南京紫峰大厦超高层建筑施工技术

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1、邱锡宏黄轶上海市第四建筑有限公司摘 要南京紫峰大厦为江苏省第 ( 高楼， 总高 *#% +， 结构高 “,( +。采用钢框 ! 混凝土芯筒组合体系， 结构复杂多变。施工工艺： 2 .% 高强混凝土， 泵送至 (,$ + 高； 钢结构巨型桁架吨位大， 施工难度高； 屋顶钢制天线长度达 (*# +， 重量逾 *% 1， 安装高 *#% +， 由于采用了以上高新施 工技术， 使工程主体结构顺利竣工。关键词 超高层建筑 组合体系 高强混凝土 高程泵送 巨型桁架 巨型天线 !“#$%7?478 “,( + A5 B1C:D1:C; E648E1 7; E648E1 4B 1E6F478B: G B 1;

2、6B1 H:4;B H:4;1 I41E DA+J;6K ELHC4+6MDA7DC616 DAC6 1:H6 B1C:D1:C6- 2 .% E48E B1C6781E DA7DC616 J:+J6;14A7 A5 E:86 B166; 1C:BB 771677 AN6C *% 1 I648E1 +B6JJ;467D6J:+J478E:86 1C:BBE:86 71677工程概况 南京紫峰大厦 见图 ( ) 地处南京市鼓楼广场西 北角， 是南京城区的中心点和城市制高点， 也是南京 市的行政中轴线和商业中轴线的交汇点。 南京紫峰 大厦主楼总高 *#% +， 混凝土结构高 “,%- &# +，

3、为江 苏省第 ( 高楼。 南京紫峰大厦是集商业、 酒店、 办公 于一体的多功能综合建筑群。 占地面积 (, .$( +$ ， 总建筑面积 $/( %.# +$， 其中， 地上建筑面积 (&. (*. +$ ， 地下建筑面积 /“ &$, +$ 。 工程由一高一低 $ 栋 塔楼（主楼、 辅楼）和裙房组成， 其中， 主楼地上 /& 层， 建筑高 *#% +。南京紫峰大厦主楼为钢框架 ! 钢筋混凝土核心 筒结构 见图 $、 图 “ ) ， 外围的框架柱为劲性结构。 主 楼在 (% 层、“# 层、/% 层分别设有 “ 道钢结构桁架， 每 道桁架层的高度均为 ,- * +。 本工程主要的钢结构为劲性钢柱

4、与相应楼层钢梁组成的常规楼层钢结构和 (% 0 ( 层、“# 0 “/ 层、/% 0 /( 层 “ 道伸臂桁架、 带 状桁架以及屋顶达 (#% + 高的钢天线（钢天线外包 铝板幕墙结构）。 整个工程钢结构总吨位约 (/ % 1。 “ 施工难点与关键点作为处于南京市中心、 高度超过 *% + 的地标 性建筑， 南京紫峰大厦除了具有一般超高层施工的特点外， 还有自身的难点与关键点， 主要体现在以下 方面：!图 ! 紫峰大厦外立面 ( ) 特殊环境和复杂地质条件。 本工程基地位于 南京市中心， 周边是 $ 条交通干道， 地铁 ( 号线鼓楼 至玄武门区间段从基地内穿过， 距离基坑仅 # +。 基 坑挖

5、土深度达到 $* +（电梯井部位最深达到 “% +）， 基坑面积为 (“ #% +$ 。 另外， 基地处于地震断裂带， 土层岩层咬合， 地质条件复杂。 $ ) 结构形式复杂多变。 主楼核芯筒高 “,( +， 其平面形状经历了 # 次变化， 有 / 种平面形式。 外框! “# !上海建设科技 $%& 年第 $ 期施工技术表下 ,$ 2 ,) * 即可见强风化和中风化的岩层。 同时， 由于地质板块的碰撞， 第 ! 层土向下几乎没有 完整的地质土层， 作为持力层的 “$ 层为中风化岩石， 其层顶标高起伏很大， 最大近 $% *， 地质条件特 殊； 基地周围有 $ 条主要市政道路， 地下管线众多； 南

