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超高层钢结构建筑的诸多挑战

来源:http://www.xjnwz.com 日期:2019-10-07 发布人:wanzhong1

高层建筑有越来越高的趋势,如上海的金茂大厦高420米,广州的新电视塔超过600米,大连的国际贸易中心325米,北京的国贸三期330米。每一个超高层都是独一无二的。北京国贸三期运用了哪些施工技术?技术的难点在哪?带着这些问题,记者采访了施工方中建一局建设公司,试图剥开华丽的建筑外衣,发现超高层建筑的科技挑战与系统魅力。

  挑战来自方方面面

  站在北京CBD区域向上仰望,只见塔状结构的国贸三期直入云霄,主楼以其74层共330米的高度树立北京的新地标。国贸三期工程总建筑面积54万平方米,主塔楼总高330米,地上层数为74层,地下4层,是目前北京的第一高楼。

  超高层钢结构建筑的诸多挑战

   国贸三期主塔楼主体结构为筒中筒结构,即外部的型钢混凝土框架筒体与内部的型钢混凝土支撑核心筒体的组合。抗震等级8级,设计难度和施工难度为世界超高层建筑结构所罕见。钢结构截面大、单件重、连接复杂,总用钢量达5万多吨。现场安装从2006年7月26日开始,经过业主、设计师、施工单位和监理单位的共同努力,仅15个月就完成了330米高楼的结构施工。

  对于工程师来讲,超高层建筑意味着一场艰巨的挑战,有着普通高层无法比拟的刺激,所以也是工程师难得的机会。100米高度的建筑现在比较习以为常,标准统一,技术成熟,经验丰富。但面对250米以上的超高层,麻烦是非常多的。所涉及问题的复杂性、综合性以及难度系数的增加,不只是高度的增加那么简单。

  超高层由于其不同于一般高层,施工要充分考虑设计意图,提出合理的建议优化方案。需要考虑结构加载部署、施工垂直运输、施工供水供电、消防措施、安全措施,外架的合理安排 如爬升架的结构和装修协调 ,各专业工程的穿插、信息统筹、预处理机构、新技术新材料的应用、设计施工难点的QC攻关等等。

  难点――混凝土浇筑

  国贸三期工程为超长大直径工程桩施工,设计单桩承载力2800吨,为北京地区最大荷载试桩。开始组织施工主楼工程桩时,主塔楼基础底板下面共布置350根1200毫米直径梅花形布置的工程桩,桩长为56米,为北京地区成桩最深、直径最大的桩基础群。通过组织工程桩的施工,他们在成孔施工工艺、钢筋笼对接工艺、孔底沉渣控制、成孔垂直度控制及静载试验检测工作等一系列施工难点上总结出成套的施工工艺。
 

  工程采用了超高层泵送施工技术。主塔楼结构高330米,远远高于一般超高层建筑,墙柱混凝土设计采用C60混凝土,组合楼板设计采用C30混凝土。如何保证混凝土能送得上、送得畅,是项目施工管理的重点和难点。泵送混凝土利用混凝土活塞、自动补偿磨损间隙的眼镜板、切割管及管路的良好密封性,采用直接水洗技术,在混凝土浇注完成后利用地泵泵送清水将泵管内剩余混凝土顶推至施工作业面,大大提高了施工效率、节约了工程成本。为了保证混凝土的供应速度,项目部选择了三家搅拌站同时浇筑,统一配合比并提前统一进行试拌,大面积底板浇筑施工采用溜槽加车泵的形式,在46个小时内完成浇筑,高峰期每小时浇筑超过600立方米。

  钢结构、防火技术的创新

  国贸三期属于超高层钢结构建筑,构件有着大型化、异型化的特点,导致施工技术和施工精度要求都非常高。工程的施工遇到并解决了许多普通超高层钢结构施工中没有出现过的问题,尤其是针对倾斜结构的安装、钢板墙的安装、腰桁架的安装等一系列施工技术,是对我国复杂高层钢结构施工技术的有力补充,同时对国内建筑钢结构行业的持续发展具有相当积极的作用。

