顾江峰韩利江
浙江海滨建设集团有限公司
摘要:本文结合我国某连体大厦的施工案例,主要介绍了连体结构的形式,并对这个连体结构的施工工艺进行了详细的阐述和探讨。
关键词:高层建筑;连体结构;施工技术;
近年来随着社会经济的发展,对新颖结构形式的需求日益俱增,在高层建筑迅速发展的历程中,出现了大量复杂体型的超高层建筑,高空连体结构就为其中典型的一类。该类结构体系的特点是连体部位处于高空,跨度大,施工工艺较为复杂,同时塔楼之间由于连体而形成较强的空间耦联作用,其施工过程的分析模型、受力性能要比一般高层建筑结构复杂得多。
二.工程概况:
某大厦集合商业、办公、文化、娱乐、休闲等于一体的大厦主要分为东西双塔结构,双塔设计高度为155m,相距约15米多,双塔在第30-33层(约110m)处通过大型型钢混凝土转换梁结构将双塔连接成为一体,转换层下设悬挂结构,其余各层位于悬挂层之上.设计期间,通过多方的考虑,最终将设计方案确定为采用型钢混凝土结构进行施工。该工程的连体结构具有如下特点:连体位置较高,最低处约110m;跨度适中,约15m;层数不是很多,从30～33层,约18m。
三.连体结构形式:
连体结构形式主要可以分为:普通钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构、型钢混凝土结构、钢结构、平面以及空间桁架和空腹桁架等结构形式,这几种不同的结构方式有着各自的特点和使用范围,对于上述双塔的连体结构方案最终选定位采用型钢筋混凝土结构的型式。采用型钢筋混凝土结构具有如下特点。
(1)连接安全、可靠,由于连体两侧采用型钢混凝土柱,型钢梁与柱的连接施工简便,连体水平于竖向均有较大的刚度,连体竖向挠曲变形大大减少;
(2)自动化水平比较高,现场焊接工作量大;
(3)此种结构形式增加了结构的整体刚度,有限元模拟分析后表明连体以上的至顶部结构的侧向位移明显减小;
(4)有利于协调结构竖向沉降变形差和水平方向的变位;
(5)可以有效减轻结构自重,减少水平地震作用,结构的延性较好,对于抗震比较有利;
(6)大大降低了由于混凝土收缩和温度变化引起结构开裂的可能性;
(7)降低连体结构梁的高度和连体的总高度,增加了建筑的使用面积;
(8)为采用吊模施工省去高空施工平台创造了很好的条件,大大降低了施工的难度和复杂程度,增加了施工的安全性,也使施工工期大大缩短。
四.主要施工工艺:
1.转换层型钢主梁安装:
⑴安装方案:转换层主梁单根重约20t,已经超过了现场塔吊的能力,安装就位高度约为110m,大型吊车的起重能力也不能满足要求。当双塔主体施工高度均已经超过转换层时,可以在工作面上各架设一台桅杆式起重机,并采用双机抬吊的方法将钢筋主梁由裙房屋面吊运至设计位置就位。四层连体结构均为型钢混凝土结构,在双塔主体施工时需要预留与连体结构相连接的钢牛腿,同时可以利用转换层上端相应位置的钢牛腿悬挂滑车组,将钢主梁逐根提升至设计位置,此方案无需大型起重设备和专用设备,完全利用了结构物本身的构件和小型的通用设备完成四根钢主梁的高空安装,也不会影响双塔主体结构的继续正常施工进度,能够较好的实现施工安全与进度的协调统一。
