天津117大廈關(guān)鍵建造技術(shù)

天津117大廈關(guān)鍵建造技術(shù)2015年工程建設(shè)行業(yè)科技觀摩會中建三局集團有限公司余地華超高層建筑發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

已建&在建

超高層建筑高度前10位（中國）中建三局總承包中建三局參與工程概況1.1工程總體概況（1）天津高新區(qū)軟件和服務(wù)外包基地綜合配套區(qū)

總規(guī)劃占地面積約196萬㎡，包括中央商務(wù)區(qū)(CBD)、高級豪華住宅區(qū)及天津環(huán)亞國際馬球會三大板塊，分別占地約57.27萬㎡、49.46萬㎡及89.88萬㎡。

中建三局承接工程總建筑面積約340萬㎡，合同額約200億元人民幣。住宅區(qū)(1期)中央商務(wù)區(qū)CBD住宅區(qū)(2期)馬球會所馬球場馬房及訓(xùn)練場1.1工程總體概況（2）CBD一期概況

CBD一期總建筑面積：85萬㎡

CBD一期地庫建筑面積：34萬㎡

靠山樓（37層）：197m砼總量：54萬m3；其中117塔樓19萬m3總用鋼量約28萬t；其中117塔樓14萬t鋼筋共13萬t，其中117塔樓4萬t

117大廈（117層）：597m，37萬㎡

鋼結(jié)構(gòu)共15.3萬t117塔樓靠山樓CBD一期中央商務(wù)區(qū)CBD1.1工程總體概況會所、餐飲、酒吧115L-117L酒店客房95L-114L辦公（高區(qū)2）64L-92L辦公（中區(qū)2）33L-61L辦公（低區(qū)2）7L-30L1.2天津117大廈結(jié)構(gòu)概況

本工程117主塔樓結(jié)構(gòu)形式為巨型框架-核心筒-巨型斜撐結(jié)構(gòu)；117塔樓

總部辦公樓為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)（H形鋼骨混凝土柱）?？偛哭k公樓

塔樓首層建筑平面尺寸約65m×65m，4200㎡，以0.88°漸變至頂層時平面尺寸約45m×45m，

2100㎡

。商業(yè)廊1.2天津117大廈結(jié)構(gòu)概況核心筒剪力墻：(1)鋼板砼組合結(jié)構(gòu)、鋼

板

L1-L36

、L114M2-TOP，最

大

板

厚

70mm，Q345GJC鋼梁：巨型柱：本工程特點為樓層鋼梁較小，數(shù)量多其直接連接巨柱和核心筒。四

角

至

結(jié)

構(gòu)頂

部

，

呈

六邊

菱

形

，

底部截面45m2(2)墻厚0.3-1.4m，樓層壓型鋼板核心筒+巨型鋼柱核心筒+巨型鋼柱+轉(zhuǎn)換桁架+巨型斜撐+轉(zhuǎn)換桁架+巨型斜撐+鋼梁核心筒核心筒+巨型鋼柱1.3現(xiàn)場施工形象進(jìn)度-117塔樓截止2015-4-9核心筒：106層標(biāo)高：

