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周大福中心创超高层结构施工新速度:两天一层

时间:2016-10-14 12:53 点击次数:

  盛夏天津,一批冒酷暑的建设者正在几百米高空创造着奇迹。7月18日,位于天津经济技术开发区由中建八局施工的周大福金融中心项目主体结构突破300米大关,实现“两天一层”,楼高超过58层。这意味着周大福项目工程量完成过半,已经成为滨海新区名副其实的第一高楼。根据工期,预计2017年1月27号实现结构封顶。
 
  一、天津周大福六大特点之“高、深、大、多、变、快”
 
  高
 
  ----地上100层,高530m,天津滨海第一、世界第九高度;
 
  ----塔冠中空高度48.85m,相当于17层住宅楼高;
 
  ----标准层高4.7m,最大层高10m;
 
  ----高速施工电梯滑触线应用高度518m;
 
  ----项目定位高端,由美国SOM、英国ARUP等顶级团队担纲设计和顾问,广泛融入可持续设计和绿色施工理念,要求囊括鲁班奖、詹天佑奖、国家科技进步奖、美国LEED认证等高含金量奖项。
 
  深
 
  ----塔楼基坑深达32.3m,相当于11层住宅楼高,为天津地区房建最深基坑;
 
  ----工程桩最深桩底标高-102.900m,桩长71.7m,相当于26层住宅楼高;
 
  ----塔楼基础底板最薄5.5m,最深处厚达9.9m,接近4层住宅楼高度;
 
  大
 
  ----塔楼基坑环梁支撑内直径达85m,为天津地区最大环形敞口支撑基坑;
 
  ----塔楼地下室T型组合巨柱宽达3m,周长42m,包含6根钢管和30mm厚钢板;
 
  ----钢管混凝土柱最大直径2.3m;
 
  ----裙楼宴会厅跨度34.8m,天幕长105m,最大跨度19.4m;
 
  ----核心筒剪力墙最大厚度2.4m;
 
  ----钢构件数量约42000件,高空焊接工作量大,高空组对焊缝约37.6万米,相当于42.5个珠穆拉玛峰高度,使用焊丝可绕地球400圈。
 
  多
 
  ----建筑业态多,塔楼设备层多达24个,整个工程设备机房900多个;
 
  ----工程涉及专业数十个,相关顾问近20家,参建专业单位80多家,国内外合作材料及设备供应(租赁)商1000余家;
 
  ----投入设备多,高峰期投入搅拌运输车260余辆,先后投入塔吊8台、施工电梯18部,其它起重、构件加工、泵送等各类设备200余套;
 
  ----现场参建人员高峰期3000余人;
 
  ----异型构件种类多,有圆形、组合箱型、近似椭圆形、矩形等多种柱截面形状;
 
  ----发包人提供的概念性图纸多,钢结构、二次结构、幕墙、天幕、雨棚、装饰装修、浮动地台及机电系统等几十个专业均需要施工单位进行深化设计。
 
  变
 
  ----塔楼形体渐升渐细,地方天圆(塔楼平面由底部四方形渐变至顶部圆形),建筑外缘变化最大处内缩达12.7m;
 
  ----塔楼角柱、边柱、斜柱和带状桁架、帽桁架之间形成复杂的空间交汇渐扭变体系,同一根柱子空间位置不断变化,逐层倾斜,角柱与斜柱连接节点呈空间倾斜并附带扭曲,单层扭曲角度达90°,结构形式自下往上存在钢管混凝土--劲性混凝土--纯钢柱的演变;
 
  ----四立面弧形内凹+四角部弧形外凸,通过外框钢柱反复汇交分离和幕墙V口位置变化勾勒出八条起伏的立面曲线;
 
  ----主体钢柱反复汇交分开,自底至顶经历了圆管→组合扭曲椭圆→组合不规则箱型→箱型→T型→箱型→圆管多种截面形式转变,在每个截面转换位置均要单独进行节点设计,共出现截面形式数十种,主要转换节点约40种。
 
  ----两根圆形单管柱交汇渐变过渡为不规则箱形组合截面柱;
 
  ----核心筒剪力墙平面形式经历次变化
 
  快
 
  ----按照合同工期节点要求,平均结构施工速度须达到4天一层,最快时须两天一层;
 
