超高层混凝土桁架—核心筒结构施工技术研究

陈 娜 姜开丽

河南亚伟市政工程有限公司

超高层混凝土桁架—核心筒结构施工技术研究

陈 娜 姜开丽

河南亚伟市政工程有限公司

随着建筑技术的迅速发展，超高层建筑如雨后春笋般在各大中城市出现。人民对超高层建筑的要求也越来越高，利用有限的土地和规划高度，建设更多楼层、更大净高的矛盾也越来越突出。在这样严峻的形式下，单纯的框架结构或者框筒结构已经不能适应超高层结构的要求。而此时超高层混凝土框架-核心筒结构体系应运而生，越来越得到人们的亲睐。混凝土框架-核心筒结构体系属于钢与混凝土组合结构体系，充分利用钢结构和钢筋混凝土结构的各自优势，将超高层建筑结构体系提升到一个新的高度，所以此种结构体系越来越多的运用到超高层建筑当中。

超高层建筑；混凝土桁架—核心筒结构

一、工程概况

某广场地处繁华地带，是集商业、办公、酒店式公寓等多项功能的建筑复合体，地下5层、地上42层（以及出屋面水箱间、构架等），主楼地上1层至6层为商业、餐饮；7层至14层、16层至23层用于办公。地下5层主要用于机械式停车及设备机房，高度20.2m。屋面上有钢构架围护造型。裙房地上6层（局部7层），裙房屋顶标高为40.700m。本工程采用框架-核心筒结构，在地面以上主楼、裙房之间设置缝宽200mm 的抗震缝。

拟建的工程场地地形平坦，为人工开挖的基坑。场区地貌形态类型单一，岩石种类单一，岩脉发育，岩体强度较高；场区赋存地下水，主要为基岩裂隙水，根据水质分析结果判定，在强透水层和干湿交替的条件下，按最不利因素考虑，拟建场区地下水对混凝土无腐蚀性，对钢筋混凝土中的钢筋具有弱腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀性。工程建筑场地±0.000m 相当于绝对标高5.500m 。主楼采用筏板基础，基础底板厚度为2400mm，裙房及外围地下室也采用筏板基础，底板厚为1200mm。另设抗浮锚杆，锚杆孔直径为180mm，锚杆孔中距为2m，长度为3.75m。基础底板混凝土强度等级为C35，抗渗等级为1.0 MPa，添加混凝土微膨胀剂。底板混凝土强度拟采用R60强度，按C40计算。在主楼与裙房之间设置沉降后浇带，地下室同时设置温度后浇带。地下室外墙采用现浇钢筋混凝土， 墙厚为400mm一600mm一800mm，混凝土强度等级为C35，抗渗等级为1.2MPa～0.8MPa，添加混凝土微膨胀剂。

二、超高层混凝土桁架—核心筒结构施工工艺

1、设计基本参数

结构分析基本参数为基本风压：0.7 kN/m （主楼，100年一遇考虑）、0.6kN/m （裙房，50年一遇考虑），地面粗糙度：B类，特征周期：0.4s，地震荷载：6度（0.05） ；场地类别：II类；地震分组：二组；抗震等级：框架2级（裙房及主楼地下2层～地下5层为3级），简体2级（主楼地下2层～地下5层为3级），主楼加强层及上下各1层框架、核心筒取1级；结构阻尼比：取0.04。 本工程主楼标准层建筑宽27.5m、内筒宽9.5m、长31.5m，外柱至内筒最远距离12.8m、最近8.8m。采用型钢混凝土框架，钢筋混凝土简体结构，即：主塔采用混凝土简体（考虑构造及延性在角部等内置H型钢骨，不参与计算），十字形钢管混凝土芯柱，型钢混凝土梁（办公部分次梁采用混凝土梁）。工程高宽比 H =6.6＜7，内筒宽为总高的1/19。内筒高宽比远远小于规范建议1/12，是本工程的最大特点。为此综合分析了不设加强层、设加强层（伸臂桁架方案）、设加强层（刚性墙方案）等几种方案，分析计算表明需设置加强层以提高整体刚度。

2、主楼-7.100m以下结构施工

本部分采用正常施工工艺，顺序如下：绑扎底板钢筋→安放型钢柱预埋件→浇筑底板混凝土→安装型巨柱→型钢柱柱脚灌浆→混凝土结构施工。

3、主楼结构施工

（1）混凝土结构。地下1层混凝土结构施工（上部钢结构吊装期间）→地上1层混凝土结构施工（上部钢结构吊装期间）→核心筒内爬模架安装→地上4层外框混凝土楼板施工（压型钢板铺设后）→地上3层外框混凝土楼板施工。

（2）钢结构。核心筒第1节（-7.100～4.100m）型钢柱吊装→核心筒4.100m处临时支撑梁安装→外框第2，3节型钢柱吊装→核心筒型钢柱与外框第3节型钢柱临时支撑梁安装→核心筒第2节型钢柱安装（4.100～19.200m）→核心筒2～4层临时支撑梁安装→外框第4节型钢柱吊装→核心筒型钢柱与外框第4节型钢柱临时支撑梁安装→外框3，4层压型钢板铺设。

4、核心筒及外框附加支撑钢梁的布置

原设计方案中核心筒剪力墙内只有局部有钢骨混凝土连梁，且未与钢结构柱连接成整体，由于钢结构需要超前施工，为保证4层以下钢结构在核心筒混凝土结构施工完成前的整体稳定性和安全性，在2～4层结构标高下155mm处的核心筒墙体内均增加了钢梁支撑；外框部分也增加临时拉接钢梁。核心筒内的附加钢梁在施工过程中不需拆除，与核心筒混凝土结构浇筑在一起，共同受力；外框临时拉接钢梁在混凝土结构施工至该层时拆除。

5、核心筒内附加支撑柱

原设计图纸中，在核心筒周边剪力墙中设有型钢柱，但在核心筒内井字形剪力墙处没有设计型钢柱，新的方案在核心筒内侧井字形剪力墙交界处设置了4根型钢柱为核心筒内部的附加钢梁提供支座。

6、防止支撑钢梁变形过大的技术措施

原设计方案中外框部分的钢梁连接在核心筒剪力墙的预埋件上。增加支撑钢梁后，外框部分的钢梁通过钢牛腿连接在附加钢梁上，从而造成支撑钢梁单侧受力，形成附加弯矩。为防止支撑钢梁变形过大，造成外框结构钢梁移位下沉，在支撑钢梁内侧增加拉接钢筋，焊接在核心筒墙体钢筋上，并通过花篮螺栓施加预应力。测量人员对已安装好的钢梁进行监测，对变形数据做好记录，把变形控制在规范允许范围内。该施工工艺增加了大量临时支撑钢梁、钢柱，但原设计方案中未考虑新加构件对梁、柱、墙体钢筋绑扎的影响，因此需要对一些重要施工节点的做法进行细化。

三、结束语

综上所述，对于目前世界上处于快速发展的复杂工程项目（超高、超大跨度、超大体量），常规结构设计方法的运用存在着较大的局限性。由于结构自身的超级尺寸和复杂多变的结构形式，使复杂结构在建造过程中对各种误差、变形控制的要求更加严格。因此施工过程应严格按照工程案例具体情况，规范施工工艺，提供施工技术水平，这些都是工程分析研究中倍受关注的重点。

［1］王成洋.珠江新城超高层钢管混凝土框架—核心筒结构施工技术的研究与应用［D］. 安徽理工大学，2013