523.55米1.4合同模式與項目組織架構(gòu)總包范圍1.4合同模式與項目組織架構(gòu)合約界面PC

(采購+建造)模式總承包合約范圍合約責(zé)任1.4合同模式與項目組織架構(gòu)項目總承包管理業(yè)務(wù)流程深化設(shè)計管理能力計劃管理能力合約管理能力總承包管理五大核心能力公共資源管理能力招標(biāo)采購管理能力1.4合同模式與項目組織架構(gòu)總承包商企業(yè)層面總承包項目部由于法律規(guī)定，主體結(jié)構(gòu)須自行完成，故土建、鋼構(gòu)分包均為內(nèi)部單位，但也簽訂FIDIC條件分包合同。各專業(yè)分包項目部供應(yīng)商團隊在PC模式下，須將供應(yīng)商團隊納入項目各項管理流程。1.4合同模式與項目組織架構(gòu)專業(yè)負(fù)責(zé)制矩陣式組織構(gòu)架項目領(lǐng)導(dǎo)班子PCG項目控制組職能部門技術(shù)設(shè)計部安全監(jiān)督部品質(zhì)保障部綜合管理部生產(chǎn)協(xié)調(diào)部機電部合約采購部計劃部財務(wù)部職能部門機電類主塔樓機電靠山樓機電商業(yè)廊機電子項目地下室機電機電類項目及子項目對口職能負(fù)責(zé)人專業(yè)主管子項目子項目子項目項目責(zé)任工程師責(zé)任工程師責(zé)任工程師責(zé)任工程師電梯班子兼職項目主管電梯項目及子項目對口職能負(fù)責(zé)人主塔樓電梯子項目責(zé)任工程師靠山樓電梯子項目責(zé)任工程師商業(yè)廊電梯子項目責(zé)任工程師地下室電梯子項目責(zé)任工程師土建鋼構(gòu)類項目主管主塔樓主體結(jié)構(gòu)子項目責(zé)任工程師靠山樓主體結(jié)構(gòu)子項目責(zé)任工程師商業(yè)廊主體結(jié)構(gòu)子項目責(zé)任工程師地下室主體結(jié)構(gòu)子項目責(zé)任工程師土建鋼構(gòu)類項目及子項目對口職能負(fù)責(zé)人景觀園林類項目主管景觀園林綠化子項目景觀園林機電子項目5大〝專業(yè)項目〞內(nèi)各專業(yè)子項目之間緊密協(xié)調(diào)園林景觀類項目及子項目對口職能負(fù)責(zé)人專業(yè)小組責(zé)任工程師責(zé)任工程師地下室裝修裝修類項目主管主塔樓裝修子項目責(zé)任工程師靠山樓裝修子項目責(zé)任工程師商業(yè)廊裝修子項目裝修類項目及子項目對口職能負(fù)責(zé)人幕墻工程責(zé)任工程師子項目責(zé)任工程師責(zé)任工程師矩陣的兩個方向工作重點：1、橫向子項目小組負(fù)責(zé)專業(yè)的推進(jìn)；2、縱向職能部門負(fù)責(zé)項目總控。平衡矩陣式組織構(gòu)架1.5工程特點與重難點1結(jié)構(gòu)高天津117大廈受航空管制不超過600m的限制，建筑總高度597m，核心筒頂標(biāo)高596.2m。2體量大天津117大廈總建筑面積85萬㎡，首層建筑面積4200㎡。砼總量61萬m3、總用鋼量約27.9萬t，其中鋼筋12.9萬t。1.5工程特點與重難點3工期緊天津117塔樓地上實際結(jié)構(gòu)130層，合同要求2015年8年30日結(jié)構(gòu)封頂，2016年8月8日整體竣工。4典型的PC總承包項目除酒店、大堂精裝修之外，所有工作內(nèi)容均由我司承擔(dān)，包含：幕墻、電梯等機電設(shè)備的招標(biāo)，以及室外景觀、園林、綠化等都交由我司實施，我司向業(yè)主履行單一的總包責(zé)任。十一項之最：1.

597米——中國結(jié)構(gòu)第一高樓；2.

120米——國內(nèi)房建領(lǐng)域最長樁基；3.

210噸——國內(nèi)單根最重防屈曲鋼支撐；4.

84．7萬平方米——創(chuàng)摩天大樓建筑面積世界之最；5.

6．5萬方——超高層建筑混凝土底板世界之最；6.7.8.9.578米——全球最高通道塔；594米——單井道運行高度世界之最；3兆帕——超高層建筑水管壓力世界之最；45平方米——超高層巨型柱截面尺寸世界之最；10.

564米——全球最高室內(nèi)游泳池；11.