⑵提升与安装:转换层设置四根钢主梁,这四根钢主梁均为在预制场预制完成,而且焊缝经过超声波探伤仪探测后复合设计和规范要求,后用大型车辆运至现场。在裙房屋面安装两台桅杆式起重机,并将四根钢主梁从地面运至裙楼屋面,并在屋面搭设临时滑移平台,用卷扬机和滑车组构成的水平动力系统将钢主梁逐根平移到提升需要的相应高度位置,并垂直放置固定。在连体结构的第二层钢牛腿的吊环上悬挂静滑车组,在钢主梁两端吊环上安装动滑车组,从放置在裙房屋面的卷扬机引出钢丝绳,将两套滑车组按照动静滑轮组合进行连接。首先在钢主梁提升之前需要进行试吊。第一次提升高度为0.5m,第二次提升0.5m,当所有设备性能完全满足安全使用要求后,方可进行正式提升。两台卷扬机同时启动,两秒钟后启动另外两台卷扬机,提升过程中要求钢主梁保持水平状态,如果发现出现误差,需要及时进行调整提升速度来调节使得钢主梁保持水平状态。转换层型钢主梁与钢柱牛腿均采用电焊连接,接头处开坡口,焊接部位质量达到与母材等强,加工时钢主梁腹板与钢柱牛腿腹板端头设置Φ24安装孔,安装之前需要在钢主梁两端上翼缘上临时焊接两片25mm厚的定位板,安装时定位板挂在牛腿上缘板上,保证了梁与牛腿上缘平齐,然后装上腹板处临时连接板,并锁紧安装螺栓进行松吊,然后对下一钢主梁进行吊装。
2.钢筋混凝土施工要点:
对于此连体结构,型钢混凝土结构转换梁截面高度达,梁内钢骨的尺寸很大,纵向受力钢筋Φ32,钢梁、钢柱和钢筋相互交错布置,梁柱节点复杂,钢筋穿筋和绑扎施工难度较大。为了便于转换梁钢筋的绑扎,在钢梁上翼缘板面每隔2m焊接Φ32短钢筋支架,用于搁置梁面主筋。对于需要穿过钢柱的梁内主筋,在工厂预制时就已经在钢柱腹板上定位钻孔,粗直径钢筋采用套筒冷挤压工艺进行连接处理。转换层楼板钢筋为双层双向配置,为了增加连体结构的整体刚度和楼板抗裂度,在楼板的设计中采用了无粘结预应力技术。无粘结预应力钢筋规格为1×7直径为Φ15.2,抗拉强度为1900MPa,横向间距0.6m。双塔主体结构施工时将预应力筋平铺放置在楼底钢筋之上,接头位置设置在连体结构的中部。为保护好张拉端的锚具体系,混凝土浇筑并达到设计强度后,即可进行预应力张拉施工。为减少和避免水化热造成的混凝土裂缝,采用掺混凝土外加剂、粉煤灰和磨细矿粉的“三掺”技术。FDN-800复合高效外加剂与水泥两者相容性好,能获得使用水量少、流动性大且坍落度经时损失小的效果同时利用外加剂中的缓凝组份使混凝土的凝结时间适当延长,推迟混凝土温峰出现的时间,减少温度应力产生的收缩裂缝。利用掺和料在混凝土中具有的形态效应、活性效应和微积料效应等三个方面的综合作用,改善、提高混凝土的强度和耐久性。粉煤灰、磨细矿粉二者复合具有优异的和易性、流动性、保水性和可泵性,以及泌水少坍落度损失小等特点,从而保证了超高层连体结构混凝土泵送施工的顺利进行。转换层梁板混凝土强度C40,总量约700m3,由于钢箍和钢筋布置密集,使得混凝土的施工特别困难,对此种情况,设计采用了内外结合的振捣方法。首先是内部采用小振动棒进行振捣,然后外部采用挂振的振捣方式进行,同时用小铁锤敲击梁侧和梁底模板,使得混凝土中的气泡排除,在混凝土初凝后即可浇水养护,养护时间不得少于14d。由于混凝土振捣密实、养护认真,所以整个转换层结构在拆除模板之后无任何裂缝,并经过混凝土质量检验之后得到满足设计和规范要求的良好结果。
五.结束语:
超高层大跨度建筑连体结构施工期间,新浇筑楼层混凝土结构的重力荷载和施工活荷载,通常由其下的模板支撑及已浇筑好的一层或多层楼板组成的临时承载体系承担,这一类时变结构体系结构形状、构件以及承担的荷载均随时间而不断变化,对这类结构施工时变结构体系承载机理的认识仍然有不足之处,对超高层建筑连体结构的施工过程中连体结构的受力及变形把握同样不足,这就需要我们在今后的设计施工等过程中加以探讨和解决。