超高层建筑混凝土结构深化设计探讨

袁 渊 阮 浩 章忠钦

(中建三局集团有限公司设计事业部，湖北 武汉 430000)

超高层建筑混凝土结构深化设计探讨

袁 渊 阮 浩 章忠钦

(中建三局集团有限公司设计事业部，湖北 武汉 430000)

基于武汉绿地中心项目混凝土结构深化设计经验，对底板钢筋排布、劲性结构钢筋、结构综合预留预埋等超高层建筑混凝土结构深化设计常见的内容及要点进行了总结，并针对超高层建筑混凝土结构深化设计的不足提出了改进措施，以供国内同类型项目借鉴和参考。

超高层建筑，混凝土结构，深化设计

目前国内所有在建的400 m以上的超高层，除钢结构部分外，常规的混凝土结构施工组织亦不能满足项目的需求，需增加混凝土部分深化设计。本文基于武汉绿地中心项目混凝土结构深化设计经验，对超高层建筑混凝土结构深化设计常见的内容及要点进行了总结，以期供国内同类型项目参考。

1 项目基本情况

武汉绿地中心项目施工范围包括主塔楼、商业副楼及地下室。主塔楼建筑高度636 m，共120层，主体结构形式为劲性核心筒+劲性外框巨柱+伸臂桁架+环带桁架，楼板采用压型钢板和钢筋桁架楼承板。商业副楼由一栋31层SOHO楼、一栋39层办公楼和一栋地上8层、地下5层的裙楼组成，结构形式为核心筒+框剪，部分剪力墙、柱、梁内置型钢，局部采用预应力梁。

2 混凝土结构深化设计内容和要点

此部分将重点阐述超高层建筑混凝土工程底板钢筋排布深化、劲性结构钢筋深化、结构综合预留预埋深化的深化设计内容及要点。

2.1 底板钢筋排布深化

武汉绿地中心项目底板最大厚度达5 m，从上至下共14层受力钢筋，钢筋规格为三级钢，钢筋最大直径达50 mm。传统钢筋施工模式无法满足现场要求，必须通过实测实量+三维建模等方式，出具底板钢筋排布深化图，解决施工过程中可能出现的问题。底板钢筋排布在此项目中深化设计包含如下内容。

2.1.1 底板基坑标高深化

深化原则：尽量减少底板钢筋加工、绑扎难度，底板标高应尽可能保持一致，减少变标高面。深化要点：底板标高相近处(如施工电梯基坑、集水井、承台等)，是否可调整为同一标高。

2.1.2 底板钢筋定位

深化原则：清晰、准确表现底板各层钢筋位置关系，需采取总体尺寸参考施工图、局部尺寸实测实量的方式，绘制各标高钢筋剖面分布图，并对每层钢筋进行统一编号，明确规格。深化要点：1)各层钢筋位置关系是否清晰，编号是否齐全(尤其是变标高处、加强处等特殊节点)；2)基坑尺寸是否经过现场实测实量，尤其是基坑、承台等钢筋密集处，基坑的坡度、标高、尺寸是否精准；3)是否明确底板钢筋绑扎分段及顺序，尽可能减小累积误差；4)是否预先标注钢筋连接接头类型、定位等，现场是否具备弯折大直径钢筋拧入套筒的操作空间。

2.1.3 节点详图

深化原则：底板节点详图数量多，且部分节点详图有搭接，需核对详图是否齐全、搭接处是否有解决措施。深化要点：1)是否标注所有节点详图(桩头与底板连接构造、型钢柱脚与底板连接构造、变板厚节点、井坑节点、坑中坑配筋详图、格构柱节点、降水井节点、后浇带节点等)；2)是否存在节点详图搭接情况，搭接处处理方案是否明确，是否可进一步优化；3)是否说明各节点构件安装与钢筋绑扎先后顺序等(如型钢柱脚考虑固定、上部锚栓连接等要求，通常按部分支架钢筋绑扎→型钢柱脚固定→其余钢筋绑扎的顺序安装)；4)钢筋支架规格尺寸、与底板钢筋位置关系、连接节点、安装顺序是否明确，是否有计算书等。

