大型钢结构工程核心筒劲性结构施工技术——以张江中区单元58-01地块项目为例

吴 鹏

(上海建工一建集团有限公司，上海 200120)

1 工程概况

上海市张江中区58-01地块1#办公塔楼地下4层地上 59层，结构标高-19.6～319 m，结构体系采用钢筋混凝土核心筒+外框劲性柱+钢筋桁架楼承板结构体系，钢结构主要包括核心筒内的钢骨柱、外框劲性钢柱、外框钢梁以及环带桁架层。2#文化楼地下1层地上3层，结构标高-8.0～23.1 m，结构形式采用框架结构形式，钢结构主要包括劲性钢柱和钢梁。3#商业楼地下1层地上4层，结构标高-8.0～22.9 m，结构形式采用框架结构形式，钢结构主要包括劲性钢柱和钢梁。劲性钢柱采用 H 型钢柱，截面尺寸为 H460×460×25×25。地下室钢结构材质为 Q355B。4#酒店为地下1层至25层，结构标高-8.0～95.1 m，结构形式采用钢筋混凝土核心筒+外框钢框架结构体系，钢结构主要包括外框钢柱及外框钢梁。钢结构总体量为 3.22万t。

图1 58-01地块项目效果图

2 核心筒劲性柱施工技术

2.1 核心筒劲性钢柱分段

1)在进行每节钢柱分段时，每节柱重量应控制在塔吊的起重性能之内，分段位置还应该满足设计要求，并最大限度考虑现场安装和焊接方便，此外还应兼顾吊装过程中的稳定问题。

2)核心筒劲性柱计划2 层一节进行分段。核心筒劲性柱从结构外堆场起吊到进行钢结构吊装，吊装半径最大 39 m。最重构件截面 H600×350×60×70，柱高度12 m，最大吊装重量 8.64 t；该工况下 ZSL760 动臂式塔吊性能为：40 m 主臂,R=40 m/Q=17.5 t，满足吊装需求。

2.2 外框劲性钢柱分段

塔楼外框劲性钢柱分段情况如下。

1)1F～10F，因外框钢柱尤其是外框角柱(双 H 组合钢柱)截面较大为 2H700×1 000×70×70，外框柱采取 1 层一节进行分段，共10段。

2)11F～ROOF，外框柱采取2层一节进行分段，共25段。

外框钢柱最重构件为1F～3F的外框角柱(双 H 组合钢柱)，截面为 2H700×1 000×70×70，柱高度7 m，吊装重量28.2 t；计划采用 200 t 汽车吊在±0.000底板进行吊装。该工况下性能为：200 t 汽车吊，22.5 m 主臂，R=16 m/Q=36.5 t，满足吊装需求。外框边柱截面为 H600×1 000×70×70，柱高度 7 m，吊装重量11.34 t；采用ZSL 塔吊进行吊装，吊装半径26 m；该工况下ZSL760动臂式塔吊性能为：40 m 主臂，R=26 m/Q=28 t，满足吊装需求。

4F～10F的外框钢柱最大截面为外框角柱(双H组合钢柱)，截面为 2H700×800×60×60，柱高度 4.5 m，吊装重量 13.6 t，采用 ZSL 塔吊进行吊装，吊装半径 31 m；该工况下 ZSL760 动臂式塔吊性能为：40 m 主臂，R=31 m/Q=22 t，满足吊装需求。

11F～ROOF，外框角柱(双 H 组合钢柱)分叉为两根 H 钢柱，外框劲性柱分段为2层一节，最大分段长度 9 m，最大分段重量 12.3 t。该工况下 ZSL760 动臂式塔吊性能为：40 m 主臂，R=31 m/Q=22 t，满足吊装需求。

2.3 核心筒劲性钢柱安装技术

核心筒劲性柱安装流程如图2所示。

图2 核心筒劲性柱安装流程图

1)1F～4F核心筒劲性柱通过2台130 t汽车吊停在栈桥上进行吊装。5F～ROOF核心筒劲性柱的吊装通过2台ZSL760塔吊在各自工作范围内进行吊装。

2)核心筒结构进场后按照各阶段施工平面布置图中的位置卸车、堆场，由于现场施工条件限制，构件需堆放在场外，吊装前驳运至场内放置于首层底板。

3)钢柱起板时，钢柱两端设置4 块连接耳板，耳板上除了对接孔外，各开一个吊装孔，耳板在加工厂制作焊接。钢柱起板时，采用一根钢丝绳做二串通后两点起吊，起吊采用旋转回直法，避免根部拖曳。

