中国在建结构第一高楼—天津117大厦项目概况

中国在建结构第一高楼—天津117大厦项目概况-BIMBANK

天津117大厦,规划占地面积约196万平方米,建筑面积约233万平方米,结构高度达到596.5米,仅次于828米的阿联酋哈利法塔,成为世界结构第二高楼、中国在建结构第一高楼。单体开挖面积相当于18个标准足球场。打开今日头条,查看更多图片

天津117大厦,突破500米大关,成为世界第8座、中国第5座超过500米的摩天大楼。

在设计方面,为满足结构受力安全要求,大厦的120米长桩是国内房建领域最长桩基;为提高整体结构承载力,大厦使用防屈曲支撑,单根重量210吨,为国内超高层领域防屈曲钢之最;大厦建筑面积达84.7万平方米,为摩天大楼建筑面积世界之最;为提高工程超大体积混凝土施工能力,117大厦项目一次性浇筑完成6.5万立方米大底板混凝土,创民用超高层建筑最大体积底板混凝土世界之最。此外,117大厦通道塔500.61米的总高度成为全球最高通道塔;597.45米的单井道运行高度,创造了单井道运行高度世界之最。

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工程概况:

该工程总建筑面积84.7万平方米,其中地上部分49.7万平方米。117塔楼总高度597,结构高度596.2米,是中国结构第一高,为钢筋混凝土核心筒加矩形框架的结构体系。大楼首层65米乘65米,4200平方米,向上以0.88度的角度逐层缩小。顶层46米乘46米,2100平方米,是一幢集甲级办公、六星级酒店、旅游观光、精品商业为一体的特大型超高层摩天大楼。117大厦擎天巨钻,至尊闪耀。

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工程特点与施工关键控制点:在中国所有的摩天大楼中,117大厦塔楼结构最高,体量最大,工期最紧,由此带来的施工关键控制点有——

1. 确保塔楼工期节点是第一要务,对施工组织安排提出的难度最大。

2. 垂直运输是117塔楼施工的大动脉,塔吊、施工电梯的投入和合理安排是大动脉的保障。

3. 全力以赴确保32层以下提前运营,科学组织将运营与施工的影响降到最低。

4. 厚钢板剪力墙、大吨位矩形柱制作加工与吊装焊接,复杂钢筋的穿插与避让,高强混凝土超高泵送等施工难题需逐项攻克。

5. 深化设计总包协调管理是快速顺畅施工的保障。

垂直运输与总平面布置:

裙楼和商业房利用第5标段已安装的8台塔吊进行上部结构施工,总部办公楼利用第5标段已安装的两台SCT293塔吊进行上部结构施工,117塔楼核心筒1-4夹层结构利用已安装ZSL270塔吊进行施工,然后在核心筒巨形柱外侧共安装6台大型动力塔吊,其中两台ZSL2700塔吊负责巨形柱,转换桁架,巨形斜撑大型机械设备等重型器械的吊装,两台ZSL1250塔吊和两台zsL380塔吊负责型钢梁,压型钢板幕墙板块等次构件的吊装,6台动力塔吊随核心筒巨形柱施工交替爬升,塔楼外框106层施工完成后用ZSL1250塔吊拆除ZSL2700塔吊,并用ZSL1250塔吊补装结构间后。用3号塔吊拆除6号塔吊,用4号塔吊拆除3号塔吊,用5号塔吊拆除4号塔吊,然后在屋面安装SDD20-15屋面吊拆除ZSL380塔吊,安装ZSL60屋面吊,拆除SDD20-15屋面吊,最后人工拆除ZSL60屋面吊,用施工电梯运送至地面。

施工电梯选型与布置:

117塔楼共设置9台便捷施工电梯,共16个梯笼。为施工人员和材料提供垂直运输,核心筒在4夹层安装顶升模架安装后在安装1号2号3号高速电梯,外框组合楼板施工至94层后再安装9号中速电梯与3号电梯接力。完成94层至屋顶层施工人员、材料运输,结构封顶后拆除核心筒内4部施工电梯。核心筒施工至30层,开始安装通道塔和4号5号高速施工电梯;核心筒施工至64层,开始安装6号7号8号高速施工电梯;在塔楼装上货梯与永久电梯形成对接后,再拆除施工电梯和通道塔,部分永久电梯提前运行计划,117塔楼施工后期,计划提前运行13部永久电梯,其中3部F1中区办公转换电梯,用于32层至93夹层人员运输,3部F2高区办公转换电梯,用于94层至屋顶人员中转运输,2部F3酒店区转换电梯,2部HH1酒店电梯及1部HH2餐厅电梯,用于94层至屋顶后期收尾。SL5,SL8办公中高区服务电梯,主要用于31层至93夹层后期收尾。