579米——全球最高觀景平臺。目錄一、地基與基礎(chǔ)關(guān)鍵建造技術(shù)二、垂直運輸關(guān)鍵建造技術(shù)三、混凝土工程關(guān)鍵建造技術(shù)四、鋼結(jié)構(gòu)工程關(guān)鍵建造技術(shù)五、工況復(fù)核計算與施工期監(jiān)測六、機電工程關(guān)鍵建造技術(shù)七、BIM技術(shù)研究與應(yīng)用一、地基與基礎(chǔ)關(guān)鍵建造技術(shù)1.1超大直徑（188米）混凝土圓環(huán)非對稱受力支撐體系力學(xué)分析、穩(wěn)定性研究與應(yīng)用1.2高承載力超大長徑比鉆孔灌注樁綜合施工技術(shù)1.3超厚大底板綜合施工技術(shù)研究與應(yīng)用1.1

超大直徑（188米）混凝土圓環(huán)非對稱受力支撐體系力學(xué)分析、穩(wěn)定性研究與應(yīng)用1.1.1研究背景及重難點1）基坑開挖面積超大、超深，且工期特別緊張；2）基坑施工分區(qū)流程多次調(diào)整，給設(shè)計與施工帶來諸多苦難和挑戰(zhàn)；3）C+D區(qū)混凝土圓環(huán)支撐直徑188m，基坑區(qū)位平面圖在國內(nèi)外均屬罕見；基坑支護平面圖4）超大圓環(huán)支撐體系存在多種不對稱受力工況，支護結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜且不斷變化，支撐變形控制難度大；5）基坑南側(cè)緊臨津靜公路，地下管線眾多，基坑變形控制要求高。1.1

超大直徑（188米）混凝土圓環(huán)非對稱受力支撐體系力學(xué)分析、穩(wěn)定性研究與應(yīng)用1.1.2主要研究內(nèi)容：（1）超大直徑（188m）混凝土圓環(huán)非對稱受力支撐體系設(shè)計分析關(guān)鍵技術(shù)（2）施工順序調(diào)整引起的超大直徑混凝土圓環(huán)非對稱受力支撐體系設(shè)計問題分析與優(yōu)化研究（3）超大直徑（188m）混凝土圓環(huán)非對稱受力支撐體系的監(jiān)測分析與信息化施工關(guān)鍵技術(shù)（4）超大直徑（188m）混凝土圓環(huán)合理支撐體系分析研究1.2高承載力超大長徑比鉆孔灌注樁綜合施工技術(shù)（1）主要研究內(nèi)容序號2.1研究內(nèi)容PHP不分散低固相泥漿在高承載力超大長徑比鉆孔灌注樁中的應(yīng)用技術(shù)2.22.32.4消除側(cè)摩阻力的超長雙護筒設(shè)計與施工技術(shù)超大長徑比樁垂直度控制技術(shù)超長超重鋼筋籠制作安裝技術(shù)2.5

可塑-硬塑土層豎向高密度點位環(huán)形注漿設(shè)計與施工技術(shù)2.6

水下澆注高保塑自密實高耐久性混凝土研究與應(yīng)用1.3天津117大廈超厚大底板綜合施工技術(shù)研究與應(yīng)用序號3.13.23.33.43.5新技術(shù)粗大直徑鋼筋加工、配送與綁扎技術(shù)鋼筋支撐架的設(shè)計與施工技術(shù)底板大直徑超長高強錨栓群施工技術(shù)低水化熱高強超大體積混凝土配置施工關(guān)鍵技術(shù)大底板澆筑模擬試驗C50P8超大體積筏板混凝土一次性連續(xù)澆筑施工組織創(chuàng)新模式及施工關(guān)鍵技術(shù)3.62

垂直運輸關(guān)鍵建造技術(shù)垂直運輸技術(shù)與裝備全部國產(chǎn)化1、頂升模架系統(tǒng)

