中国尊大厦位于北京市朝阳区CBD核心区Z15地块, 主体结构高528m, 抗震设防烈度8度。工程底板施工总面积约1.1万m² (136m×84m) , 开挖深度37.8m, 其中塔楼底板厚6.5m, 纯地下室底板厚2.5m, 两者间过渡区底板厚4.5m (见图1) 。

基础底板受力主筋采用直径40mm、HRB500级钢筋, 钢筋用量约15 300t (含构造钢筋) 。其中, 塔楼6 500mm厚底板典型钢筋分布为:底部钢筋为7～10层40@200双向钢筋网片, 排布高度约为1 260mm;中间层设置3道温度构造筋25@200 (双向) , 高度约1 180mm;底板上部筋为4层40@200双向钢筋网片, 排布高度为440mm;底板表面设1道保护层厚度为15mm, 8@200双向布置抗裂钢筋网片;局部设500mm×500mm抗冲切立柱。

1) 钢筋搬运和安装难度大由于钢筋直径较大, 12m长的定尺钢筋质量约118kg, 需要几个工人同时搬运;本工程的基础形式为桩筏基础, 筏板下方有896根基础桩, 桩内纵筋需锚入底板1 800mm, 铺设钢筋过程中需越过桩头钢筋高度, 在桩径范围排布钢筋, 进一步增加钢筋搬运和安装难度。

2) 构造要求高, 形式多样基础底板上设有集水井、电梯井、钢结构抗剪齿槽等部位, 需作特殊加强处理, 形式多样。同时, 钢结构预埋工程量大, 尤其是钢结构锚栓套架, 在与钢结构穿插施工中, 要充分考虑各种构造做法及避让关系。

3) 底板顶面钢筋架空底板底部钢筋与顶部钢筋距离较大, 以2 500mm厚底板为例, 考虑保护层厚度及40mm钢筋层间距, 底部钢筋与顶部钢筋间距最大为1 590mm, 6 500mm厚底板达到4 600mm, 因此钢筋安装、绑扎需设计特殊钢筋支架。

设计要求筏板底筋保护层厚100mm, 板面筋保护层厚50mm, 上下层钢筋网片间净距50mm。

为保证底板钢筋保护层厚度, 钢筋下设I10型钢作为垫块, 间距为800～1 200mm, 呈梅花形布置。I10型钢长600mm, 每块型钢上搁置3根钢筋;无法搁置600mm长型钢区域处, 使用300～400mm长I10型钢, 每块型钢上搁置2根钢筋。

为保证钢筋握裹强度, 在底板钢筋施工中, 上下两层钢筋网片间按照1 600mm间距斜向布置垫起钢筋, 钢筋直径与受力钢筋相同。

以塔楼区域6.5m厚底板为例, 施工时采用型钢支撑架支撑底板顶部钢筋。型钢梁采用[10, 型钢柱采用I10。为保证整体稳定性, 在底层钢筋网片以上400mm处、垂直I10方向各设置1道└50×5连接钢梁作为底部钢筋支撑。型钢柱中部与底板厚度方向6 500mm厚度区域设置3道└50×5水平支撑, 兼作25@400构造钢筋支撑, 与构造钢筋固定牢固, 以提高钢筋支撑稳定性。型钢支撑架设于网片上层, 工字钢下端落在└100×63×7。角钢搭在上层间距200mm×200mm的钢筋网片上, 钢筋立柱支撑可4个作为1组, 用└50×5焊接连接。立柱支撑区域, 底部钢筋下方增加1～2组型钢垫块。支撑架设计如图2所示。

通过计算分析, 支撑架型钢柱基本布设原则为横纵向间隔1 800mm布置, 连接节点采用E43型焊条手工焊。支撑架平、立面布置如图3, 4所示。

巨柱及翼墙、核心筒钢板墙区域由于设有地脚锚栓套架及抗剪齿槽, 支撑架需根据钢结构锚栓套架深化图及抗剪齿槽布置图并结合现场实际情况进行调整或避让。

以塔楼6 500mm厚底板钢筋型钢支撑架设计计算为例。支撑通过与中部25构造筋双向满焊划分为1.8m的计算单元, 其中最不利段为底部1.8m区段 (一端固定、一端自由) 。荷载考虑40钢筋、中部构造25钢筋、上部水平[10、竖向支撑I10、中部└50×5及拉接14钢筋自重, 同时考虑6 500mm厚底板施工动载4kN/m² (考虑机电预留管道等附加荷载) , 底板最大荷载处验算如下。