  二、天津周大福之“18最”
 
  项目自开工2年多以来,经过全体人员艰苦奋进、不断努力,塔楼结构已施工至170m,圆满的完成了既定目标,取得了阶段性胜利,已摘得多项世界及国内之最。
 
  1、 3200吨·米——世界房建领域最大动臂塔吊
 
  2、 38小时完成3.1万立方米混凝土浇筑——世界最快基础底板混凝土浇筑速度
 
  3、 90度——双管椭圆截面钢管柱单层扭曲角度世界之最
 
  4、物流通道结合悬挑电梯解决超高层塔楼立面12.7M大距离收缩垂直运输难题——世界首创
 
  5、3200吨·米级动臂式重型塔吊爬升支撑体系四梁合一技术——世界首创
 
  6、3200吨·米级超高层外挂重型动臂式塔吊不对称支撑体系——世界首次应用
 
  7、双圆管柱转不规则方形单管柱钢结构节点——国内首创
 
  8、双管空间异型双曲线相切钢结构节点——国内首创
 
  9、30米——创2.3M直径钢管柱C80高强混凝土单次国内顶升高度记录
 
  10、LOD500全员、全专业、全过程BIM应用——国内之最,行业革命
 
  11、创新应用全专业、全方位、全过程总承包管理——引领国内施工总承包管理模式
 
  12、微生物降解生态厕所——国内超高层首例使用
 
  13、自动分离式垃圾运输系统——革命性解决超高层垃圾运输难题
 
  14、超高层泵送废料零排放——洗泵污水泥浆分离器国内首次应用
 
  15、智能顶升平台监测方式——国内首创
 
  16、1600平米整体式塔吊、平台自爬升兜底防护——国内首创
 
  17、518米高超高层高速施工电梯滑触线整体应用——国内领先
 
  18、32.3米超高钢格构式塔吊基础——国内首创
 
  三、攻坚克难之八大招
 
  1、智囊团----苏亚武超高层技术创新工作室
 
  正如中国工程勘察设计大师、华东建筑设计研究总院顾问总工汪大绥所说,530米的天津周大福在国内并不算最高,但它的结构却是最为复杂的,施工难度可想而知。
 
  面对巨大的挑战,八局人首先想到的是集体智慧和团队力量----苏亚武超高层技术创新工作室,由全国优秀项目经理、“鲁班奖项目经理”、上海市劳动模范获得者、“上海市杰出青年岗位能手”——项目经理苏亚武同志领衔,集结了世界500强企业第37强、中国最大的建筑企业集团——中国建筑工程总公司旗下9个分公司的各类专业技术管理人才,其中博士5名,硕士25名。工作室成员不仅各有所长,更有着高度的责任感,他们不畏困难,善于钻研,攻克着前进道路上的一道道难关!
 
  2、巨龙吸水----工具式大口径溜管快速浇筑技术
 
  为了快速优质的完成9.9m厚基础底板混凝土浇筑任务,创新工作室团队通过反复试验,自主研发了“工具式大口径溜管快速浇筑”技术,布置5道溜管,宛如五条巨龙,利用38小时完成5600平米的塔楼基础底板3.1万立方米的混凝土浇筑,刷新了国内同体积混凝土浇筑的最快记录;与传统的汽车泵、固定泵浇筑相比较,占用场地面积小,可实现混凝土输送过程中无噪声、无油耗、不用电,本次混凝土浇筑减少柴油油耗18000L,在当前雾霾肆虐的大环境下,项目施工PM2.5的排放量亦得到较大程度的降低。此外,300m钢质溜管可全部回收,用作后期垃圾排放管道,真正实现了绿色施工。该项技术已申请发明专利1项,实用新型专利6项。
 
  3、变形金刚----智能整体顶升平台
 
  为解决塔楼核心筒竖向结构施工中的诸多难题,创新工作室团队自主研发了智能整体顶升平台系统,能承载3200吨,相当于3.2万个100公斤胖子的重量。平台形状随墙体厚度相应经历5次变化。平台架设5层水平网片加一层钢板兜底防护,竖向从上至下全封闭钢板网,配置自爬升保温装置、全封闭钢质兜底防护、自爬升塔吊兜底防护、自动喷淋降尘降温系统、休息室、吸烟室、生物厕所等设施,统筹兼顾质量、安全、绿色施工、人文关怀等各方面需求。顶升步距从3.6米到6米,步幅变化最大。十多个行程传感器,数十个水准仪,数十个摄像头,近百个应力计,由控制系统统领,全方位监测平台;顶升过程中不仅可监控每个“腿”的顶升高度,还能监控平台整体姿态。平台能同时进行钢构件安装、钢筋绑扎、混凝土浇筑与养护、墙面清理等作业。
 