4)先在下节柱顶放样钢柱对接十字轴线，核心筒结构柱吊至安装位置，缓慢下落与地下室冒头的钢柱对接，边吊边校，用临时螺栓连接耳板固定。每完成一节钢柱施工后，应进行各钢柱柱顶标高测量，防止各种因素产生的标高累计偏差。

2.4 核心筒斜收分安装方案

1)核心筒斜收分施工方案为：核心筒完成 44 框剪力墙、斜墙部分局部楼板施工后，钢平台下面3个内筒架各自在南侧分隔处分离，沿斜墙一侧的内筒架将在做好临时拉结、保证内筒架稳定安全的前提下停留在核心筒内侧，其余部分随整体钢平台继续顶升施工。在做核心筒斜墙时，斜墙区域的楼板应同时做好，并且利用局部混凝土楼板、内筒架、外挂脚手架等搭设操作脚手架和排架，停留在核心筒斜墙一侧的内筒架需要做临时拉结和支撑。

2)在核心筒完成50 框剪力墙施工后做好斜墙区域内筒架的安全防护设施，完成 52 框剪力墙后做好斜墙区域的外挂脚手架、顶升导轨位移和吊装，恢复钢平台的所有临边防护设施。

3)南侧斜剪力墙内包括4 根钢骨，柱号：GZA-1，规格为 H200×200×8×16，钢柱1层一节分段长度为4.5 m，分段重量为0.8 t。南侧斜墙从45层(标高：221.400)起开始向内倾斜此时距K轴 4 200 mm，至 50 层(标高246.900)完成倾斜，此时距K轴 1 350 mm恢复竖直向上发展。钢骨柱倾斜角度为84°。核心筒南区收分区域平面、立面如图3～4所示。

图3 核心筒南区收分区域平面图

图4 核心筒南区收分区域立面图

施工流程如图5～8。

图5 顶升阶段一

1)核心筒完成44框剪力墙、斜墙部分局部楼板施工后，钢平台下面三个内筒架各自在2 850 mm分隔处分离，沿斜墙一侧的内筒架将在做好临时拉结、保证内筒架稳定安全的前提下停留在核心筒内侧，其余部分随整体钢平台继续顶升施工。

图6 顶升阶段二

图7 顶升阶段三

图8 顶升阶段四

2)南侧核心筒钢平台分隔区域内搭设脚手架，施工斜墙劲性钢柱，吊装时钢柱就位后安装柱底连接板，柱定吊点转换为 3T 手拉葫芦，手拉葫芦固定于钢平台顶部横梁。

3)钢柱焊接完成后开始绑扎钢筋因钢柱截面较小，长度较长，钢筋绑扎阶段易外部受扰动，进而影响钢柱安装精度。因此，将采用柱顶手拉葫芦调节钢柱定位，主要控制保持钢柱翼缘与内测斜模板间距为150 mm。

4)依次搭接向上施工，南侧钢平台外挂脚手向内滑移。

2.5 安装注意事项

1)劲性钢柱的安装采取边吊边校的方法，操作人员应有具体的测校记录。当达到要求后，应即刻拧紧定位安装螺栓，并进行焊接施工。因钢柱截面较小，二氧化碳气体保护焊预计消耗焊丝1.1 kg，按一盘焊丝12.5 kg熟练焊工施工5 h计算，此H型柱对称焊接 2 人仅焊接耗时约为 20 min,因此，此钢柱柱底临时连接完成后转换吊点，然后立即完成焊接施工，减少钢柱吊点对钢平台扰动。

2)后续的钢筋混凝土在施工方法上应尽量避免产生对劲性钢结构安装质量有影响的操作和环节。

3)核心筒劲性结构安装利用土建脚手架作为操作平台，原则上不再搭设临时操作台，以避免和土建脚手架的冲突。

4 结束语

本文重点介绍了张江中区单元58-01地块项目钢结构工程核心筒劲性结构施工新技术、新方法，对核心筒劲性钢柱分段、外框劲性钢柱分段、核心筒劲性柱安装工艺、核心筒斜收分施工新技术、核心筒分阶段顶升技术进行了实践性应用与工程总结。整体技术方案经过专家认证，可行有效，对解决国内外核心筒钢结构工程劲性结构施工具有显著的借鉴作用。

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