1) 荷载验算

板顶40钢筋重98.7N/m×1.8m×10×8=14.21kN;上部水平[10重100.07N/m×1.8m=0.18kN;中部25钢筋重38.5N/m×1.8m×10×6=4.16kN;中部└50×5重37.7N/m×1.8m×4×4=1.09kN;中部拉接14钢筋重12.1N/m×1.8m×10×6=1.31kN;竖向支撑I10重:112.61N/m×5.5m=0.62kN;静载合计21.57kN。动载:4kN/m²×1.8×1.8=12.96kN。施工荷载合计1.2×21.57+1.4×12.96=44.03kN。

2) 立柱抗压验算

l=1 500mm, i_x=4.14cm, i_y=1.51cm;对x轴为a类, 对y轴为b类, A=14.3cm²;λ_x=1 500/41.4≈36, ψ=0.95;λ_y=1 500/15.1≈99, ψ=0.56;σ_x=N/ψA=44.03kN/ (0.95×1 430mm²) ≈32.4N/mm²<f=215N/mm², σ_y=N/ψA=44.03kN/ (0.56×1 430mm²) ≈54.98N/mm²<f=215N/mm², 满足要求。

3) 底部角钢验算

普通工字钢给角钢传力按均布荷载考虑。q=N/0.1=44.03kN/0.1m=440.3kN/m, M_max=440.3×0.1×0.1× (0.05+0.1×0.1/ (2×0.2) ) /0.2=1.65kN·m, M_max/W=1.65×10⁶/ (16.88×10³) =97.75N/mm²<215 N/mm², 满足要求。

4) 顶部槽钢验算

q=1.2× (14.21/1.8+0.1) +1.4×4×1.8=19.67k N/m, 按照三跨连续查表, 跨中最大弯矩M_max=0.08×ql²=0.08×19.67×1.8²=5.1kN·m, M_max/W=5.1×10⁶/ (39.7×10³) =128.5N/mm²<215N/mm², 满足要求。

由于本工程底板深坑区域有降水井及大量格构柱需穿过底板钢筋, 当局部1, 2根主筋无法弯折通过, 只能将钢筋截断时, 可按照洞口补强处理。经与设计沟通, 当有1根直径40mm主筋截断时, 可用2根28mm钢筋分别设置于两侧进行补强;当有2根以上主筋截断时, 在断开处两侧补相同直径、数量钢筋, 满足搭接长度要求。

本工程桩基有纵筋露出桩头1 800mm, 与底板钢筋相交, 部分40@200钢筋无法穿过桩头纵筋。以本工程数量较多的工程桩P1 (直径1 000mm, 配2232钢筋) , P2 (直径1 200mm, 配2032钢筋) 为例, 采用以下方法处理。

1) 底板钢筋与桩纵筋相交, 尽可能全部穿过。

2) 若受现场条件所限, 无法满足全部穿过, 则应尽可能多地使钢筋穿过, 并使截断钢筋根数≤2根。

3) 未穿过的钢筋可在桩身处截断, 采用40钢筋与截断钢筋搭接, 在桩身钢筋缝隙中穿过 (见图5) 。

4) 部分桩桩身钢筋多余20根, 施工有困难时可以酌情截断桩身对应处的钢筋, 但桩头纵筋数量不得少于P2桩头纵筋。

5) 截断筏板钢筋, 宜尽量只截断最下层对施工有影响的几排。

6) 截断钢筋时应有现场监理确认。

7) 如果搭接的40钢筋也无法穿过, 经设计、监理共同确认, 可采用较小直径的钢筋进行等截面代换进行搭接。

根据混凝土浇筑方案, 塔楼及过渡区混凝土采用斜向分层的方式由南向北浇筑, 分层厚度500mm。在底板6 500mm及4 500mm错台区域的侧面钢筋上各预留2个下人孔。由于侧壁封边和水平分布钢筋为40@200, 洞口钢筋采用直螺纹连接方式封闭, 施工时部分竖向钢筋根据现场情况可延迟绑扎以减少接头数量。主要行走通道位置钢筋上层铺设木跳板, 用铁丝将木跳板与底筋固定, 最后一批工人上来时剪断铁丝, 带走跳板 (见图6) 。

通过施工前对施工方案周密策划, 实施过程中对现场精心组织、对质量严格把控和对超厚底板带来的诸多安全问题及时处理, 中国尊大厦超大体积混凝土底板施工取得良好效果。