  怎样做到防火?“超大异性折叠式无机布防火卷帘施工技术”的应用达到了国际领先水平,提高了防火卷帘运行的可靠性,为我国该类卷帘技术的发展做出了突出贡献。这项技术解决了超大异性卷帘传动机构的整体协调及运行等难题,确保了超大卷帘的异性造型,实现了卷帘运行的稳定性和整体联动性。此外,同时研发出的“超大防火卷帘联动器”,实现了卷帘在高温情况下的直降,解决了该系列卷帘采用多台电机时的熔断联动问题。

  隔墙施工技术的应用是一个创新。超高层内部装修施工阶段,石膏板轻质隔墙将作为房间主要分隔墙。由于其具有良好的防火、防潮及隔音性能,且自重较其他各类材料均较轻,因此,在国内外超高层建筑中,石膏板隔墙应用十分广泛。但由于石膏板隔墙属轻质隔墙,在超高层建筑中还需要解决其柔度问题。

  在国贸三期工程中,采用石膏板隔墙顶部与结构楼板滑动连接,有效消除了因结构层间位移墙体变形而发生开裂的现象。而在承重部位的墙体采用型钢加固龙骨,增加了墙体承载能力。

  工程采用了超高层泵送施工技术。主塔楼结构高330米,远远高于一般超高层建筑,墙柱混凝土设计采用C60混凝土,组合楼板设计采用C30混凝土。如何保证混凝土能送得上、送得畅,是项目施工管理的重点和难点。泵送混凝土利用混凝土活塞、自动补偿磨损间隙的眼镜板、切割管及管路的良好密封性,采用直接水洗技术,在混凝土浇注完成后利用地泵泵送清水将泵管内剩余混凝土顶推至施工作业面,大大提高了施工效率、节约了工程成本。为了保证混凝土的供应速度,项目部选择了三家搅拌站同时浇筑,统一配合比并提前统一进行试拌,大面积底板浇筑施工采用溜槽加车泵的形式,在46个小时内完成浇筑,高峰期每小时浇筑超过600立方米。

  钢结构、防火技术的创新

  国贸三期属于超高层钢结构建筑,构件有着大型化、异型化的特点,导致施工技术和施工精度要求都非常高。工程的施工遇到并解决了许多普通超高层钢结构施工中没有出现过的问题,尤其是针对倾斜结构的安装、钢板墙的安装、腰桁架的安装等一系列施工技术,是对我国复杂高层钢结构施工技术的有力补充,同时对国内建筑钢结构行业的持续发展具有相当积极的作用。

  怎样做到防火?“超大异性折叠式无机布防火卷帘施工技术”的应用达到了国际领先水平,提高了防火卷帘运行的可靠性,为我国该类卷帘技术的发展做出了突出贡献。这项技术解决了超大异性卷帘传动机构的整体协调及运行等难题,确保了超大卷帘的异性造型,实现了卷帘运行的稳定性和整体联动性。此外,同时研发出的“超大防火卷帘联动器”,实现了卷帘在高温情况下的直降,解决了该系列卷帘采用多台电机时的熔断联动问题。

  隔墙施工技术的应用是一个创新。超高层内部装修施工阶段,石膏板轻质隔墙将作为房间主要分隔墙。由于其具有良好的防火、防潮及隔音性能,且自重较其他各类材料均较轻,因此,在国内外超高层建筑中,石膏板隔墙应用十分广泛。但由于石膏板隔墙属轻质隔墙,在超高层建筑中还需要解决其柔度问题。

  在国贸三期工程中,采用石膏板隔墙顶部与结构楼板滑动连接,有效消除了因结构层间位移墙体变形而发生开裂的现象。而在承重部位的墙体采用型钢加固龙骨,增加了墙体承载能力。