总平面规划:

施工现场总平面依据建筑计划安排、垂直运输和提前运营要求。结合现场条件,共分六个阶段规划布置,并实行动态管理。建成后立即对117塔楼及周边施工通道进行加固,形成环形施工道路。在厂区东西两侧共设置五个出入口,形成回字形厂区通道,在厂区西侧设置超大构件拼装场地,塔楼钢筋采用自动化流水线集中加工,统一配送。集中加工区设在厂区东侧。117塔楼南北两侧设置钢结构堆场和钢筋半成品卸料场。

集中加工区设在场区东侧,117塔楼南北两侧设置钢结构堆场和钢筋换成品卸料场,商业化钢筋加工厂和木加工厂、临用结构施工的加工厂。机电、装饰、幕墙等专业分包进场后,合理利用场内地面、首层楼面和地下地上结构环工层等空间,布置加工车间、库房和临时堆场。117塔楼施工用水和消防供水系统共用,采用水箱中转、水泵加压的供水装置。分别在六个设备层各设置一组临时水箱和消防水泵。水泵采用高低液位控制,用水泵自下而上机会提升,供水主管为两个DN100镀锌钢管安装与核心筒外侧,每层进两路32支管和两个临时消防栓作为现场用水终端。

钢结构关键施工方案

117塔楼钢结构主要由矩形柱、转换桁架、巨型斜撑、钢板剪力墙及次框架柱、次框架梁组成,总用钢量约14万吨,矩形柱为多腔体六边形钢板混凝土组合构件,最大尺寸11m*6m,向内倾斜角0.88°,因截面尺寸巨大,沿立面、平面按吊重和运输条件分解,典型构件沿平面分为4个吊装单元,最重构件90吨,高空就位,组对焊接,50层以上构件现场拼装后整体吊装。

核心筒单层钢板剪力墙分布在36层以下,即114二夹层以上,顶模平台预留吊装孔,平台两低设置吊装滑移设施,便于钢板就位。36层以下平面分成24个单元,最大重量30吨,114二夹层以上平面分成12个单元,最大重量5吨,矩形斜撑、转换桁架均为箱型截面,1至6层矩形斜撑单根重量200吨,转换桁架单榀最大重量350吨,矩形斜撑、转换桁架均采用散件高空原位拼装法安装,在次框架柱和主梁上设临时支撑,确保散件安装后及时形成稳定单元。南北两侧1至6层无水平结构,防屈曲支撑采用格构式排架,高空原位拼装,转换桁架下弦下部的次柱以及钢梁在地面拼装成整体后吊装,在两边的巨柱上设拉杆固定。

本工程现场焊接量巨大,焊缝填充量1000多吨,所用焊丝能绕地球三圈,采用半自动二氧化碳气体养护工艺,合理设计焊接顺序,使用计算机温控电加热,进行焊前预热和焊后保温,确保焊接质量。

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混凝土结构关键施工方案

117塔楼顶升模架体系

核心筒施工采用我司研制的获得国家发明技术二等奖的低位顶升钢平台模架体系,包括支撑与顶升系统、钢平台系统、挂架与安全防护系统以及模板系统,支撑与顶升系统由四个大型成、大吨位、液压顶升油缸、支撑箱梁和支撑立柱组成,支撑箱梁牛腿伸入核心筒内墙预留洞内,支撑整个模架体系。挂架和安全防护系统悬挂在钢平台桁架下弦,提供工作面。模板采用钢跨木模体系,用激活器、对拉螺杆加固。模板随模架平台共同爬升,施工速度最快达4至5天一层。

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混凝土超高泵送核心筒混凝土最大泵送高度596.2米,采用两排设计泵送高度1000米的超高压混凝土泵泵送,配备两套管径150毫米、壁厚10毫米的超高强耐磨输送泵管,竖向泵管固定在核心筒结构上,设置三道S弯头,两道节水阀,以缓解混凝土自重的冲击,避免回流,泵管采用自冲洗技术清洗。

