1、超高層建筑施工中的結構問題周建龍周建龍華東建筑設計研究總院華東建筑設計研究總院 2015年年10月月主要內容p 灌注樁基施工質量灌注樁基施工質量p 基礎厚底板鋼筋施工基礎厚底板鋼筋施工p 鋼板剪力墻鋼板剪力墻p 焊接和螺栓連接焊接和螺栓連接p 豎向變形差異控制豎向變形差異控制p 頂模系統頂模系統p 施工過程驗算施工過程驗算一、一、灌注樁基施工質量灌注樁基施工質量超高層樁超高層樁基施工特點基施工特點1 1）單樁承載力較高；單樁承載力較高；2 2）大多采用后注漿技術，提高單樁承載力，控制樁端沉渣引起）大多采用后注漿技術，提高單樁承載力，控制樁端沉渣引起的變形。的變形。3 3）單樁入土深度長，樁基施

2、工質量控制要求高；）單樁入土深度長，樁基施工質量控制要求高；4 4）單樁承載力往往由樁身強度控制，混凝土強度等級高）單樁承載力往往由樁身強度控制，混凝土強度等級高可能存在的問題可能存在的問題1）樁端沉渣厚度（取芯后原型畢露）；樁端沉渣厚度（取芯后原型畢露）；2 2）樁身混凝土質量；）樁身混凝土質量；1、新技術及新樁型的采用（如根植樁，新技術及新樁型的采用（如根植樁，干法施工，新型注漿手段）干法施工，新型注漿手段）2 2、新型及可靠檢測手段的采用、新型及可靠檢測手段的采用思考思考二、基礎厚底板鋼筋施工二、基礎厚底板鋼筋施工超高層樁基、底板特點超高層樁基、底板特點1）單樁承載力高導致樁身縱向鋼筋單

3、樁承載力高導致樁身縱向鋼筋含鋼率較高，縱含鋼率較高，縱筋密度；筋密度；2 2）為提高地基承載力，往往樁基采）為提高地基承載力，往往樁基采用梅花型布樁用梅花型布樁；鋼筋施工更加困；鋼筋施工更加困難難3 3）基礎底板較厚，基礎底板鋼筋直）基礎底板較厚，基礎底板鋼筋直徑較粗徑較粗。4 4）上部剪力墻鋼筋排列方向有可能）上部剪力墻鋼筋排列方向有可能與底板鋼筋不一致與底板鋼筋不一致基礎底板施工可能存在問題基礎底板施工可能存在問題1）斜平面向布置的豎向結構構件（如斜平面向布置的豎向結構構件（如剪力墻、巨柱）剪力墻、巨柱）縱筋縱筋，柱腳錨栓與柱腳錨栓與基礎底板板面鋼筋的關系；基礎底板板面鋼筋的關系；2 2）

4、鋼筋支架、錨栓支架與基礎底板鋼）鋼筋支架、錨栓支架與基礎底板鋼筋的關系。筋的關系。3）底板板底鋼筋與底板板底鋼筋與樁頂鋼筋樁頂鋼筋相沖突相沖突；底板鋼筋支架底板鋼筋支架柱或鋼板剪力墻支架柱或鋼板剪力墻支架圍護結構預留鋼筋接駁器的連接圍護結構預留鋼筋接駁器的連接三、鋼板剪力墻施工順序三、鋼板剪力墻施工順序鋼板剪力墻施工順序1）鋼板剪力墻分段高度與剪力墻豎向預留鋼筋機械接頭高度關系（一級接頭50%錯開）；2）剪力墻邊緣構件箍筋與墻身栓釘之間的關系（避免箍筋與栓釘平面位置重疊；否則需先施工箍筋，再插入縱筋）；鋼板剪力墻施工順序鋼板剪力墻施工順序鋼板剪力墻施工順序約束邊緣構件豎向鋼筋綁扎約束邊緣構件豎

5、向鋼筋綁扎約束邊緣構件箍筋拉鉤綁扎約束邊緣構件箍筋拉鉤綁扎剪力墻內側豎向鋼筋綁扎剪力墻內側豎向鋼筋綁扎剪力墻內側水平鋼筋綁扎剪力墻內側水平鋼筋綁扎鋼板剪力墻施工順序鋼板剪力墻施工順序鋼板剪力墻施工順序剪力墻中部豎向鋼筋綁扎剪力墻中部豎向鋼筋綁扎剪力墻外側水平鋼筋綁扎剪力墻外側水平鋼筋綁扎剪力墻中部水平鋼筋綁扎剪力墻中部水平鋼筋綁扎剪力墻外側豎向鋼筋綁扎剪力墻外側豎向鋼筋綁扎鋼板剪力墻施工順序鋼板剪力墻施工順序鋼板剪力墻施工順序套剪力墻拉筋套剪力墻拉筋( (剪力墻拉筋施工工序同拉筋與鋼剪力墻拉筋施工工序同拉筋與鋼板的連接方式相關）板的連接方式相關）剪力墻混凝土澆筑剪力墻混凝土澆筑鋼板剪力墻分段鋼

