（中国建筑第二工程局有限公司 西南分公司,重庆 400023）

高层建筑不断发展,建筑工程量不断增大,施工工序与施工结构愈发复杂,核心筒作为建筑中央结构,关系着结构承载力,影响着整个结构质量,所以,核心筒施工工艺的应用成为关键。

1 工程概况

某超高层建筑,工程建筑高约450m,建筑面积约119 812m2,地下面积约44 210m2,地上面积约75 602m2,地上楼层为37 层,地下为3层,地下一层为娱乐场所,二三层为停车场。整个工程建筑采用钢混结构,筒中筒体系。建筑外形独特,规则中展现不规则,展现了城市新气象,该建筑建成之后,必然会成为城市标志性建筑之一。因此,作为城市对外门面,保障整个建筑工程质量非常重要。该建筑作为超高层综合体建筑,为保障整个工程结构的稳定性,需要利用核心筒结构增强承载力、抗震能力,保障整个建筑的稳定性与抗震性。在本次工程施工中,核心筒的外侧竖向墙体变截面共经历5 次,由原先的1 200mm 转变为600mm,核心筒两筒内各布置动臂塔机1 台,中间筒的两侧,在电梯井内设置电梯1 台,用于工作人员与货物上下,爬模架体上设置布料机2 台,在中间水平结构板上设置泵管3 套,垃圾收集通道2 套。整个工程的核心筒系平面见图1。

图1 高层建筑核心筒平面图

2 核心筒施工工艺概述

核心筒结构,位于建筑中央部分,是一种综合性结构,由楼梯、电梯井道、电缆井、通风井、公共卫生间、部分设备围护结构等构成,约占建筑总面积的20%,其与建筑外围框架结合,成为一个完整外框内筒结构,即框架核心筒结构。核心筒结构体系,有利于提升整个建筑结构受力性能,增强高层建筑的抗震性能。因此,该结构框架被广泛应用于高层建筑施工中。核心筒施工如图2 所示。

图2 核心筒施工图

在超高层建筑施工中,随着楼层高度不断增大,核心筒承担的水平荷载不断增大,核心筒施工工艺的重要性越发凸显,若施工工艺不达标,框架核心筒结构承担的水平荷载超出所承受范围,极易导致坍塌事故,带来严重威胁。对此,在核心筒施工工艺应用中,为有效发挥核心筒结构效果,提高整个建筑工程质量,核心筒的周边柱距应控制在8～12m,外框架由柱与周边梁组成,核心筒应贯穿整个建筑高度,核心筒长短边应与整个建筑平面的长短边方向保持一致,核心筒宽度不应低于整个筒体高度的1/12。同时,施工工艺应用中,应做好各方面计算,保障核心筒外墙的截面面积和外框柱的截面面积比例相同,核心筒外墙的截面面积约占抗震墙总面积的70%,核心筒承载力高于整个建筑水平荷载,且抗震等级达标。如此,严格控制施工工艺,保障核心筒施工质量,为整个建筑工程的质量与安全奠定坚实基础。

3 超高层核心筒施工工艺的实践要点

3.1 塔机的选择和爬升

在超高层建筑施工中,塔机上升时效与上部施工空间直接关系着工程施工进度。为保障施工效率,相关人员应对塔机的装设时间、锚固、混凝土强度、提示频率等综合分析,在锚固安装塔机时,利用承重钢梁直接将塔机自身重量、吊物荷载向两侧剪力墙、钢骨连梁传递,减小塔机对核心筒的压力,保障核心筒工程质量良好。在本次建筑施工中,主要采用2 台塔机,塔机臂长60m,有效臂长48m,吊重20t,2 台塔机直接将整个楼层全部覆盖,为核心筒施工的顺利进行提供了帮助。在塔机安装中,为避免塔机倾斜、倒塌等,应每隔15m 锚固一次,3 道锚固点循环,保障塔机有效爬升。塔机的重量约280t,通过锚固4 个受力点,对结构受力情况分析,确定受力部位,做好结构加固工作。

