超高层立面支撑整体施工技术研究以埃及CBD 标志塔项目为例

梁广都 黄靓 周克 王宏峰 阮蒙

0 引言

核心筒间立面支撑作为结构的主要受力杆件，提高了结构的刚度和核心筒整体受力性能，同时增加了项目的建筑美感，需要随核心筒结构一起施工，而且结构周边无施工作业平台，核心筒立面无通道口，需要研究一种保证立面支撑，能够及时安装且操作安全的施工方法。

1 项目概述

埃及新行政首都CBD 项目A01 标段ICONIC TOWER 工程，位于埃及新首都中心城区，由塔楼和裙房组成，建筑面积246 000m，是一座集办公、酒店、商业、观光等多种功能为一体的超高层项目。地下2 层，地上79 层，建筑最高高度385.8m，建成后将是非洲第一高楼。

本工程结构体系为框架-核心筒结构体系，外部为钢框架，内部为钢筋混凝土核心筒。酒店区域核心筒分为两个子核心筒，钢结构立面支撑位于两个子核心筒之间，楼层位置位于L52～L74，核心筒两侧各有一个，增加结构整体的刚度。结构楼层标准层高为4.2m，钢结构立面支撑每三层设置一道，共八道，效果图如图1～图3 所示。构件材质为Q355B、Q355B-Z15。

图1 埃及新行政首都CBD标志塔项目效果图图2 立面支撑示意图

图3 立面支撑典型节点

2 立面支撑整体安装方法

由于立面支撑位置无楼板，且作为两个核心筒之间的受力连接构件，立面支撑施工不能落后核心筒太多。参考爬模设计图纸，立面支撑利用爬模及爬模下部吊挂架进行安装，施工工艺流程如图4 所示。

图4 施工工艺流程

2.1 整体施工平台、下挂架与立面支撑位置校核

立面支撑具备安装条件后立即安装，需要在整体施工平台的外防护格栅上开洞，影响爬模使用的安全；如果立面支撑从结构上部向下进行安装，会破坏爬模的立面效果及爬模整体性，影响爬模体系安全；如果立面支撑完全利用爬模下部下挂架安装，两个子核心筒结构将会有6 层结构处于无立面支撑拉结状态，叠加三个动臂塔吊对核心筒产生不利荷载，影响结构安全，结构相对位置如图5 所示。

图5 整体施工平台、下挂架与立面支撑位置关系

通过方案比对，最终确定如下安装思路：爬模爬升完成后，利用下挂架和吊笼进行安装，如图6所示。此方案优劣分析如下：

图6 立面支撑吊装立面图

优势：（1）立面支撑可带吊笼一起吊装；

（2）不用在爬模上开洞，保证爬模体系安全；

（3）不影响整体施工平台的爬升。

劣势：下挂架总长度达到18.3m，需要增加下挂架截面，保证下挂架安全，同时增加爬模的承受荷载，影响爬模安全。

2.2 核心筒结构稳定验算

根据2.1 节选定方案，此时结构施工进度状态：结构核心筒施工进度领先外框13 层，领先立面支撑6层。由设计提供的Etabs 模型，采用通用有限元分析软件MidasGen2020海外版，建立施工阶段有限元模型如图7 所示。

图7 施工阶段结构有限元模型

验算结果如表1 所示，结构核心筒施工进度领先外框13 层，领先立面支撑6 层情况下，核心筒受力满足要求。

表1 结构模型验算结果

2.3 下挂架设计与制作

下挂架设计需考虑自身结构稳定及爬模结构的安全，综合考虑采用L70×7 角钢、圆管φ20×1.8、3mm 厚花纹钢板制作下挂架，下挂架通过10#槽钢与爬模进行焊接固定，经验算，下挂架及爬模受力满足要求，验算结果如表2 所示。

表2 下挂架设计验算结果

地面分段将下挂架制作焊接完成，并涂刷油漆。

2.4 下挂架安装

下挂架地面拼装为整体后吊装，槽钢与爬模下部槽钢焊接到一起，吊装到位后利用手拉葫芦倒钩，安装到位后与爬模上槽钢焊接固定。下挂架安装完成后，采用φ17.5 钢丝绳将下挂架底部与爬模相连接，用作下挂架的保险绳和防晃动固定措施，如图8 所示。

图8 下挂架第一段安装到位

2.5 立面支撑预埋件安装

立面支撑埋件用于立面支撑上下道之间节点连接，设置双抗剪键。立面支撑埋件锚筋上有小钢筋笼，围绕埋件周围有大的钢筋笼，如图9 所示。

图9 立面支撑埋件与钢筋模型示意图

立面支撑预埋件安装工艺流程如下：（1）土建核心筒竖向钢筋绑扎完成后，根据埋件位置焊接横向定位钢筋；（2）埋件与相连接锚筋地面绑扎/焊接到一起后，将埋件吊装到位。根据轴线位置，调整平面内位置；（3）定位完成后将埋件与横向钢筋焊接固定；（4）混凝土浇筑完成后，根据测量放线在埋件上焊接支撑定位钢板，如图10 所示。

图10 埋件定位钢板示意图

2.6 立面支撑拼装

利用立面支撑预埋件复测坐标值结合立面支撑设计图纸，进行立面支撑四个地面控制点的放样，利用控制点做拼装控制线。立面支撑地面拼装焊接过程中，利用控制线保证立面支撑的拼装精度和焊接变形，构件焊接完成后超过控制线部分提前割除，保证吊装效率。

拼装胎架采用10#槽钢打包架制作，如图11、图12 所示：

图11 拼装胎架设计图

图12 立面支撑拼装示意图

2.7 立面支撑吊装

立面支撑地面拼装完成后，对拼装焊缝探伤并割除临时安装用耳板，打磨补漆后进行吊装，在立面支撑上部节点位置焊接吊装吊耳，如图13 所示。

图13 立面支撑吊装图

立面支撑节点采用下挂架和吊笼进行安装/焊接，人员通过下挂架下到安装位置，通过吊笼进行安装及焊接，如图14所示。

图14 安装/焊接吊笼示意图

3 结论

通过TEKLA 和REVIT 软件建立整体施工平台、立面支撑、下挂架之间模型，将三者进行融合检查，根据三者之间的关系，并对两个子核心筒最大允许领先立面支撑楼层数验算、整体施工平台承受下挂架荷载验算、下挂架自身稳定验算等确定最佳施工方案。

钢结构立面支撑埋件位置混凝土浇筑完成后，根据埋件实际位置复测数据，对立面支撑地面进行整体拼装，保证拼装单元顺利就位。

将立面支撑的施工用下挂架安装在整体施工平台上，一方面可以利用整体施工平台完成爬升，从而避免技术措施材料的不断安拆，保证施工进度和施工安全；另一方面保证了立面支撑的及时安装和焊接，保证了核心筒的结构安全。

通过地面整体拼装，避免人员高空安装、焊接、涂刷油漆的安全隐患，提高施工效率。使用“地面整体拼装，精确定位吊装”的方法能确保安装精度、提高施工质量、缩短工期、降低建造成本。