6、京地铁 , 号线直接穿越基地， 其隧道结构体距离 基坑最近处仅 ) *， 隧道围护土层锚杆距基坑仅$*， 基坑底比地铁结构体底低+ * - 见图 + . 。+)% * !“%( &) * !桁架 !桁架 !中央路, 号大门地铁隧道 桁架 !图 $紫峰大厦结构立面图 % 场地周边环境平面 !“ #“ $ 围护结构 围护结构采用“ 二墙合一”的形式， 地下连续墙 厚 % *， 设 “ 道混凝土内支撑。 为确保基坑稳定和满足变形控制、 工程造价及进度等要求， 选择确定 了围护结构的类型， 并结合总体的施工部署， 对支撑 的平立面 - 见图 ) . 布置进行了优化： 在主楼区和副 楼区预留了两大空间，

7、 支撑构件避让主体结构的竖 向构件位置， 以保证主楼、 辅楼能在支撑不拆除的情 况下施工； 首道支撑优化为栈桥， 以解决场地狭小问 题， 并对地铁侧面形成强有力的支撑。图 ! 紫峰大厦结构平面 由于造型和设计功能需要， 跃层、 结构缺失等变化也 非常多。 这些给垂直运输机械 （特别是塔吊） 的布置， 模板、 脚手架体系等施工设施的选择与应用带来了 难度。- “ . 主楼在 ,% 层、“) 层、#% 层设置了 “ 个桁架 层， 每个层高为 ( + *， 钢结构桁架穿过混凝土核芯 筒， 结构型式复杂、 施工难度高、 风险大、 工期影响大。- + . “/ 层以下的外框劲性柱采用了 0 /% 超高

8、强混凝土， 而且泵送至 ,$ * 的高度， 这在全国也属 罕见。- ) . 主楼屋顶天线长 ,+) *， 重逾 +% 1， 就尺寸 和重量而言也不多见， 而且要安装在 +)% * 的高度， 施工难度可想而知。中央路地铁隧道裙房 , 区裙房 $ 区主楼区重点施工环节! !“ # 深基坑 !“ #“ # 地质与周边情况本工程地下室共 + 层， 另有个面积很大的夹层， 相当于地下 ) 层， 基坑土方量约 “) 万 *“ 。 地质勘查 报告指出， 基地位于 $ 条地震断裂带交汇处， 由于地震断裂带的碰撞， 地质板块隆起， 岩层埋深较浅， 地辅楼区图 & 支撑平面布置! “# !规 划 道 路 规 划

9、道 路 $ 号大门施工技术上海建设科技第 $ 期$%& 年!“ #“ !挖土充分利用场地特点安排合理的挖土顺序， 最大 程度地节约工期； 采取地铁侧面留土后挖、 控制坑 边堆载和施工荷载、 预留压浆管作为应急预案等措 施， 对周边环境尤其是地铁进行保护。 整个基础施 工期间， 加强对基坑的监测， 以信息化数据指导施工， 以确保施工安全， 最终将最大水平位移控制在 + ,-、 地铁竖向位移 . 上抬 / 仅达 - . 低于地铁公司 限定的 (% - 限值 / 。现利用钢平台系统对桁架层进行分段施工。 此工法缩短了桁架层施工时间约半个月， 不仅降 低了工程成本， 且保证了桁架层高空施工的安全性。

10、此外， 针对核心筒平面变化大的特点， 对各种平 面的钢平台体系进行了专门设计， 不但使钢平台体 系能够随核心筒的变化而变化， 还细化了上下工况 之间的拆分衔接问题， 并利用有限元软件进行了优 化设计。 在塔吊布置方面， 首次采用了塔吊原位内爬转 外挂技术， 解决了剪力墙收分所带来的塔吊布置难 题； 此外， 首次采用下撑式附墙技术， 解决了由于塔 身长度限制而造成的钢平台和塔吊爬升工况间的矛 盾； 通过数值模拟， 对塔吊附着状态下的结构安全进 行了分析， 并采取了一系列措施， 解决了由于剪力墙 单薄使塔吊无法附着的难题。上部结构!“ $ !“ $“ # 钢筋混凝土核心筒南京紫峰大厦核心筒平面形状

11、共经历了 * 次 变化， 有 种平面形式 . 见图 / 。钢外框!“ $“ $主楼核心筒剪力墙为钢筋混凝土结构， 内有劲 性钢柱， 外围 (& 根组合劲性框架柱， 柱距 & ) (% -， 柱直径从 ( #*% - 渐变至 &% -， 框架劲性柱间 有主框架钢梁连接， 剪力墙与框架柱之间用钢梁连 接， 楼板为压型钢板组合楼板， 楼板外有收边钢梁。 南京紫峰大厦外立面的建筑设计构思是： $ 条 巨龙盘绕扬子江蜿蜒而上， 这一充满东方韵味和浓 郁的南京历史文化内涵的设计， 带来结构外轮廓的 复杂多变。 外立面结构边线没有超过连续 “ 层完全 相同， 楼板凹进、 缺失非常多， 且凹进部位也在不断 变

