G60科创云廊超大型网壳结构施工的研究与应用以G60科创云廊一期为例

杨春

随着我国社会经济与施工技术的不断发展，各类新的结构体系不断涌现，例如大跨空间结构、超高空异型结构、现代复杂综合体建筑群等，从而也增加了施工的难度、非常规的施工工艺的创新举措等，而上海G60科创云廊项目就是在如此背景下诞生，该工程结合了大跨、多跨连续、异型多曲、高空悬挑、新材料新工艺等特点的新型结构，与之相对应的施工技术同样应用了大量创新技术，该工程应用了建筑业十大新技术之一的液压同步提升技术，创新性地应用了装配式构造的贝雷架、格构体系等措施，也应用了散装、分块单元吊装、分区分块卸载的施工工艺，为宏伟的G60科创云廊建筑提供了有利的施工技术支撑，并为今后高空大跨异型结构的施工积累了宝贵的施工经验[1]。

1.工程概况

上海G60科创云廊项目位于上海市漕河泾开发区，占地82 万m2，规划面积86 万m2，由国际著名建筑师拉斐尔·维诺里操刀设计，1.5km 的城市产业长廊堪称“世界之最”。项目包括22 幢80m 高的建筑，上覆盖面积达15 万m2，总重7000t 的全球最大铝合金屋盖，获称“拉斐尔云廊”。本工程一期工程共计10幢楼。

2.工程技术难题

2.1 安全风险大

楼顶区域14293m2，其余58997m2均为悬空区域，悬空施工区域占整体施工面积的80%，安全风险极大，施工要充分考虑作业安全。

2.2 跨度大、高度高、结构异形多曲

本工程网壳面积近8 万m2，连续10 个大跨，单个跨度最大109m，网壳结构轻巧，网壳厚度薄，只有550mm。整体形态为9 个波谷和12 个波峰组成的异形多曲，且不规则，常规施工工艺无法实施。

2.3 新型铝合金材料的应用

本工程网壳结构采用新型铝合金材料，牌号为6061-T6。该材料自重为钢结构的三分之一，强度为200MPa，仅等同于Q235 钢材，且弹性模量仅为钢结构的三分之一，因此钢结构成熟的施工工艺无法应用在铝结构，铝合金结构的施工技术尚需进一步积累经验。

2.4 多重条件约束施工技术

本工程网壳施工前，土建主楼、裙房、高低连廊、中庭结构、幕墙等均已施工完成，即网壳施工时已处于在既有建筑上进行施工，地面有地下室顶板、不规则的两层、三层裙房以及大跨空间裙房等复杂条件之下。此外本工程因存在大量悬空安装区域，在主体结构未形成整体受力之前，大部分结构重量需传递至土建主体结构，包括大量的措施荷载，而主体结构设计时未考虑施工荷载，因此传统的施工工艺在本工程受到很大的局限和制约。

3.工程总体施工路线的技术创新

本工程具有连续多跨大跨、异型多曲、超高空悬挑、新材料应用等多重技术难点，且现场的施工条件同样存在诸多制约因素，造就了世界级的施工难度。本工程在施工前历经5 次施工专项方案论证会，邀请了国内知名施工技术方向的专家进行了多轮研究分析，最终形成如下总体技术路线。

（1）创新性提出了单层网壳高空分区施工技术路线。根据网壳结构的特点，以及与土建结构、高低连廊的位置关系进行了划分，共分为4 类区域27 个分区，分别为塔楼顶部范围的T 区域、塔楼之间的提升P 区域、两排楼之间的高空散装S 区域以及钢结构高连廊K 区域，具体布置如图1 所示。

图1 单层网壳高空分区划分法

（2）根据结构特点及区分划分，提出了多种施工工艺综合实施的新型思路，主要工艺如下：散件吊装工艺，主要应用于T 区域；地面拼装高空吊装工艺，主要应用于K 区域；地面拼装同步液压提升工艺，主要应用于P 区域；分片桁架式吊装工艺，主要应用于S 区域。利用因地制宜思路，针对不同的施工分区采用不同的施工工艺，实现措施结构施工的合理性和经济性。