核心筒及矩形柱施工

核心筒剪力墙厚1400至400毫米,局部设有矩形钢板,外侧钢筋非常密集,对节点部位进行深化设计,确定钢筋的定位与型钢的连接形式及绑扎顺序,并严格实施。采用两台HGY28型固定式步降机,串桶配合下料,分层浇筑,振捣密实。矩形柱内配有直径50mm的钢筋,按不同腔体制作定型吊具,以层高为分段长度,分组吊装,精确定位,直螺纹连接。柱内高强自密实混凝土用两台HGY16型可移动式步降机对称均匀布料,柱外侧覆盖50mm厚玻璃纤维原保温,控制混凝土里外温差不大于25度。

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机电安装工程施工方案

在建筑全寿命周期内,为业主提供一体化解决方案和总承包一体化服务,集中应用上海环球金融中心、广州西塔、央视新址等高端项目总结的系列技术成果,预制总额内环体系,机电综合节能技术。中水回用、冷热水序藏、热回收等绿色建筑技术。可靠的电源保障体系,以及机电隔震消隐技术等。

机电工程深化设计,将对机电各专业图纸进行深化设计,并进行详细的计算和校核,是系统管路达到最简约、最平衡状态,设备达到最佳运行工况,运用BIM技术进行机电管线三维设计,直观准确的反应管线的空间布置,通过碰撞检测,万有检查的功能,进行设计复核,调整优化设计方案,提高设计水平。

机电专项技术方案,针对工程特点编制的机电专项方案有:大型设备吊装及运输方案、竖向超长电缆铺设方案、环形管道布置及施工方案、预制组合力管施工方案、消声减震方案、水系统冲洗及临时排水方案、机电管线工厂化加工方案等。机电系统联合调试,项目初期,即成立机电系统调试小组,贯穿本工程全施工周期,编制详细的调试计划与调试方案,并从公司专家部中选取有超层机电调试经验的专家组成调试顾问团,为本工程机电综合调试,提供强大的技术保障,确保机电功按期实现。

测量与监测

轴线的隐测,采用内控法天顶准直法,同步内外筒平面尺寸,高层传递采用全站仪配合大盘钢卷尺进行高程控制,并采取措施,消除温度、日照、大风等因素对测量的影响,轴线高程控制点,每层采用全站仪校核,每30层采用GPS校核一次,根据施工全过程分析数据,设定位移、应力应变、垂直度、施工现场气象及环境等监测点,根据监测结果,及时调整施工预调值,消除变形差异,确保大楼施工过程安全,各项偏差控制在允许范围内。

总承包方案及主要保证措施

施工总承包管理架构,天津117大厦施工总承包管理架构,由企业保障层、施工总承包管理层和专业施工管理层三级构成。企业保障层是天津1117大厦总承包工程管理委员会、公司主要负责人担任委员长,成员由私属设计院、技术研发中心、采供中心、劳务中心和总部相关部门组成,由设计、施工管理专家组成项目顾问团,为项目提供资源和技术保障,施工总承包管理层是天津117大厦总承包工程项目经理部,由项目经理、执行经理、总工程师、执行总工程师、项目副经理、项目书记和质量安全总监组成的12人的领导班子。架设深化设计部、工程管理部、质量、安全管理部等13个部门,具体岗位设置及其职能根据施工进度,动态调整,以适应和满足施工各阶段总承包管理需求,专业施工管理层,包括各专业承包商的项目管理团队,根据总承包管理要求,结合专业工程特点,配备相应的管理资源。

主要保证措施

建立涵盖总承包管理层、专业施工管理层到施工班组的管理体系和质量安全等各项职能保障体系,将管理目标、职责层层分解、逐级落实,建立专题会议制度,专项检查、考核及奖罚机制,严格执行。充分发挥我司的资源和管理优势,并设立劳务和采购管理小组,配备专制管理人员,确保管理力量,劳动力、资金、物资及设备的及时足量的流入,项目质量,安全总监由公司直接委派和垂直管理,拥有一票否决权,推行施工质量和精细化管理,结合本工程条件,在超高层安全防护、消防、卫生、防风、防雨、防雷、高温天气及冬季施工方面,采取针对性的技术措施,根据LEED的工程要求,编制LEED的工程方案,并严格组织实施。