12、化， 劲性柱处于楼板外边沿处， 且与楼板边沿相对 关系不断变化。 在 “* ) “ 层处， 整跨结构收进、 消 失，( 层以后， 结构平面又有 + 次大的变化。 外框柱为劲性柱， 而且柱与结构边缘的距离非 常小， 最小处仅 0 ,-， 出于对劲性柱施工安全性的 考虑， 外框外围必须设置脚手架。 由于目前没有专门 针对钢结构外框设计的整体爬升脚手， 本工程最终 选择了电动整体升降脚手架体系（1234）。 在以往 的建设工程中， 整体升降脚手都是用于混凝土结构 施工的， 其结构及附着节点均根据混凝土结构的特 点进行设计， 对钢结构外框不具有适用性， 而本工 程的劲性柱间距较大， 根本无法满足机位布

13、置的 要求， 必须在相邻劲性柱之间也设置提升机位。 所 以， 如何对电动整体升降脚手架的附着节点进行 改进， 使其能在钢梁上附着， 这也是本工程的一个难 点。 随着建筑物高度的增加和结构型式的复杂， 架( ) “* 层“ ) % 层( ) “ 层“ ) 夹 ( 层 夹 ( ) $ 层 夹 $ ) #% 层图 %核心筒平面变化由于核心筒采用的是整体提升钢平台， 所以钢 平台必须随核心筒的变化而变化， 且每次变化都应 保证平台系统的稳定性及使下挂脚手形成封闭。 多 变的平面形式给钢平台的施工和主楼塔吊的布置 均带来了困难。 由于主楼钢结构吊装量很大， 塔吊 的布置既要保证钢结构及土建的吊装， 又要

14、各自有 充足的工作空间， 墙体收缩后还要进行转换移位。 由于上部核心筒的体型较小， 塔吊附着在上面 须考虑是否安全。 在把所有工况都考虑清楚的前提 下， 除对塔吊的附着应进行全面的安全评估， 如墙 体无法承受塔吊荷载时还应采取有效措施。 钢平台在桁架层施工时， 首次采用了使钢平台 能够逐层整体穿越桁架、 并可利用钢平台的模板脚 手体系进行桁架层土建结构施工的新技术， 大大提 高了桁架层施工的效率和安全性。 本技术的基本原 理是在遇到劲性桁架后， 调整格构柱及平台系统的 布置形式， 使之避开桁架， 并转变升板机的布置方 式， 使钢平台系统能够在桁架层整体提升， 从而实! “# !上海建设科技 $

15、%& 年 第 $ 期施工技术体的抗倾覆、 防风、 灵活多变等方面的性能还需进 一步加强， 并且须解决整体升降脚手架在局部 # ( ) 层高部位的安全爬升等问题。我们分别对整体升降脚手架在钢结构外框的 钢梁处及劲性柱处的承重附着节点、 提升导向附着 节点、 抗倾覆 （硬拉结） 附着节点在不同工况下的构 造形式进行了设计， 解决了传统整体升降脚手对钢 结构外框的不适用问题。此外， 还对局部层高较高的楼层提升流程进行 了分析和设计， 使整体升降脚手架可以 * 次提升 $ 个标准层高的高度， 甚至可以连续通过 $ 个大层 高。 对局部结构缺失处的提升机位附着点补缺是通 过设置辅助结构， 使提升机位的附

16、着点从下到上保 持一致。 !“ #“ !+ ,% 超高强混凝土 主楼自基础底板面开始至 “, 层 - 高 *#$ ) . ， 外围框架劲性柱采用的混凝土设计强度为 + ,%， 总用 量近 , /% )“ 。$%0 年以前， 南京市应用于工程的 混凝土强度等级最高为 + 0%， 所以对+ ,% 以上等级 混凝土在工程中的应用无经验。 另外， + ,% 混凝土 最高泵送至 *#$ )， 这在国内是很少见的。为此， 结合上海高强混凝土施工的经验， 与南 京的混凝土供应商一起， 对 + ,% 的配比、 原材料选 择、 工作性能等先后进行了 *% 多组试验研究， 最 终确定了强度和工作性均能满足要求的 + ,% 混凝 土配合比。 对 + ,% 的超高程泵送， 选择