摘要:以天津周大福金融中心项目为工程背景,讲述了超高层建筑施工升降机基础的设计与施工,并介绍主要施工工艺及操作要点。该项技术解决了超高层建筑核心筒内施工升降机基础安装的难题,同时降低了设备安装成本,提高了设备安全性和可靠性,保证了工程的进度。
关键词:超高层建筑;施工升降机基础;箱形梁+钢管柱支顶;传力方式
1 工程概况天津周大福金融中心项目整个用地形状为L形。工程总建筑面积390 000 m2 (地下98 370 m2 ),地下室4层、地上裙楼5层和塔楼100层,建筑总高度530 m。塔楼采用“钢筋混凝土框架核心筒+钢外框体系”。
由于核心筒剪力墙施工采用整体平台顶升技术,需要在核心筒内布置施工升降机到达整体顶升平台顶部后再到各个施工作业层。根据本工程实际情况和工期要求,塔楼选用10台高速变频施工升降机。其中核心筒内布置2部施工升降机1# 、2# ,服务1~96层,基础坐落于地下1层永久电梯井道内,施工升降机附着于核心筒墙体[1-4] 。
2 基础方案设计
2.1 基础定位
该工程地下室4层,考虑现场实际情况,在7# 筒内电梯基坑位置设置2部施工升降机,其中1# 施工升降机为双笼,2# 施工升降机为单笼(图1)。这样可以有效利用筒内空间且升降机基础箱形梁可以放置在结构梁上,结构梁下部采用钢管柱支撑结构形式。
2.2 基础承力支顶设计
结合塔楼地下室施工情况,1# 、2# 施工升降机基础选择布置在地下1层,选用箱形梁基础,箱形梁基础一端支承在结构梁上,另一端与预埋件焊接(图2)。箱形梁材质为Q235,长度为2.9 m,截面尺寸为250 mm× 500 mm×20 mm×26 mm。上部荷载通过箱形梁传递至地下1层结构梁上。考虑到上部荷载较大,因此,在结构梁下部使用截面为φ299 mm×16 mm的钢管柱(材质为Q235)进行支顶,直至将竖向荷载传递到塔楼地下室基础底板上(图3)。
2.3 安装工艺
2.3.1 放线定位
准确放线定位出施工升降机基础箱形梁的位置以及支顶钢管柱在各结构层的位置,确保支顶钢管柱上下对齐、对准。
2.3.2 下部支顶钢管柱安装
支顶钢管柱安装按照从基础底板向上逐层安装的顺序进行,确保下一层钢管柱支顶牢固后方再进行上一层钢管柱的就位安装。
根 据 钢 管 柱 位 置 在 结 构 梁 上 下 添 加 6 0 0 m m × 400 mm×16 mm的垫板,垫板固定方式为在结构板上铣洞并用高强螺杆连接,螺杆直径16 mm(图4)。垫板上开设的螺栓孔必须准确定位,由责任工程师及项目测量工程师复核。垫板与结构梁之间的缝隙用灌浆料填实,确保传力均匀。
钢管柱与垫板焊接采用坡口焊,必须保证焊缝饱满;地下室施工阶段环境较为潮湿,为防止钢管柱锈蚀,应对钢管柱进行防腐处理。
地下3层结构梁边线与地下2层结构梁边线相差 160 mm,为了解决钢管柱支顶面积不足的问题,采用22# 槽钢进行对抱焊接,端头加焊厚16 mm钢板加固处理(图5、图6)。
2.3.3 上部箱形梁安装
上部箱形梁安装时,一端与剪力墙埋件焊接固定,另一端搭接于结构梁上。为增强施工升降机基础两箱形梁的整体性,以便更好地保证安全,在两箱形梁之间用20# 槽钢进行桁架式焊接连接(图7~图10)。
2.3.4 基础范围防油污措施
升降机运行期间产生较多润滑油油污,需防止污染主体结构,采用铺设防水卷材、定期清理油污等方式处理。施工升降机基础覆盖范围梁板结构表面铺设1层膨润土防 水毯并浇筑厚50 mm的C20保护层,靠近核心筒剪力墙一侧膨润土防水毯上卷1 m固定(图11)。
2.3.5 检查验收
检查钢管柱中心位置误差,将其控制在20 mm以内,垂直度也控制在20 mm以内;箱形梁水平度控制在10 mm以内;箱形梁与剪力墙埋件、箱形梁间加固槽钢、钢管柱与垫板间焊缝均应满足规范要求。
3 力学验算
施工升降机搭设高度487 m左右,共325节,吊笼规格为2.2 m×1.8 m×2.5 m,升降机主要技术参数:吊笼质量(双笼)2×2 000 kg,载质量(双笼)2×2 000 kg。
经计算,升降机总重为670 kN。考虑动载、自重误差及风载对基础的影响,取系数n =2,升降机总重为 1 340 kN。
对施工升降机基础荷载传递方式进行三维建模,每台升降机与箱形梁基础连接点各施加335 kN的集中荷载,运用Midas/Gen有限元数值分析软件进行计算,得出施工升降机基础各关键点的承载力。经计算,钢管柱受压、预埋件受剪、箱形梁受弯、受剪及混凝土局部受压承载力等均能满足要求[5-8] 。
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4 结语
随着超高层建筑的迅猛发展,施工升降机基础的施工形式多种多样,如何在保证工程质量与进度的前提下选择更好的结构形式显得尤为重要。
本工程所采用的“箱形梁+支顶钢管柱”的结构形式充分利用了原有永久结构,用钢管柱支撑在结构的梁底进行传力,钢管柱支顶占用空间小,对后期机电安装施工影响较小。本文为未来的超高层建筑施工升降机基础的施工提供了一定的借鉴与指导意义。
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