高耸异型钢框筒混凝土剪力墙结构综合施工技术剪力墙结构混凝土含量

高耸异型钢框筒混凝土剪力墙结构综合施工技术剪力墙结构混凝土含量 【摘 要】近年来，随着我国经济建设和建筑行业的不断发展，大量结构复杂、造型新颖的高层钢结构建筑也如雨后春笋般的拔地而起，发展迅速，给工程结构分析、设计和施工带来了新的研究课题。长沙滨江文化园景观塔工程建筑高度116m，结构形式为钢框筒-钢筋混凝土剪力墙结构，该工程建筑造型新颖，形状复杂，结构体窄、高耸、柔度大。主体施工采用一台TC5610附着式塔吊进行垂直运输，通过三维模型优化了相关节点的设计，保证了强节点的抗震原则，降低了施工难度。通过节点模拟实验检验了节点力学性能及抗震能力。型钢混凝土的施工方法：先施工内筒，即核心钢框架部分，再施工外筒，即剪力墙部分。 【关键词】钢框筒结构；型钢混凝土；附着式塔式起重机；方钢管柱混凝土；施工测设和垂直度控制 1 工程概况 长沙滨江文化园景观塔工程(如图1所示)，该工程位于长沙市新河三角洲，西滨湘江，东南为湘江大道。该景观塔建筑高度116m，21m以下为边长36m的等边三角形逐渐收为七面锥体，21m以上逐渐变为四面墙面。结构形式为钢框筒-钢筋混凝土剪力墙结构，景观塔基础和主体混凝土设计强度等级均为C35；21m以下为钢筋混凝土结构，21m以上为95米带斜撑的钢框架结构，80m标高以下在钢结构外包四面钢筋混凝土墙面。景观塔的混凝土倾斜外墙为干挂预制清水混凝土板，钢结构外墙为玻璃幕墙。 图1 景观塔效果图 2 综合施工关键技术 2.1 异型高耸结构与塔吊协调施工关键技术 景观塔工程塔式起重机的覆盖范围要考虑：H型钢暗柱、暗梁的安装，混凝土剪力墙模板安装，方钢管梁柱内筒安装，另外要考虑塔吊附着的合理角度，并计算塔身与混凝土墙及钢框筒通过附着连接后的整体协调作用。 景观塔主体施工采用一台TC5610附着式塔吊进行垂直运输，为保证塔吊与主体正常协调工作，分别在21m、45m、63m、81m、96m标高处共设置5道附着，其中21m处附着连接在内筒混凝土框架柱，其余四道附着均连接在内筒钢框柱上。 景观塔属异型高耸结构，钢结构内筒柔度大，在侧向荷载作用下将产生一定的水平摆幅，该摆幅将通过附着杆传递给施工塔吊，使塔吊塔身也相应产生一定水平摆动；另外，塔吊在工作状态下，将有一定的侧向力通过附着杆施加在主体结构上，改变主体结构各单元杆件的受力状态。 为准确评估主体结构与塔吊的相互影响，确保主体结构安全及施工安全，第一步，首先确定了附着设置形式及施工过程，并对塔吊附着系统进行了验算；第二步，应用midas7.3软件建立了“主体与塔吊协同作用分析模型”，通过分别计算“塔吊施工荷载及风荷载作用下，主体结构各单元杆件的最大应力比”、“在最不利工况条件下，各结构单元的最大水平位移摆幅值”，确定了此种塔吊附着系统及施工模式的可行性。 为了消除和减小该摆幅的负面影响，首先制定科学合理的施工方案，同时施工内筒钢结构和外筒钢筋混凝土剪力墙，但内筒在先外筒在后，保持一定标高差。控制好施工速度，掌握混凝土强度增长，消除减小钢框筒摆幅对外围砼的影响。具体方案如下： （1）21m标高层混凝土强度达75%以上后，开始施工钢结构吊装至27m标高，此时塔吊自由高度约34.9m。安装好第一道附着后，继续进行钢结构吊装和混凝土外墙的施工。 （2）钢结构吊装至51m标高时，混凝土外墙浇筑至39m，且混凝土强度已达75%以上时开始安装塔吊第二道附着，此时塔吊第一道附着之上的自由高度为33.5m，继续进行钢结构吊装和混凝土外墙的施工。 （3）钢结构吊装至81m标高时，混凝土外墙已浇筑至45m，且混凝土强度已达75%以上时开始安装塔吊第三道附着，此时塔吊第二道附着之上的自由高度约为23.5m，继续进行钢结构吊装和混凝土外墙的施工。 （4）钢结构吊装至87m标高时，混凝土外墙浇筑至51m，且混凝土强度已达75%以上时开始安装塔吊第四道附着，此时塔吊高度约90m，第三道附着之上的自由高度约为26.4m，继续进行钢结构吊装和混凝土外墙的施工。 （5）钢结构吊装至99m时，混凝土外墙浇筑至63m，且混凝土强度已达75%以上时开始安装第五道附着。此时，塔吊高度约为104m，第四道附着之上的自由高度约为22.3m，继续进行钢结构吊装。 （6）安装第五道附着后，继续进行钢结构吊装和混凝土外墙的施工至设计标高。 通过施工过程中控制施工高度、施工速度和掌握混凝土强度，并通过现场直接测量法，测量风振对内筒变形的影响，消除内筒摆幅对外筒混凝土的影响。 塔吊附着平面布置如图2，附着构造图如图3所示。 图2塔吊附着平面布置图 2.2 H型钢的复杂节点优化设计和安装施工关键技术 异型高耸混合结构的墙体内的暗梁、暗柱、端柱中内包H型钢，特别是钢框架与混凝土剪力墙交汇的16米标高处，暗梁与暗柱交汇处有六根H型钢相交（如图4），墙体内暗梁、暗柱、端柱内包H型钢可以看做为钢框架的一部分，埋设在钢筋混凝土剪力墙中，既形成了剪力墙的骨架又使得钢框架和剪力墙形成了一个整体。有效地增强了钢框架混凝土剪力墙混合结构的整体性能，达到了两者协同工作的效果。如何优化该节点的设计与施工，以达到“强节点”的抗震要求，是施工的重点之一。本工程通过三维模型优化该节点的设计，保证了强节点的抗震原则，降低了施工难度。通过节点模拟实验检验了节点力学性能及抗震能力。 图4 暗梁暗柱处六根H型钢相交三维设计模型 六根H型钢相交于剪力墙暗梁暗柱交汇处，增加了施工难度，施工方法的选择，直接影响了此处的施工质量，由于此节点处空间有限，并且六根型钢相交于此，正确处理好此节点处型钢与型钢，