2.2 劲性结构钢筋深化

超高层建筑通常在核心筒、外框巨柱、桁架层等混凝土结构中内置钢板墙、钢骨等劲性构件，易与混凝土结构中的钢筋发生冲突，必须在深化设计阶段协调解决。劲性结构钢筋深化通常需根据原施工图和钢结构单位提供的深化图，核对钢筋冲突情况并提出解决方案，绘制钢筋深化图。劲性结构钢筋深化设计内容及要点如下。

2.2.1 碰撞检查

深化原则：钢筋是否与钢结构产生碰撞；发生碰撞时，是否采用钢筋移位、钢板开孔、焊接、接驳器、搭接板等方式调整(从施工便捷角度考虑，优先度从高到低)。深化要点：1)以单个钢结构构件为基准，逐一核对与之相交的钢筋节点(如梁柱、梁与核心筒交叉节点等)，是否存在碰撞并得到解决；2)针对全部碰撞点(尤其是加劲板、搭接板等钢结构深化过程中新增部件)，是否提出处理措施；3)处理措施是否最优。

2.2.2 钢筋移位

深化原则：当钢筋与钢结构位置冲突时，对于部分具有调整空间的钢筋(通常为梁、柱截面位置居中的钢筋等)，在不影响结构安全的情况下，可适当移位。深化要点：1)钢筋移位是否优先采用；2)钢筋移位后是否对钢筋混凝土构件受力造成较大削减(如梁、柱钢筋有效高度、宽度减小等)；3)下层钢筋是否需提前偏移；4)现场弯折是否可操作(一般直径大于22 mm，现场不易弯折)；5)纵筋移位后箍筋、拉筋布置是否需配合调整。

2.2.3 开孔处理

深化原则：在钢构件的非关键部位或具有一定安全保证的部位，经设计同意，在工厂加工阶段，可适当开孔供钢筋穿过。

深化要点：1)开孔位置、开孔率是否满足规范和设计要求(通常避开钢梁翼缘、钢构边缘，设置于受力较小区域；尽可能梅花状开孔)；2)多根钢筋穿过时，开孔尺寸是否足够(需考虑现场安装误差、焊接变形等因素，通常单筋开孔孔径超过钢筋直径5 mm～8 mm为宜)；3)多根钢筋可开长圆孔(需注意多根钢筋在开孔处的位置关系)；4)开孔孔径过大时，是否需要采取补强措施。

2.2.4 接驳器处理

深化原则：对于部分不可开孔区域，或开孔不便(如板厚过大)时，可焊接钢筋接驳器。

深化要点：1)钢筋接驳器规格型号及焊接要求；2)焊接位置应避开对焊接残余应力、变形敏感区域(如钢结构翼缘、已有焊缝处等)；3)同一部位或区域焊接多个接驳器时，需明确是否采取加强措施；4)现场钢筋拧入接驳器是否可操作，尤其是带弯折的钢筋等；5)接驳器是否定位准确(加工定位，尤其是产生钢结构安装变形后的定位)。

2.2.5 焊接处理

深化原则：对于部分非主要受力钢筋(如构造筋、拉钩、箍筋等)，且与钢构件连接部位对焊接不敏感时，可直接现场将钢筋焊接于钢构件表面。

深化要点：1)焊接位置是否合理；2)钢筋焊接长度、焊脚高度能否满足设计要求；3)需焊接钢筋数量多时，钢筋端部排布空间是否足够。

2.2.6 搭接板处理

深化原则：当钢构件表面不可直接焊接钢筋时(如钢筋端部排布不便)，可在钢构件工厂加工时，焊接一块或多块、水平或竖向的搭接板，用于连接钢筋。

深化要点：1)搭接板规格、材质是否明确，焊缝是否满足连接强度要求，是否需要补充加劲板；2)布置搭接板时，搭接板尺寸是否满足钢筋排布、焊接长度(单面10d、双面5d)要求；3)搭接板方向是否最优(水平或竖向，尽量减少搭接板对其他钢筋的影响)；4)增加搭接板是否产生与其他钢筋的冲突；5)多层搭接板间距能否满足钢筋施焊空间、混凝土流淌要求等；6)搭接板标高控制是否准确，应确保焊接时与待焊钢筋紧密贴合，并尽可能于搭接板上表面焊接。