BIM实施方案

BIM,Building Information Modeling,建筑信息模型。通过数字信息,帮助模拟建筑物具有的真实信息,为建筑的全寿命周期管理提供信息平台,117项目成立BIM中心,引进先进的BIM技术,构建各专业模型共享平台,在项目施工前,解决各专业之间存在的交叉问题,制定合理有效的施工流程,加强设计与施工之间的协调,整合工程模型真实数据,分析工程造价成本,为工程实施及运营提供数据服务,采用BIM技术,按计划工期和实际工期进行4D模拟,优化工期计划和施工方案,实施协调各专业穿插和进度安排,利用BIM技术,搭建真实数据模型,实现各专业构件的真实参数提取和修改,实现施工各阶段施工量统计、施工资源配置、钢构件精确加工、受力分析、管线综合排布、碰撞检测、漫游检查、系统负荷计算校核等功能。建立BIM数据共享平台,将工程资料根据现场施工进度实时载入数据平台,供业主、监理、设计、总包、分包等各查阅监控。

运用云技术在移动设备上浏览及修改模型数据并设置管理权限,保证BIM平台安全保密。在BIM数据平台中录入工程验收资料,维护保养资料及实用培训等相关资料,使业主方准确掌握工程所有信息,随时检查建筑内各种设备数据、管道走向,快速找到系统的故障区域,制定故障解决方案,协助进行应急管理及应急演练等,如火灾模拟、人员疏散模拟、停电模拟等,为后期运营、维护、拆排等工作提供准确的数据信息。

该工程由香港高银地产有限公司投资兴建,中国建筑第三工程局有限公司承建施工。

工程地下3层,局部4层,地上117层,597米,结构高度位居中国第一;总建筑面积83万平方米,创民用建筑单体面积中国之最。基坑开挖面积12.41万平方米,与18个标准足球场的面积相当,最大开挖深度为26.65米。该工程主楼深基坑超大、超深,采用世界最大直径188米环形混凝土内支撑。大底板东西长103米、南北宽101米,底板厚度6.5米,共绑扎直径50毫米和直径32毫米钢筋两万余吨,混凝土总量65000立方米。大底板与其下方的941根百米长桩融为一体,将共同承载起这座举世瞩目的世界级摩天大厦。

117大厦大底板混凝土浇注,具有'两高、两大、一低、一创新'的特点。

'两高'既高强度、高性能。混凝土强度等级高达C50,抗渗等级达到P8,结构耐久性设计年限为100年。项目部和中建商砼自2011年4月以来,先后组织清华大学混凝土研究权威冯乃谦教授等多名专家、学者,进行技术论证和混凝土试配工作,通过300余次的试验数据,最终确定了技术性能可靠的大底板混凝土基准配合比。并于2011年11月4日下午,在施工现场按照基准配合比,浇筑了国际罕见的总方量为274立方米的大体积混凝土试块,对混凝土的施工性能、温度和应力变化进行实地测试,对比分析水化热、覆盖保温及应力应变的理论计算和工程实践结果的差异,为大底板混凝土浇筑,提供可靠的科学依据和施工经验。

'两大'一是指底板混凝土的体量超大,二是指施工组织难度大。项目部根据混凝土浇筑工况分析,沿基坑东、西、北三侧共布置26台车载泵、4台56米长臂汽车泵和7个溜槽。 26条泵管在大底板范围内沿南北方向平行布置,单根泵管架设长度最长达260余米,远远观望,犹如一条条蛟龙盘踞于底板钢筋之上。

'一低'即低温环境下浇筑。这是对大体积混凝土生产和浇筑技术的极大挑战。项目部通过热水搅拌混凝土,控制混凝土出灌和入模温度、对泵管增加保温措施、保证混凝土泵送的连续性等措施,避免混凝土在浇筑过程中堵管和受冻。同时,在大底板内埋设数字化温度传感器和数字温度计,通过智能无线式大体积混凝土测温系统,对底板大体积混凝土绝热温升和温差实时监测,经过理论计算分析,调整保温覆盖层的厚度,使内外温差小于20°C,确保混凝土浇筑后的质量。

'一创新'是指项目混凝土组织管理上创新采用总承包管理模式。通过招标确定'中建商砼'为项目混凝土施工部,由中建商砼全权负责场外混凝土的生产、运输和泵送设备租赁。中建商砼通过层层选拔,携手西麦斯、北京建工、上海建工、天津鑫建五家混凝土生产单位6个搅拌站、12条生产线、255台混凝土罐车,为117大厦大底板施工供应混凝土。

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