—自主研發(fā)2、通道塔3、塔吊—自助研發(fā)—南京中昇，4、施工電梯

—廣州京龍5、混凝土輸送泵—三一重工2

垂直運輸關(guān)鍵建造技術(shù)第一部分

頂升模架體系第二部分

超高層建筑塔吊選型與布置第三部分

外掛式塔吊支撐架的設(shè)計與施工第四部分

超高層建筑施工豎向綜合運輸通道塔的研發(fā)2.1

頂升模架體系頂升模架體系效果圖2.1

頂升模架體系低位頂升模架體系組成低位頂升鋼平臺模架體系是一種采用大行程（6m）、高能力（最高達(dá)450t）液壓油缸和支撐立柱，通過在核心筒預(yù)留的洞口頂升懸掛模板和掛架（作業(yè)平臺）的鋼平臺，進(jìn)而帶動模板和掛架整體上升，完成豎向混凝土結(jié)構(gòu)施工的一種施工方法。主要包括：鋼平臺系統(tǒng)支撐與頂升系統(tǒng)掛架及圍護系統(tǒng)模板系統(tǒng)2.1

頂升模架體系頂升模架體系平面布置示意圖2.1

頂升模架體系頂升模架爬升規(guī)劃：頂模的全行程爬升規(guī)劃涵蓋了所有樓層混凝土澆筑高度、鋼筋綁扎高度、模板留設(shè)高度、施工縫的標(biāo)高、支點預(yù)留洞的標(biāo)高、所有樓層的施工流程等內(nèi)容。是指導(dǎo)核心筒塔樓施工的重要內(nèi)容之一。2.2超高層建筑塔吊配置與應(yīng)用技術(shù)1、地上施工吊次分析與配置本工程共需要使用塔吊吊次約為61040吊次，其中鋼結(jié)構(gòu)使用塔吊吊共需要吊次34537次。占58%。2、塔吊爬升2.2超高層建筑塔吊配置與應(yīng)用技術(shù)2.3

外掛式塔吊支撐架的設(shè)計與施工3、塔吊支撐架的設(shè)計如圖所示，塔吊支承系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式由以下一些構(gòu)件構(gòu)造組成：“支承架”+“拉桿”+“壓桿”+“牛腿”+“耳板”+“埋件”ZSL2700ZSL1250塔吊支承系統(tǒng)三維軸測圖2.3

外掛式塔吊支撐架的設(shè)計與施工4、支撐架處核心筒加固措施隨著核心筒的增高，墻體逐漸變薄，采用鋼梁對墻體進(jìn)行有效加固，保證外掛架施工安全。2.4超高層建筑施工豎向綜合運輸通道塔的研發(fā)1、通道塔初步設(shè)計概況為了保證主塔樓施工期龐大的垂直運輸需要，塔樓東南角設(shè)置一座578m高的通道塔，平面尺寸為5m×9m，共附著5部高速施工電梯，隨結(jié)構(gòu)樓層的升高同步安裝升高。通道塔通道塔及施工電梯布置2.4超高層建筑施工豎向綜合運輸通道塔的研發(fā)2、主要研究內(nèi)容序號研究內(nèi)容（1）超高層建筑施工豎向綜合運輸通道塔結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)（2）

超高層建筑施工豎向綜合運輸通道塔安裝與拆除施工關(guān)鍵技術(shù)（3）（4）超高層建筑施工豎向綜合運輸通道塔風(fēng)洞試驗研究超高層建筑施工豎向綜合運輸通道塔風(fēng)壓數(shù)值模擬分析多工況條件下超高層建筑施工豎向綜合運輸通道塔受力及變形數(shù)值模擬分析（5）（6）

超高層建筑施工豎向綜合運輸通道塔監(jiān)測技術(shù)研究與應(yīng)用超高層建筑施工豎向綜合運輸通道塔附著施工電梯的優(yōu)化配置（7）（8）及運行管理研究超高層建筑施工豎向綜合運輸通道塔敷設(shè)臨時線路（臨電）和管道（臨水、消防、排污）的設(shè)計與施工關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用。2.5超高層建筑施工期核心筒逃生系統(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用逃生爬梯效果圖2.5超高層建筑施工期核心筒逃生系統(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用