2.2.7 现场施工要求

深化原则：钢筋与钢结构碰撞节点除按以上方式进行处理外，现场施工通常还需明确其他配套施工要求，如钢筋与钢结构安装顺序、箍筋穿孔搭接方案等。

深化要点：1)针对部分复杂节点，是否注明现场钢筋绑扎与钢结构安装步骤；2)箍筋穿孔搭接方案(箍筋穿孔搭接位置需具备操作空间)。

2.3 结构综合预留预埋深化

超高层建筑一次结构有预留预埋要求的专业众多，而各专业的预留预埋各自实施，易产生大量碰撞或干扰，因此需协调各专业绘制结构综合预留预埋深化图。

结构综合预留预埋深化可分为本体类(如机电洞口、钢结构埋件、楼承板埋件、幕墙埋件、楼板钢筋预留等)和措施类(如模架承力件预埋孔、模板对拉螺杆预留孔、塔吊埋件、施工电梯埋件等)。结构综合预留预埋深化设计内容及要点如下。

2.3.1 深化图纸说明

深化原则及要点：1)是否包括全部本体类和措施类分项所需的预留预埋；2)各本体、措施类分项预留预埋的分布范围、构件规格是否明确(如埋件尺寸、布置楼层、位置等)；3)各本体、措施类分项预留预埋的碰撞处理原则是否明确。

2.3.2 预留预埋综合图

深化原则：获取各本体、措施类分项预留预埋初版图后，需统一汇总至同一底图中，形成综合图，核对各分项是否碰撞，并按深化图纸说明中的原则进行统一调整，直至互不影响。

深化要点：各本体、措施类分项预留预埋构件是否齐全、位置清晰且互不影响。

2.3.3 各分项预留预埋终版图

深化原则：形成综合图后，需从中抽取各本体、措施类分项的预留预埋图，并核对是否仍可满足各分项的预留预埋需求，且形成终版图。

深化要点：1)各本体、措施类分项预留预埋是否能满足各自要求；2)各本体、措施类分项存在共用情况时，是否注明相应范围、原则等。

2.3.4 竖向结构预留水平结构钢筋深化图

深化原则：准确指导水平结构钢筋预留预埋，同时考虑与施工措施分项适应性、楼板后期钢筋搭接等因素。

深化要点：1)预留钢筋水平、竖向定位；2)端部固定方式；3)与楼承板铺板方向、上下弦钢筋间距模数的对应；4)预留钢筋与钢筋桁架楼承板桁架钢筋规格不一致时，采取的措施是否合理(如等强代换原则等)；5)长期放置的防锈措施；6)预埋深度不足情况下的处理；7)与各预埋件位置冲突时的处理节点。

3 超高层建筑混凝土结构深化设计的思考

3.1 现状及不足

对于一般的建筑项目，因结构形式简单、各专业间协调量小，以上弊端的后果不大且不明显；但对超高层建筑而言，其结构形式多样、专业接口众多、施工措施复杂，以上弊端会严重放大，产生一些各方始料未及的问题，对现场进度、成本、质量等造成极大影响。

3.2 解决思路

面对超高层建筑混凝土结构深化设计的现状和困境，首先是加强项目各方对混凝土结构深化设计的认识，需各方细致分析现场问题产生的根本原因，重视混凝土结构深化设计的作用和意义；其次需业主方重视混凝土结构深化设计，明确设计院、总包方、分包方的责任；最后承包商应组建一支混凝土结构专业深化设计团队，提高现场混凝土结构深化设计水平，提前解决现场可能出现的问题，促进工程顺利实施。

Discussion on the design development of concrete structures in supervision high-rise buildings

Yuan Yuan Ruan Hao Zhang Zhongqin

(ChinaConstructionThirdEngineeringBureauCo.,LtdDesignDivision,Wuhan430000,China)

Based on the design development experience for the concrete structure of Wuhan Greenland Center, the paper sums up the common contents for the design development of supervision high-rise building concrete structure including the layout of bottom reinforcement, steel and reinforced concrete, structural comprehensive preset and embed, and points out the improvement measures for the weakness in the design development of supervision high-rise building concrete structure, so as to provide some reference for similar projects in China.

super-high-rise building, concrete structure, design development

1009-6825(2015)28-0034-02

2015-07-26

袁 渊(1987- )，男，高级工程师； 阮 浩(1989- )，男，工程师； 章忠钦(1989- )，男，工程师

TU973

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