武汉绿地中心伸臂桁架层施工
唐碧波，李家洪
（中建三局第二建设工程有限责任公司，湖北武汉，430074）
摘要：武汉绿地中心作为典型的超高层钢-砼组合结构体系，钢结构桁架的设置无疑是不可缺少的，其中伸臂桁架作为核心筒与外框的连接，其重要性不言而喻。
而超高层工程从组织管理、施工工艺等方面带来的各种影响也会改变伸臂桁架的施工条件，提高施工难度。
针对伸臂桁架施工的种种问题，本文重点介绍深化设计、顶模改造及结构施工等关键技术，总结超高层伸臂桁架施工经验，为类似工程提供参考。
关键词：武汉绿地中心、伸臂桁架、超高层结构、顶模
1 引言
1.1 项目结构概况
华中第一高楼武汉绿地中心，建筑高度636m，为“钢骨巨型柱框架+型钢混凝土核心筒+伸臂桁架”结构体系，该体系由以下几个部分组成：内置异形型钢混凝土巨柱、内置型钢或钢板（钢骨柱）的钢筋混凝土核心筒、连接核心筒与外框的伸臂桁架、约束结构变形的环带桁架以及对应楼层结构钢梁、组合楼板。
其中，四道伸臂桁架分别位于F34-F36、F63-F65、F97-F99、F116-F118。
1.2伸臂桁架概况
项目伸臂桁架层为焊接H型钢，纵跨2~3个结构层，将核心筒与外框巨型柱之间通过角部Z型桁架相连，形成一个稳定整体。
每道伸臂桁架共存在12处连接点。
伸臂桁架结构由上弦杆，Y型斜撑以及下弦杆组成，最大截面尺寸：上弦杆H1000*1000*60*60，下弦杆
H1000*1000*60*60，斜腹杆H1300*1000*100*100及H500*500*65*65，材质均为Q345GJB。
伸臂桁架层示意图
2 施工重难点
项目采用低位顶升模架体系，核心筒施工早于外框结构施工，故核心筒钢板墙与伸臂桁架的连接采用预埋牛腿形式。
但由于连接伸臂桁架的牛腿尺寸较大，对钢板墙、钢筋、顶模附属设施等施工均有影响。
因此，合理的工序安排将是确保伸臂桁架能够顺利安装的重点。
伸臂桁架的复杂节点主要存在于核心筒钢板墙与桁架牛腿连接处，不仅是钢结构的分段分节需要深化加工，而且钢结构焊接时也需要临时加固，以防止变形或偏位；同时，该处钢筋密集，绑扎难度大、模板如何优化处理也是工艺的关键。
3 关键施工技术
针对上述施工难题，项目部提前充分考虑节点优化、交叉作业等问题，对各专业、各工序进行合理安排。
本文将以第二道伸臂桁架（跨越3个结构层）施工为例，重点讲述伸臂桁架层施工所遇到的问题及解决措施。
3.1 深化设计
以“中建三局总承包探索441”课题为背景，组成项目深化设计团队，运用MIDAS、TEKLA、AUTODESK、PKPM等软件，通过BIM技术，提前对施工专业交叉及复杂节点进行预处理，用以排查可能出现的施工问题，找出最优解决方案，进而指导钢结构和钢筋的加工制作，分段分片不仅考虑运输、吊重等问题，更考虑到构件对顶模顶升的影响、对后续工艺的影响。
3.1.1 钢板墙及土建施工竖向分段流水组织
根据结构自身形式和现场安装特点，在第二道伸臂桁架区域（F62-F67，含上下加强层）将钢板墙在立面分为5段（第B段23节钢板墙至第B段27节钢板墙），其中第B段23节钢板墙含下弦牛腿节点，第B段26节钢板墙含上弦牛腿节点。
伸臂桁架层下弦对应核心筒B段第23节钢骨，顶模顶升至F63层，即顶模下方可提供第B段23节安装空间，在B段第23吊装完成后，顶模连续顶升2次，为B段第24节提供安装空间，B段第24节安装完成后，依次顶升，为B段第25、26、27节提供安装空间。
为不影响核心筒钢骨的安装，钢筋绑扎高度不得超过钢骨下方横缝1.2米。
综合考虑顶模、钢结构与钢筋混凝土的流水施工作业，通过合理预留钢筋接头长度，将24.6m高，分解为4次4.5m和2次3.3m进行混凝土浇筑。
3.3m高混凝土进行浇筑时，考虑增加一排接驳器点位，将铝模板下挂1.2m，混凝土仍然浇筑至铝模板上口。
在桁架与核心筒剪力墙交接等复杂节点使用散拼的木模板替代铝模板。
3.1.2 钢筋节点处理
（1）在伸臂桁架钢板范围内，将与钢板冲突的小封闭箍筋改为拉钩；
（2）钢骨翼缘位置拉钩在钢板位置断开，双面焊5d焊接在翼缘上；