附墻裝置節(jié)點：1）前期用與對拉螺桿相同螺紋的螺桿擰入拉桿孔中，并用螺母將連折彎鋼固定在混凝土結(jié)構(gòu)表面。2）用一端焊有彎鉤的Φ48鋼管與折彎鋼板拉結(jié)，另一端用轉(zhuǎn)扣與塔梯固定。每層附墻點設(shè)置兩道水平拉桿，再用斜桿對其進(jìn)行斜拉加固。如上圖所示。3、混凝土工程關(guān)鍵建造技術(shù)3.1寒冷地區(qū)超高泵送高強自密實混凝土的研制與施工技術(shù)

混凝土等級分布標(biāo)準(zhǔn)層核心筒混凝土巨形柱混凝土樓層（高度m）最大方量m3強度等級最大方量m3強度等級最大方量m3強度等級F1-F9(52.45)364.2/54C30/C401498C601253.6C70F10-F21(107.43)F22-F35(183.96)F36-F50(250.81)F51-F66(332.88)F67-F81(399.63)F82-F97(482.71)F98-F108(527.92)F109-F116(578.6)F117(583.65)303.4/54262.9/54254.2/54223.1/57209.8/57190.7/57238.4/65158.9/76.10/394.2C30/C40C30/C40C30/C40C30/C40C30/C40C30/C40C30/C40C30/C40C30/C4010121028800703425396264290165C60C60C60C60C60C60C60C60C60779.2727.4711.6480.9314.7191.1176.386.1C70C70C60C60C50C50C50C50C5099.5泵送要求天津117塔樓混凝土強度等級從C30～C70，所有的混凝土都必須“一泵到頂”，最大泵送高度596.2m

。3.1寒冷地區(qū)超高泵送高強自密實混凝土的研制與施工技術(shù)（2）主要研究內(nèi)容1）超高泵送高強自密實混凝土的研制（含性能指標(biāo)測試與評價技術(shù)）2）超高泵送高強自密實混凝土的泵送技術(shù)①建立“原材料-配合比-泵送指標(biāo)”混凝土可泵性評價模型②盤管試驗壓力泌水試驗等。3）冬期施工：混凝土低溫環(huán)境模擬試驗，保溫與養(yǎng)護技術(shù)4）泵管實時監(jiān)測系統(tǒng)的探索性研究5）混凝土超高泵送施工組織設(shè)計3.2高強自密實混凝土鋼管柱模擬試驗及施工技術(shù)研究（1）概述巨型柱腔體內(nèi)為C50、C60、C70自密實混凝土?；疽螅罕霉艹隹诘幕炷吝_(dá)到自密實的效果，以保證復(fù)雜節(jié)點區(qū)域混凝土填充密實。3.2高強自密實混凝土鋼管柱模擬試驗及施工技術(shù)研究（2）主要研究內(nèi)容1）多腔體異形鋼管混凝土巨型柱內(nèi)部自密實混凝土澆筑質(zhì)量（密實度）檢測與評估技術(shù)；2）多腔體異形鋼管混凝土巨型柱自密實混凝土澆筑技術(shù)研究與應(yīng)用；3）多腔體異型鋼管混凝土巨柱施工過程有限元模擬分析；4）多腔體異型鋼管混凝土巨柱施工質(zhì)量影響因素研究。多腔體異型鋼管焊接殘余應(yīng)力與變形（焊接工藝）、混凝土各工作性能指標(biāo)（密實度、塌落度、收縮性能等）、混凝土施工工藝（澆筑及養(yǎng)護）、外界環(huán)境等。3.3鋼板剪力墻混凝土裂縫控制研究與應(yīng)用（1）概述鋼板剪力墻的混凝土施工性能，需接近自密實。3.3鋼板剪力墻混凝土裂縫控制研究與應(yīng)用（2）主要研究內(nèi)容1）設(shè)計及構(gòu)造措施；2）C70低收縮自密實混凝土的研制與應(yīng)用；3）保溫、加熱、養(yǎng)護等施工措施技術(shù)；4）鋼筋、混凝土、鋼板、栓釘?shù)热轿槐O(jiān)測技術(shù)；5）鋼板-混凝土組合剪力墻預(yù)熱鋼板減少混凝土收縮裂縫試驗；6）鋼板剪力墻混凝土裂縫誘因測試分析研究。（3）主要創(chuàng)新點從結(jié)構(gòu)設(shè)計、混凝土配比、施工養(yǎng)護及監(jiān)測等方面，建立全方位的鋼板剪力墻裂縫的綜合控制技術(shù)。4、鋼結(jié)構(gòu)工程關(guān)鍵建造技術(shù)4.1多腔體巨型鋼柱的制作與施工技術(shù)巨柱施工重點：1、巨型組合構(gòu)件的合理拆分及節(jié)點設(shè)計；2、超大復(fù)雜構(gòu)件及節(jié)點制作質(zhì)量難以控制；3、多角度組合構(gòu)件的驗收困難；4.1多腔體巨型鋼柱的制作與施工技術(shù)巨柱施工重點：4、復(fù)雜環(huán)境下的大體量厚板焊接困難；5、高空超長焊縫施工安全防護搭設(shè)困難；4.1多腔體巨型鋼柱的制作與施工技術(shù)4.1.1多腔體巨型鋼柱施工分段研究4.1.2巨型鋼柱地面拼裝技術(shù)4.1.3巨型柱復(fù)雜節(jié)點的制作與安裝技術(shù)4.2超大尺寸屈曲約束支撐特點及施工難點：防屈曲支撐設(shè)置于主塔樓外框四個立面B2-L7層（標(biāo)高-10.00m至38.90m），單根防屈曲支撐長約53m，重量約為223.1t，單根承載力3600kN，為當(dāng)今房建領(lǐng)域尺寸和承載能力最大的屈曲約束支撐。防屈曲支撐是由分芯材和套筒兩部分組成的雙層箱體結(jié)構(gòu)，其中芯材為1426