  4、通天梯----物流通道塔+悬挑施工电梯
 
  不同作业面人员和物料的垂直运输是超高层施工的生命线,也是制约工期的瓶颈所在,天津周大福金融中心工程施工高峰期仅施工人员就达3000人,只能依靠施工电梯解决人员上下问题;一方面受合同工期节点制约,不能长时间占用建筑内的正式电梯井道布置施工电梯,另一方面,由于外立面收缩较多,传统的外附着电梯也难以实施。
 
  创新工作室团队最终创新应用了超高层物流通道塔+悬挑施工电梯的垂直运输方式,底部48层以下安装预制装配式钢格构塔,一面与塔楼结构连接,另外三面布置双笼施工电梯形成物流通道塔, 47层以上设置悬挑式施工电梯与物流通道塔衔接,上下电梯做到同层接力,成功解决了结构外立面大尺寸缩减所带来的的垂直运输难题。
 
  5、大力士----ZS3200重型动臂塔吊
 
  由于工程结构工期紧,在钢构件的竖向分节上需要尽可能一节多层,但这意味着吊重增加,需要匹配较大的起重设备。综合考虑吊重、吊次、地面卸车、钢结构分布特点、经济效益等诸多因素后,项目最终选用了ZSL3200这个全球房建领域最大的大块头,这是一种新型无级调速动臂塔机,力矩达到3200吨.米,最大吊重达到惊人的100吨,相当于14头成年大象的重量。此外还首创应用了两梁(爬升梁、支撑梁)合一技术,成功解决了超高层狭窄核心筒中重型塔吊爬升技术难题。
 
  6、量体裁衣----如何制作40多吨的90度弯扭钢线条
 
  塔楼外框钢柱反复汇交分离,在四个立面分别勾勒出两条对称的起伏曲线,像是为建筑穿上了一件精美的外衣,为了缝制这件外衣,裁缝们可谓煞费苦心。
 
  组合扭曲椭圆构件单件重40多吨,要求在8米长度范围内完成90°以上的扭曲,需要经过制作样箱、定尺下料、定型冷加工、组装焊接、校正、二次焊接等数十道工序,组成扭曲构件的每一块钢板冷加工过程中都要根据扭曲情况划分为60~80个点位,制作专门模具,逐个点位压制成型。
 
  7、编号留门---如何玩转巨型金刚魔方
 
  异形组合钢管柱截面净尺寸最大2965×4412mm,包括内外两层结构,涉及零件80多件,大家称其为“巨型金刚魔方”,加工前要细分确定80多个零件的先后组装顺序,一个零件顺序不对将导致整个构件无法制作。为保证现场施工焊接,加工时在柱对接位置上下各300mm处预留操作孔,内部钢骨柱腹板预留2块,外部壁板预留6块。
 
  8、超级数据平台----全面应用BIM技术
 
  在港资项目所特有的合同模式下,发包人提供的图纸多为概念图,甚至不提供明确的楼层边缘线定位,无法达到施工图的深度,钢结构、二次结构、幕墙、天幕、雨棚、装饰装修、浮动地台及机电系统等几十个专业均需要施工单位进行深化设计,深化设计工作量非常之大,复杂的结构节点、异常密集的机电管线、极为严格的净空要求都对深化设计的精度提出更高要求,传统的二维制图已无法满足;此外,计划、平面、技术、专业协调等总包管理的众多方面也都迫切需要借助一种强大的信息化手段。
 
  “全员、全专业、全过程”的三全BIM应用让问题迎刃而解,项目以BIM为智能化数据平台,分别在深化设计、方案模拟、可视化交底、验收、消防模拟、4D工期、逆向BIM、平面管理等方面进行全面应用,最终实现LOD 500数字楼宇交付及5D BIM应用目标。
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