3.2 核心筒钢结构安装

在整个工程建设中,钢结构安装作为核心筒施工工艺中的重点,首先应做好铸钢棒的安装和固定。工作人员直接将吊耳板焊接在铸钢棒的顶端,作为铸钢棒吊装吊点。本工程所用组钢板长约18m,可直接采用1 台起重机起吊,而铸钢棒本身易变形,安装精度难以保障,应在铸钢棒中部位置设置吊点,以150t 起重机辅助吊装,降低铸钢棒的变形量。在铸钢棒吊装完毕后,应对铸钢棒临时固定,直至安装梁。在本高层建筑中,施工方式为：不等高同步攀升,核心筒施工速度较快,进度领先外框结构约6～8 层,铸钢棒处于核心筒结构剪力墙四角,临时固定尽可能选择两个方向剪力墙之上,避免使用缆风绳作为临时固定。而在临时固定时,临时支撑选择∅218mm×10mm 圆管,铸钢棒和H 型钢柱的连接点,设置连接耳板。其次,应做好环带钢板贯通梁的装设。在H 型钢柱安装完毕后,应及时将贯通梁插入柱间,以此提高核心筒框架稳定性。常规的钢梁装设仅需要在梁端焊接靠板,以此对钢梁临时固定。在本次核心筒施工中,贯穿梁厚100～140mm,高500～1 000mm,贯穿梁的对接处选择全焊接,与常规构件相比,在工作人员焊接中,变形概率更大,控制更加困难。对此,为避免贯通梁在焊接时出现变形,提高安装稳定性,在贯通梁两侧、上部应及时安装耳板,发挥临时固定作用,提高贯通梁的稳定性。

3.3 钢板剪力墙施工技术

在超高层建筑核心筒施工中,钢板剪力墙作为重点施工对象,应首先做好钢板剪力墙的分段与分节,针对节段科学深化设计,以此为基础,做好加工、运输与吊装等作业。另外,针对构件可能变形问题,应提前制定防变形对策,降低焊接与螺栓连接等对钢结构带来的影响,提高钢板剪力墙的施工质量,制定完善的安全体系,为核心筒施工工艺顺利进行提供帮助。在钢板剪力墙施工中,施工人员应做好前期准备工作。

1）根据核心筒施工设计方案,将钢板剪力墙科学分段与分节,提前制定吊装顺序。

2)在交叉作业时,充分考虑作业施工要点,针对可能出现的问题制定注意事项,对交叉作业的节点有效协调并深化设计。

3)确定钢板剪力墙的横竖向连接方式、连接工艺,并在施工前评定现场焊接工艺,做好抗滑移系数与螺栓紧固轴力等试验工作。

4)在钢板剪力墙运输、存放时,应在剪力墙下放置垫枕木,预防剪力墙因自重下挠变形。若钢板剪力墙上有十字柱,应在十字柱的转角位置设置临时支撑,通过隔段设置,降低十字柱内外变形。

5)为保障施工人员安全,推动工程顺利进行,应专门设置相应操作平台与防坠器,便于钢板剪力墙的竖向连接,保障钢板剪力墙施工的安全性。

在钢板剪力墙实际施工中,因剪力墙面积较大,钢板容易出现变形,增大了施工难度,钢板剪力墙的安装质量受到影响。对此,钢板剪力墙作为核心筒重要工艺,应明确施工流程,做好各施工流程的质量管控,并在最终做好质量评定、校正与验收工作,保障整个剪力墙施工质量,提高整个高层建筑整体水平。钢板剪力墙与整个核心筒的构架如图3 所示。