6、板剪力墻分段鋼板剪力鋼板剪力墻分段原則墻分段原則1）保證穿孔箍筋，分段點處的連接板不能阻擋箍筋孔；保證穿孔箍筋，分段點處的連接板不能阻擋箍筋孔；2 2）鋼板墻分段需避開鋼筋接駁器；）鋼板墻分段需避開鋼筋接駁器；3 3）鋼板墻分段位置需避開對拉螺桿；）鋼板墻分段位置需避開對拉螺桿；4 4）須）須考慮現場塔吊的起重量考慮現場塔吊的起重量；5 5）不能和爬升模架桁架結構沖突。不能和爬升模架桁架結構沖突。鋼板墻是從頂模架上方吊入，鋼板墻分段需避鋼板墻是從頂模架上方吊入，鋼板墻分段需避開頂模桁架和頂模架上的滑梁。開頂模桁架和頂模架上的滑梁。6 6）鋼板墻分段需考慮構件運輸和爬升模架所留孔洞。）鋼板墻分段

7、需考慮構件運輸和爬升模架所留孔洞。7 7）鋼板墻分段需）鋼板墻分段需考慮結構受力特點考慮結構受力特點（鋼板主要受力為豎向受壓、抗剪還是伸臂加（鋼板主要受力為豎向受壓、抗剪還是伸臂加強層可能還存在水平向拉應力）；強層可能還存在水平向拉應力）；8 8）鋼板墻分段需考慮）鋼板墻分段需考慮減少焊縫熱影響以及由于鋼板面外剛度較弱引起的焊接變形減少焊縫熱影響以及由于鋼板面外剛度較弱引起的焊接變形。鋼板剪力墻現場連接鋼板剪力墻現場連接鋼板剪力墻現場連接1）焊縫連接；優點：連接強度高；缺點：現場焊接工作量大； 鋼板殘余應力較高； 鋼板焊接變形控制要求高。2）高強螺栓連接；優點：現場焊接工作量小； 鋼板殘余應力

8、較小； 鋼板變形容易控制；缺點：對于較厚鋼板難以達到等強連接； 鋼板加工以及現場安裝精度要求高； 加加勁勁肋肋現現場場拼拼接接焊焊縫縫鋼板組合剪力墻鋼筋裂縫控制鋼板組合剪力墻鋼筋裂縫控制核心筒混凝土鋼板剪力墻裂縫控制措施1）控制設置鋼板墻體長度,優化鋼板墻的布置；2）鋼板、栓釘約束；3）其他約束條件（基礎底板）；4）必要時對鋼板進行預熱4）混凝土配比與養護措施；5）墻體水平鋼筋間距。僅核心筒外墻設置鋼板僅核心筒外墻設置鋼板僅核心筒角部設置鋼板僅核心筒角部設置鋼板優化鋼板墻的布置優化鋼板墻的布置中部螺栓連接角部焊接連接優化鋼板墻連接方式優化鋼板墻連接方式優化鋼板墻連接方式優化鋼板墻連接方式焊接連

9、接焊接連接螺栓連接螺栓連接核心筒鋼板剪力墻的構造拉筋連接方式1）與鋼板邊構造鋼筋網片連接；2）與鋼板采用鋼筋連接器連接；3）約束區鋼板局部開孔穿過；優化鋼板優化鋼板剪力墻鋼筋構造剪力墻鋼筋構造巨柱配筋方式巨柱配筋方式鋼板混凝土剪力墻配筋方式鋼板混凝土剪力墻配筋方式不少于4排鋼筋巨柱及核心筒墻體配筋要求巨柱及核心筒墻體配筋要求伸臂桁架伸臂桁架連接節點的連接節點的處理（處理（焊接或螺栓連接焊接或螺栓連接）伸臂桁架伸臂桁架連接節點的連接節點的處理（處理（焊接或螺栓連接焊接或螺栓連接）核心筒巨 柱伸臂桁架環帶桁架核心筒伸臂桁架1500深圳平安武漢武漢綠地中心綠地中心巨柱核心筒伸臂桁架2590伸臂桁架與