（3）将在钢板范围内的主筋及拉筋移出钢板范围；
（4）大封闭箍在钢板处断开采用一端接驳器连接，另一端焊接连接板的形式与钢板连
接：箍筋在牛腿高度范围内与接驳器连接，范围外在伸臂桁架下弦节点焊接2块20*100长1413mm连接板连接箍筋，上弦节点焊接2块30*150长2806mm连接板连接箍筋。
箍筋直径14mm，单面焊10d与连接板连接，焊接长度140mm，小于连接板截面尺寸150mm，同时留置10mm操作空间，方便工人操作。
3.1.3 钢筋绑扎施工
现场钢筋绑扎结合BIM模型进行施工，优化钢筋排布，出具三维施工流程图指导钢筋绑扎，考虑到为焊接牛腿板冲突箍筋预留足够的操作空间，先绑牛腿范围外主筋，然后开始遵循由小到大的原则绑扎大小箍筋，所有箍筋与拉钩焊接完毕后，再绑扎之前剩余的主筋，最后绑扎其余拉钩及箍筋。
3.2 伸臂桁架与顶模协同
3.2.1 顶模设计
顶模挂架在设计之初便考虑到与伸臂桁架的安装碰撞不可避免，于是创新的采用一种可穿越伸臂桁架的走道板装置（已获得专利授权），使得位于伸臂桁架处的挂架走道板均能翻起折叠，不仅可创造出用于伸臂桁架处预埋牛腿吊装及焊接的空间，也避免了顶模顶升时与牛腿的碰撞。
顶模可翻转走道板示意图
3.2.2 牛腿分片处理
根据工艺要求，伸臂桁架牛腿需要预埋安装于核心筒结构。
同时，顶模因施工需要顶升，顶模与核心筒结构两者间不得有碰撞，尤其是在预埋牛腿突出核心筒墙面的部分，牛腿尺寸过大时，不仅不利于钢结构施工，也有可能由于牛腿自重过大导致定位发生偏移，从而影响整个核心筒的垂直度及尺寸。
故将牛腿分解为两块，顶升前只安装墙内埋件及一半牛腿，这样减少了牛腿自重，能够确保不会因为牛腿而导致墙体偏位，从而不对顶模顶升造成影响，待顶升完成后再安装牛腿剩余部分。
伸臂桁架预埋牛腿切割原则为：保证大节点板上的斜向加劲板的完整性，水平加劲板在
拼缝位置开设过焊孔，后期在现场焊接连接。
伸臂桁架上弦牛腿节点示意图（红色圆圈部位为分割线）
3.3钢结构施工控制
3.3.1钢结构分段分片
伸臂桁架在巨柱及钢板墙一侧预留牛腿，故伸臂桁架层核心筒钢板墙平面分段需考虑伸臂桁架牛腿的影响，以便于现场安装及构件运输为原则进行分段，考虑顶模的有效吊装空间和后期构件吊装焊接，将钢板墙平面分段和桁架分片进行了优化，确保后期构件现场吊装焊接。
伸臂桁架区域钢板墙分段和桁架分片，按照如下原则进行：
（1）构件制作工艺，合理分段提高构件制作精度；
（2）构件尺寸依据道路运输要求，长度不宜超过13m，宽度不宜超过4m，高度不宜超过3.5m；
（3）现场安装要求，构件重量不能超过M1280D以及ZSL2700起重能力；
（4）与土建施工的关系，考虑土建施工对钢结构的影响；
（5）现场堆场布置，考虑堆场布置对构件起吊的影响；
（6）现场焊接工作量，尽量减少分段，提高安装效率。
钢板墙分段示意图桁架分片示意图
3.3.2临时加固
伸臂桁架钢板墙牛腿分段，由于牛腿部分重量较重，为增加其安装时的稳定性，在牛腿安装时如下图增加临时支撑，支撑下端作用在下节钢板墙暗梁上，支撑下端具体位置以尽量不影响标准铝模安装为宜，临时侧向支撑与牛腿连接点到核心筒距离以不超过挂架主体与核心筒距离为准。
每个牛腿设置两个斜撑，保障其安全稳定，待钢板墙全部吊装并焊接完毕，形成完整的框架结构体系后拆除。
临时支撑示意图
4 总结与展望
随着国内超高层建筑业的不断发展，钢—砼组合结构的施工将会越来越普遍，而为了保证超高层建筑的整体性，伸臂桁架又是一个不可避免的构件。
这种构件施工往往是整个结构施工的重难点，想要高效完成该部位的施工，还有很多地方可以探索。
本文仅仅从钢结构和混凝土结构施工方面进行了简单阐述。
未来超高层施工中的伸臂桁架还可以考虑采取特种机械整体吊装或者大构件拼装等施工方式。
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作者简介：唐碧波，男，1982年~，湖北潜江人，中建三局武汉绿地中心项目部，邮箱：37999658@。