武汉绿地中心总建筑面积72.86万m²,由1栋超高层主楼、1栋办公辅楼、1栋SOHO办公辅楼及裙楼组成。其中超高层主楼建筑高636m,地下室5层,建筑面积为8万m²,地上120层,建筑面积为32.3万m²,钢结构用钢量约8万t,结构形式为核心筒+巨型柱+伸臂桁架+环带桁架结构。武汉绿地中心效果如图1所示。

主楼钢板剪力墙分布在B5~F41,高216m,板厚为8~100mm,材质为Q345C,高强螺栓选用10.9S扭剪型高强度螺栓。钢板剪力墙内分布有暗柱、暗梁,立面上分为45节,平面上每节分为79片,单片最大质量为12.05t。钢板剪力墙横焊缝采用焊接形式,每节横向对接焊缝总长约258.43m,连续横焊缝最长为9.67m;立焊缝采用焊接或栓接形式,连续立焊缝最长为12m。

凸点顶模主要由钢平台系统、支撑与顶升系统、模板系统、挂架系统、附属设施系统组成,类似一个“钢罩”布置在核心筒上部,支撑在核心筒外墙上(共有12个支撑点,其中内侧6个油缸顶升力为3 500k N,外侧6个油缸顶升力为3 000k N),平台平面面积约1 655m²,整体重约2 000t。凸点顶模整体高度约35m,设有8个操作层,可同时满足劲性钢板吊装、钢筋绑扎、混凝土浇筑和养护施工。模板系统采用铝模板,用于竖向混凝土墙体施工,悬挂在钢平台上,随顶升模架同步上升。

主楼核心筒施工至F2(标高22.450m),即第5节钢板剪力墙安装完成后,进行凸点顶模安装。此后,第6~45节钢板剪力墙施工需考虑凸点顶模影响。

凸点顶模安装后,钢板剪力墙施工难点:(1)结合凸点顶模系统结构特点及爬升规划等,钢板剪力墙如何深化分段;(2)凸点顶模受各专业施工、爬升影响,在其上固定的内控点支架易受扰动,如何保证钢板剪力墙安装精度;(3)受凸点顶模钢平台桁架位置、预留吊装孔大小、铝模滑梁等约束,钢板剪力墙如何顺利吊装就位;(4)考虑凸点顶模施工工艺,如何减小钢板剪力墙安装变形。

钢板剪力墙深化分段时,应综合考虑构件运输超限尺寸、凸点顶模影响、土建专业影响、起重机吊装及焊接作业等因素,进行合理分段。考虑因素具体如表1所示。

塔楼内控网由核心筒剪力墙周边的12个点位组成,因凸点顶模仅为核心筒竖向结构施工提供作业面,导致核心筒竖向结构领先于核心筒水平结构,故只能在凸点顶模上设置控制点支架进行观测。首先在外框的内控点架设激光垂准仪,然后竖向投测至凸点顶模施工层的固定支架上,投测点精度符合规范要求后即可进行钢板剪力墙测量定位放线。

凸点顶模因各专业施工、爬升等原因会产生晃动,进而影响控制点支架的精确性,因此,每次在进行校正、报验前均需重新投点,保证安装精度。测量时,应每0.5h至少检查一次后视。发现凸点顶模晃动较大时也应立即检查对中、平整度及后视,确保在仪器正常状态下工作。钢板剪力墙吊装就位后,采用“长边定向、短边测量”的原则通过倒链、千斤顶等进行校正,将偏差控制在10mm内。当一个区域钢板剪力墙形成稳定框架后进行焊前测量,保证每个测量点偏差控制在10mm内。校正完成后,在钢板剪力墙顶部拉设倒链并点焊固定分段位置连接板。测量成果应及时告知焊工,使焊工了解钢板剪力墙的偏向,以便从焊接工艺上纠正变形。焊接完成后应松开所有倒链,重新投射控制点进行焊后测量,测量成果应及时提交项目部并及时安排人员对变形较大部位纠偏,以保证不影响后续工序的正常施工。

凸点顶模竖向功能分区由上至下依次为钢结构吊装层、钢筋绑扎层、混凝土浇筑层、混凝土养护层、承力件操作区,如图2所示。

钢板剪力墙在下层混凝土浇筑完毕后进行吊装,主要流程为:Fn层混凝土浇筑完毕→Fn+1层钢板剪力墙吊装→Fn+1层钢骨梁吊装→Fn+1层墙柱及连梁钢筋绑扎→Fn+1层钢结构预埋件预埋→顶模顶升→混凝土浇筑→重复以上步骤。

顶模钢平台桁架设计时已考虑为劲性构件吊装留出足够空间,钢板剪力墙吊装需从顶模钢平台桁架间隙落入吊装就位,但该位置同时存在混凝土浇筑管道、铝模滑轨等附属结构,吊装时应特别注意不要对其碰撞造成损坏。针对部分钢板剪力墙因顶模钢平台桁架影响不能直接吊装就位情况,需采用扁担梁吊装通过换钩实现跨桁架平移就位,或在钢平台下弦杆下方设置单轨小车平移就位。

根据土建专业提供的资料,钢板剪力墙上设置有钢筋接驳器、对拉螺杆孔、承力件孔等,若钢板剪力墙偏差较大,则将对后续工序产生影响,最终导致合不上模,不仅增加返工损失,而且会耽误工期、影响质量,因此在钢板剪力墙安装前、中、后都需对其精度严格监控。钢板剪力墙变形分为3类:横向通长板变形、自由端变形、节点移位。造成变形原因有自身柔性、焊接、浇筑混凝土等因素。根据钢板剪力墙发生变形的原因,控制钢板剪力墙变形的措施如下。

在钢板剪力墙横向、纵向增加加劲肋,提高其侧向刚度。

与设计沟通,将钢板剪力墙焊接变形较大位置立焊缝改为高强度螺栓连接。

校正后,采取在钢板剪力墙L形、T形角部加设刚性支撑,在焊缝位置每隔500mm设置1块马板,在顶模钢平台桁架下方挂设倒链对钢板剪力墙顶部进行固定等措施进行加固后再进行焊接。

板厚t>40mm时,钢板剪力墙开设K形坡口,如图3所示。

整体焊接顺序为:分区整体校正完成后,按“先焊接钢骨柱,然后焊接横焊缝,再焊接立焊缝,最后焊接钢骨梁”顺序由中间向两侧进行焊接;横焊缝焊接顺序为:针对长焊缝,2~3名焊工按600mm长同时分段退焊;立焊缝焊接顺序为:多名焊工由下向上按1 000mm长同时分段退焊不盖面,最后由1名焊工完成盖面。

混凝土浇筑时,应保证对称浇筑,并进行跟踪测量,发现钢板剪力墙偏位时及时纠偏。

武汉绿地中心根据凸点顶模结构特点及施工工艺,并考虑与其他专业间的相互影响,首先从深化设计源头对钢板剪力墙进行合理优化,其次,在施工过程中,采取了与凸点顶模配套的相关施工工艺,有效地解决了钢板剪力墙在测量、吊装、变形等方面的技术问题,并取得了良好的经济效益与社会效益。