10、核心筒連接節點焊縫第三方檢測的必要焊縫第三方檢測的必要環帶桁架連接節點的處理（環帶桁架連接節點的處理（焊接或螺栓連接焊接或螺栓連接）環帶桁架環帶桁架柱與核心筒豎向變形差異的控制方式柱與核心筒豎向變形差異的控制方式控制封閉時間控制封閉時間控制構件應力控制構件應力初固螺栓孔初固螺栓孔伸臂桁架連接節點的處理伸臂桁架連接節點的處理南京綠地紫峰南京綠地紫峰減少施工期間豎向構件變形差異的措施減少施工期間豎向構件變形差異的措施 彈性豎向變形差； 鋼筋混凝土收縮徐變豎向變形差； 基礎盆式沉降豎向變形差。頂模系統頂模系統頂模系統有效提高核芯筒施工速度1）頂模系統高度與施工工序（鋼結構施工、土建施工）2）頂模系統

11、與伸臂桁架的關系3）頂模系統與塔吊系統的關系（塔吊形式、頂升方案）4）頂模系統設計考慮核芯筒內部鋼結構樓面構件吊裝。5）頂模系統對核心筒混凝土墻體的影響（砼齡期、單片墻肢的穩定） 頂模系統與伸臂桁架的關系伸臂桁架與核心筒角部連接節點的施工伸臂桁架與核心筒角部連接節點的施工頂頂模桁架模桁架核心筒核心筒主塔吊主塔吊主塔吊主塔吊頂模桁架頂模桁架伸臂桁架伸臂桁架節點節點核心筒核心筒頂模與伸臂桁架的相對關系頂模與伸臂桁架的相對關系900mm因頂模桁架桿件之間間隙較小，鑄鋼件及鋼板節點總寬度超過桁架間隙，無法從桁架上部進行吊裝。1800mm1200mm鑄鋼節點鑄鋼節點焊接鋼板節點焊接鋼板節點頂模與伸臂桁架

12、的相對關系頂模與伸臂桁架的相對關系頂模新增開口位置，頂模新增開口位置， 吊裝完畢后再進行封吊裝完畢后再進行封閉閉鑄鋼件吊裝鑄鋼件吊裝鋼絲繩穿鋼絲繩穿過桁架空過桁架空隙隙鑄鋼件從鑄鋼件從桁架下部桁架下部平移就位平移就位原拆除構件上原拆除構件上焊接臨時連接焊接臨時連接板，利用臨時板，利用臨時螺栓進行恢復螺栓進行恢復 頂模設計時未考慮主體結構的設計特點，使得頂模桁架需進行改造，施工難度增加，且存在施工風險。 施工組織應做到設計施工一體化頂模改造頂模改造頂模開合機構頂模開合機構高適應性可變機構研究與設計開合機構設計在鋼框架角部設置開合機構，當核心筒施工至伸臂桁架層時，整體或局部打開鋼框架角部架體，以便

13、核心筒施工 。巨型桁架的施工驗算巨型桁架的施工驗算施工驗算必須非常注施工驗算必須非常注意施工工況意施工工況。1）卸載時巨柱實際施工狀況；2）卸載時轉換上部結構的荷載情況。中部核心筒與下部核心筒的中部核心筒與下部核心筒的轉換施工轉換施工連接梁采用螺栓連接連接梁采用螺栓連接傳統方式：每區設置傳統方式：每區設置轉換桁架轉換桁架部分懸掛結構的施工部分懸掛結構的施工改進方式：隔區設置改進方式：隔區設置轉換桁架轉換桁架 轉換桁架的布置新消防規范實施后，每個避難區之間的層數減少至10層。 次框架施工采用設置臨時支撐（沙箱）的形式，實現懸掛結構的施工）豎向受力單元豎向受力單元（下托式）（下托式）豎向受力單元豎

14、向受力單元（下托（下托+上掛式）上掛式）部分懸掛體系的施工部分懸掛體系的施工為了防止轉換大梁處應力過大，要求為了防止轉換大梁處應力過大，要求7777層處層處2020根箱型次柱預留，等主體結構封頂，根箱型次柱預留，等主體結構封頂，7777層以上外框結構與第五道環帶桁架形成倒掛體系，且外框沉降變形趨于穩定后方層以上外框結構與第五道環帶桁架形成倒掛體系，且外框沉降變形趨于穩定后方可安裝。可安裝。77層后裝段第五道環帶桁架77層以上荷載傳遞至第五道環帶桁架形成倒掛體系。沙箱布置：沙箱布置：根據施工模擬計算結果得出柱腳最大反力及相對位移值，在轉換大梁及后裝段處對稱均勻的布置沙箱卸載裝置。轉換大梁安裝支撐