图3 钢板剪力墙与核心筒组成架构

3.4 加强混凝土结构施工

在超高层建筑开展核心筒施工中,混凝土结构施工作为重点工程,施工质量直接影响着整个核心筒的质量,进而关系着整个工程的顺利进行、后续应用。在钢筋施工中,应做好钢筋绑扎工作,在标准层,钢筋作业量应由下至上之间由150t 减小到60t,依照工作量情况,合理安排劳动力,并将各标准层绑扎时间有效控制。本工程采用的核心筒墙体为弧形,墙内含有钢结构,增大了钢筋装设难度,钢筋制作时,依照部位下料控制,做好编号,制作定位箍,有效控制线形。在钢筋和钢结构的节点连接时,一端采用套筒、一端焊接连接板,以此保障钢筋和钢筋结构连接质量,提高钢筋施工效率。在爬模施工中,模体体系设置应将核心筒的截面尺寸、尺寸变化等考虑其中,并重视内置钢板墙体、模板之间拉结。在核心筒外墙施工中,变截面共5 次,在内墙施工中,变截面共3 次,将前期预留截面变化板拆除,以此实现变截面。在非标准层施工中,对于4.9m、5.3m 高的楼层,应在原有标准钢框木模基础上加高,分别加散拼模板400mm、800mm,实现混凝土一次浇筑。在核心筒墙体内部设置钢板墙时,加固螺栓无法对拉。对此,深化钢板墙设计,依照模板对拉的尺寸要求,在钢板墙预先开孔,若无法开孔,应焊接螺母,以此实现模板加固。

3.5 核心筒检验

在工程项目回弹检测中,必须严格依照《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》内规定数值,使用换算值和规程内最大强度换算值必须相同。同时,应根据工程情况灵活调整回弹法检验形式。为查清问题,降低隐患,在对核心筒混凝土全面回弹中,应通过抽芯操作,检查混凝土强度,准确得出回弹数值。同时,核心筒检验应重视天气因素。若被测区块潮湿,极易因数据离散性导致核心筒回弹检测无意义。此时,可利用钻芯法检验,保障检测强度准确性。最后,做好核心筒验算工作。

3.6 核心筒施工安全风险识别

在整个钢框架-核心筒结构施工中,不仅要重视各部分施工工艺的标准化,更要重视安全风险识别。在核心筒施工中,因工程整体较为复杂,施工难点较多,一旦某一环节出现问题,极易发生安全事故,威胁施工人员与后续人们的生命财产安全。对此,应对整个核心筒施工详细分析,明确各个施工阶段可能存在隐患并归类,为后续安全风险识别与规避提供帮助,保障核心筒施工顺利进行。作为一项复杂系统性工程,核心筒施工过程复杂,建设周期长,设计施工方法、施工工艺良多,致使施工安全风险因素的种类繁多,对此,文章通过对环境因素、管理因素与技术因素分析,掌握核心筒施工各阶段的安全风险,以便快速识别风险。

1）环境因素 环境包含内环境与外环境,前者是指整个施工企业的工作氛围,后者主要是指自然环境,内外环境对核心筒施工影响较大。但在实际工程中,部分项目负责人并不重视环境因素,在核心筒施工全过程中,忽视了内外环境变化,为工程施工带来潜在影响。如：高层建筑生产环境,工程所在地为海洋气候,雨水非常多,在核心筒地基施工中,应重视沉降问题、雨水渗透等,否则,极易为整个核心筒施工埋下隐患。

2）管理因素 核心筒工程作为一项综合性建设项目,在工程全过程管理中,任何步骤出现问题,都可能致使项目失败。在本工程中,核心筒较为复杂,诸多项目需要专业分包,增大了总承包管理的难度。同时,多个工种共同施工,交叉作业频繁,增大了施工管理难度,致使危险事故发生。对此,在核心筒施工工艺中,必须做好施工安全管理,由项目经理作为第一负责人,由专业人士制定安全宣传教育制度、人员管理制度、设备使用制度、应急风险管理等,全面提高安全管理水平,推动核心筒施工顺利开展。

3）技术因素 在核心筒施工工艺中,对工作人员技术水平要求较高,若工作人员技术不达标,极易为工程埋下隐患,影响整个核心筒工程的质量。对此,在核心筒施工技术应用前,应保障技术可行性、技术安全性,之后考虑技术是否能够满足创新性、经济性需求。如：在核心筒钢框架连接时,焊接人员必须具备较高技术水平,能够根据钢材质量、强度选择适宜焊接方式,保障钢框架连接质量,为整个核心筒工程提供支撑。

4 结语

为满足高层建筑质量需求,降低建筑质量隐患,核心筒施工工艺被广泛应用。然而,在核心筒实际施工中,仍存在一定问题（如：安全质量不达标、技术水平不足等）,增大了核心筒施工难度。对此,全面掌握核心筒施工工艺,做好核心筒施工的安全管理,对整个核心筒施工的顺利进行具有重要意义。