x

826

x

90

x

90箱形結(jié)構(gòu)，套筒為1500

x

900x35x35的箱形結(jié)構(gòu)。屈曲支撐立面位置屈曲支撐三位空間示意圖4.2超大尺寸屈曲約束支撐超大尺寸屈曲約束支撐施工難點：1、構(gòu)件單根重量、尺寸大，分段分節(jié)重點分析；2、分段構(gòu)件內(nèi)外筒相對獨立，防滑措施選取難度大；3、不同材質(zhì)鋼板對接焊接，施工工藝選取需反復(fù)試驗；4、塔樓南北側(cè)無支撐結(jié)構(gòu)，安裝臨時支撐困難；5、構(gòu)件傾斜吊裝，角度難以控制。超大尺寸屈曲約束支撐現(xiàn)場安裝首節(jié)防屈曲支撐與巨柱連接首節(jié)防屈曲支撐頂端臨時支撐二節(jié)防屈曲支撐安裝防屈曲支撐端面4.3超高層核心筒單層鋼板墻的施工技術(shù)鋼板墻施工難點：1、鋼板墻施工與土建等多家單位配合，鋼筋孔、流淌孔開設(shè)需謹(jǐn)慎考慮；2、鋼板墻焊接工藝重點考慮，殘余應(yīng)力有效消除；3、單條焊縫最長達(dá)13m，焊接變形難以控制；4、受頂模系統(tǒng)影響，鋼板墻分段及吊裝工藝?yán)щy；4.3超高層核心筒單層鋼板墻的施工技術(shù)鋼板墻的施工分段研究4.3超高層核心筒單層鋼板墻的施工技術(shù)鋼板墻的防變形控制：為了減小焊接的局部收縮變形，需要在焊縫兩側(cè)設(shè)置約束板固定，并在鋼板墻之間加設(shè)防變形支撐。焊接約束板設(shè)置焊接完成后效果焊接約束支撐設(shè)置5、工況復(fù)核計算與施工期監(jiān)測5.1結(jié)構(gòu)及施工輔助設(shè)施復(fù)核計算

復(fù)核計算主要內(nèi)容序號主要內(nèi)容（1）內(nèi)外筒高差工況復(fù)核計算（2）（3）（4）通道塔自由懸挑高度復(fù)核計算塔吊附著引起的核心