15、胎架沙箱卸載裝置平、立面布置圖高空高空大噸位、高精度卸載技術大噸位、高精度卸載技術每部轉換大梁支撐胎架上設置沙箱卸載裝置5組（14套），共56套。后裝段支撐胎架頂部每根豎向小立柱兩側各設置砂箱卸載裝置一組，每組2套，每側胎架上設置5組 特殊鋼結構安裝及復雜內力分部調整技術巨型柱構造巨柱構造：栓釘的設置（內部板件、外部板件，節點區域）；流淌孔、透氣孔的設置；縱向鋼筋的配置（減小混凝土收縮、徐變）巨型柱混凝土密實度檢測巨柱混凝土密實度檢測：敲擊法（比較粗糙）；鉆孔取芯超聲波檢測法（局限性，價格貴，如何判斷檢測結果）；壓電陶瓷檢測法（價格貴，需預埋元件）；模擬柱的試驗。鋼管混凝土柱組裝焊縫建議管混凝

16、土柱組裝焊縫采用以下方案： 橫向焊縫均采用全熔透（對接焊縫）； 縱向外部焊縫采用全熔透； 對影響較小的縱向內部焊縫可采用部分熔透形式。 對于尺寸較大鋼管混凝土柱內部設置鋼筋籠，增加內部混凝土的延性。巨型柱混凝土密實度檢測巨柱混凝土密實度檢測（足尺模擬柱）：巨型柱鋼結構吊裝巨柱鋼結構制作安裝：鋼結構制作安裝關鍵因素鋼板尺寸；塔吊起重重量；運輸條件限制；巨柱鋼結構分段方案水平分縫豎向分縫T型單元20.45t箱型單元25t工型單元18.9t箱型單元25t24436060606060606060606060606060003700280072722800370029912181巨型柱節點鋼結構巨型柱節

17、點鋼結構分段、施工流程分段、施工流程巨型節點施工鋼結構制作；鋼結構分段、吊裝；鋼筋混凝土施工。 施工塔吊的布置施工塔吊的布置施工塔吊的布置（外掛式） 南北兩臺ZSL2700施工塔吊；東西兩臺ZSL1250施工塔吊；均為外掛塔吊；施工塔吊的布置施工塔吊的布置施工塔吊的加固方案外墻厚度9001400mm，采用加強墻體配筋的形式。外墻厚度400700mm，增加加固桿件，避免墻體平面外受力。塔吊布置形式的建議（塔吊拉壓桿與內墻對齊避免墻體平面外受力）加固桿件加固桿件加固桿件加固桿件施工塔吊的布置施工塔吊的布置施工塔吊的布置（內扶式+外掛式） 外掛ZL380施工塔吊；內扶M760DX施工塔吊；T2T5T

18、FTCT6TFTCT2T5T6施工塔吊的布置施工塔吊的布置外掛塔吊采用ZL380，墻體平面外受力較大，設置了水平內支撐；水平內支撐的剛度應與墻體平面外剛度匹配；施工塔吊的布置施工塔吊的布置外掛塔吊支撐架后側增加轉換構件，使塔吊連接點與主體結構內墻對齊，減少主體結構加固工作量。轉換構件轉換構件施工塔吊的布置施工塔吊的布置由于塔吊在施工過程中長期使用，受偶然因素的影響較多，應對塔吊支撐點上下樓層范圍內的混凝土與鋼筋、塔吊支撐構架中主要受力構件的應力以及變形進行監測，以確保塔吊的安全運行及主體結構的安全。核芯筒領先外框高度核芯筒領先外框高度核芯筒施工進度領先于外框施工1 1）施工階段核芯筒強度以及穩定性進行）施工階段核芯筒強度以及穩定性進行驗算；驗算；2 2）施工階段結構分析需考慮因素：）施工階段結構分析需考慮因素： 施工階段實際結構情況；施工階段實際結構情況； 施工階段實際荷載情況；施工階段實際荷載情況； 施工措施對結構的影響；（塔吊、頂施工措施對結構的影響；（塔吊、頂模等因素）模等因素） 首層堆載、施工荷載對首層梁板的影響首層堆載、施工荷載對首層梁板的影響首層具有較大的施工首層具有較大的施工荷載，如施工通道，材荷載，如施工通道，材料堆場料堆場；