆件采用钢管，钢管规格为Φ121 mm×5 mm，材质Q345B。

3.2 模板对拉螺栓接驳器对拉施工技术

主塔楼38～44F核心筒剪力墙墙厚600 mm和400 mm，最高层高为7.8 m。不涉及钢柱及钢梁部分模板使用18 mm板，50 mm×100 mm木楞，使用2 根钢管拼装方形柱箍，间距450 mm，采用Φ14 mm穿墙螺栓。钢柱、钢梁区域不得开孔，对拉螺栓须断开，决定在钢梁、钢柱上通过加工焊接14#接驳器，分别对称焊接在钢柱及钢梁的腹板上，水平间距450 mm，竖向间距450 mm。厚600 mm墙螺栓割断为2 根长550 mm螺栓，待桁架吊装完成，土建施工时14#的螺杆直接与接驳器连接，接驳器采用工厂加工焊接。施工流程如下：

（a）绘制模板布置图与螺杆接驳器分布图；

（b）工厂接驳器与钢构件连接加工；

（c）构件到现场后，进行检查。对运输过程中损坏或遗漏的接驳器重新进行焊接，焊接质量达到要求后，吊装至施工楼层面；

（d）现场配套螺杆加工。在每层混凝土浇筑完成后，测量钢桁架的垂直度，根据测量结果，对加工的螺杆长度进行调整，使之符合构件两边的长度要求。

（e）现场对拉螺杆进行施工。施工完成后，使用扭力扳手进行检查，不满足要求的重新施工，防止混凝土浇筑过程中，爆模情况的发生。

采用现场加工与工厂预制加工相结合的方式，可以减少工期，提高模板施工安全性。

3.3 C60混凝土施工技术

针对主楼C60混凝土首次浇筑至195 m高空，缺乏施工经验，并且钢筋与钢桁架之间间距只有30 mm的情况，通过采取调整施工流程、工艺以及混凝土配合比几方面，提高混凝土施工质量：

（a）配合比微调。在混凝土强度保证的情况下，通过混凝土厂试验室配合比微调以及混凝土石子进行筛选，石子大小尽可能统一，外观尽可能圆润，并且要求到施工现场的C60混凝土塌落度控制在220～240 mm，扩展度控制在650～700 mm，提高混凝土到施工楼层面的和易性，以提高混凝土施工质量。

（b）施工流程调整，解决C60混凝土难泵送的难题。根据天气、温度情况，控制C60混凝土开始浇筑及结束浇筑时间，避开高温时间段。不同级配混凝土交叉过程中，尽可能减少C60混凝土浇筑过程中的混凝土泵等待时间，以达到防止泵管堵塞的目的。

（c）施工工艺调整。采用Φ50 mm和Φ35 mm振动棒结合使用，在钢筋间隙大的地方使用Φ50 mm的振动棒进行振捣，在间隙小的地方使用Φ35 mm的振动棒进行振捣，使混凝土充分振捣，避免出现孔洞、麻面等情况。

4 实施效果

紫峰大厦高空转换层内藏式钢桁架结构施工采用十字支撑与水平支撑相结合技术，从根本上解决了钢桁架在施工过程中的施工质量控制和高空安全等一系列难题，合理的施工工序解决了单片桁架垂直度、整个架体的垂直度以及电焊操作引起的桁架架体变形大的问题，使钢桁架自身质量得以保障。模板对拉螺栓施工技术解决了模板与钢构件连接施工工期长、质量难以控制等难题，清除了因人工现场电焊操作质量不稳定引起的模板体系安全隐患。在195 m高空C60混凝土施工过程中，解决了混凝土难浇捣、难泵送等难题，也为类似的工程提供可参考的施工方法与经验。