（3）网壳主结构的施工工艺则主要采用高空散装工艺、分块单元吊装工艺和分区分块卸载工艺。高空散装工艺主要应用于塔楼顶部T 区域，分块单元吊装工艺主要应用于P 区域、S 区域和K 区域。分区分块卸载技术则通过施工单位与设计院上百次的施工仿真模拟分析后，确定整个单层网壳分四次进行施工卸载。

图2 分区分块卸载划分布置图

（4）基于上述总体施工区域划分、措施施工技术组合、网壳结构施工技术组合，通过分析与研究，最终拟定了科学合理的流水化施工顺序：T5、T6 结构整体完成后卸载P1 区域→T7、T8 结构整体完成后卸载P2 区域→T9、T10 结构整体完成后卸载P3区域→最后是整体卸载拆除。

（5）通过上述总体施工技术路线，利用既有的有限施工条件，综合了各类施工技术，不仅可以有效解决大量悬空区域的施工难题，同样为新型材料铝合金结构的施工提供了有利的操作平台，可有效提高施工精度。

4.大型机械设备的创新技术与仿真模拟分析

为了实现利用高效的吊装施工以及实现施工全覆盖，本工程共计布设了12台机械设备，分别为5 台独立式塔吊、5台附着式塔吊、1 台M380 型行走式塔吊以及1 台450t 履带吊。

4.1 楼顶核心筒布设独立式塔吊的创新技术

为了实现施工全覆盖，同时由于提升工艺的限制，单号楼的塔吊无法采用附着式做法，通过对土建结构以及网壳结构施工工艺的研究，创新性采用了在既有建筑屋顶的核心筒安装独立式塔吊的施工技术，主要思路为将塔吊的落脚点利用4 根井字形箱型钢梁将塔吊反力传递至核心筒剪力墙上，并利用仿真模拟分析软件对该技术构造进行模拟，确定该技术安全可行。

4.2 屋顶和系统独立式塔吊的仿真模拟分析

经模拟分析，箱梁最大应力为221MPa，小于Q345B 钢材设计强度315MPa，最大挠度为18.3mm，折合跨度的1/546，最大应力比为0.73，均满足规范要求，方案可行。

4.3 土建结构的计算分析

对箱梁下部核心筒混凝土结构的校核，其控制荷载组合为：1.2×恒载+1.4×活载，因此基础梁受到最大反力的设计值为：

基础梁通过平面尺寸1100×250 的支墩支承于混凝土核心筒（暗柱、剪力墙）上。炮楼采用C30 混凝土，其中剪力墙配筋少于暗柱，为双排HRB400 钢筋φ10mm@200mm，混凝土承压面积内共计12 根φ10mm 钢筋。受压墙肢厚250mm，受压墙肢高度为4.2m，故墙肢计算高度为：l0=1.25H=5.25m，l0b=21，墙肢轴心受压稳定系数0.72，因此受压墙肢的承载力为：

Nu=2767kN＞1025.6kN，故 核心筒剪力墙的承载力满足规范要求，方案可行。

5.液压同步提升施工创新技术与仿真模拟分析

本工程P区域为悬空跨度最大的区域，综合网壳结构特点需要在P 区域搭设可以拼装网壳的平台，故此区域采用了液压同步提升技术，此技术为建筑业十大新技术之一。本工程P平台共设置有20个提升点，两边塔楼上各分布有4 个，中间6 个提升塔架上各设置有2 个，液压千斤顶采用计算机同步控制技术，可实现智能控制。

经对液压提升进行仿真模拟分析，最大应力比0.73，钢平台最大-289.5MPa，均满足设计要求和规范要求，方案可行。

6.结语

通过对大跨度、超高空的异形多曲铝合金网壳工程的施工技术的研究与分析，综合了多种施工工艺、多种复杂大型机械施工技术等，并应用于G60科创云廊，通过实践证明，该综合施工技术满足合理性和经济性，同时本工程建筑为世界性首创，施工技术应用多样创新措施，产生了良好的经济效益和社会效益，并为今后类似工程提供了宝贵的施工经验。