深圳京基金融中心钢结构施工技术

工程档案——深圳京基金融中心

  深圳京基金融中心地下4层，地上100层，建筑高度441.8m，总建筑面积22万m2。主体结构采用有支撑的框筒结构，核心筒为钢骨混凝土结构。该工程是一个体型独特的建筑，采用9.5：1的高宽比，为国内摩天楼之最。

创新技术——超高层钢结构施工技术

  巨型地脚螺栓的安装，钢管柱超厚板、巨型斜撑的焊接，超高层大型伸臂桁架的安装技术，大型塔吊的高空移位及拆除技术，超高空复杂钢桁架拱形结构的施工，弯扭网壳式雨篷结构倒装施工技术等超高层钢结构施工难点问题，通过技术创新得以解决，积累了相关施工经验。

深圳京基金融中心地下4层，地上100层，建筑高度441.8m，总建筑面积22万m2。主体结构为有支撑的框筒结构，核心筒为钢骨混凝土结构，外框筒由16根矩形钢管混凝土柱、5道腰桁架、3道伸臂桁架及东西立面巨型斜撑组成。本工程采用9.5：1的高宽比，为国内摩天楼之最，钢板最大厚度130mm，钢结构总重5.5万t。

巨型地脚螺栓施工技术。京基中心外框筒包括16根矩形钢管柱，通过地脚螺栓与底板连接。常规施工方法是将单根地脚螺栓吊装到位后散拼，因该工程地脚螺栓数量多、体型大，且原位散拼时场地狭小、操作不便，安装精度不易控制，所以先将单根螺栓组拼成整体，然后整组吊装就位。组拼后的单组地脚螺栓尺寸巨大（最大外形4.5m×3.3m×3.8m），重达22t，螺杆直径85mm，共计84根，导致其空间位置与底板钢筋相冲突，且底板混凝土浇筑前为下端无支承悬空结构，在施工中采用地脚螺栓定位架、下端支撑架、合理安排地脚螺栓预埋与底板钢筋绑扎的工序穿插、底板混凝土浇筑时全程跟踪监测等措施，使巨型地脚螺栓组的安装定位精度达到要求（见图1）。

图1 巨型地脚螺栓组安装

钢管柱超厚板焊接施工技术。受现场吊装设备起吊能力的，矩形钢管柱分段多，现场焊接具有超厚板（最厚130mm）、超高空（高度大于400m）、异种钢对接焊接的特点，单个对接口焊缝最长达13.2m，熔敷金属填充量超过1600kg，焊接量大。施工中采用半自动焊丝二氧化碳气体保护焊，焊前搭设防风防雨棚，焊前预热、焊中控制层间温度、焊后后热保温的工艺，防止了层状撕裂、控制焊接变形，确保了焊接质量。

钢管柱内设有横向和竖向肋板及三层钢筋笼，柱内空间有限（见图2），操作场地狭小，柱内焊接作业温度高、烟气浓，施工难度大。为此，在竖向肋板现场对接焊接时，施焊人员从柱顶进入下至两节柱对接处，横向肋板阻碍操作人员上下通行时，在其上开人孔，待竖向肋板焊接完成后，再将人孔封闭。焊接时接入照明灯，为操作人员配防护口罩，并在柱顶口采用轴流风机抽排烟气。

图2 钢管柱超厚板

巨型斜撑焊接施工技术。巨型斜撑分布在京基金融中心外框筒东西两侧矩形钢管柱之间，呈25°倾斜，最大截面尺寸1600mm×1400mm（见图3）。巨型斜撑与矩形钢管柱相交的厚板贯穿柱内，单个节点重达100多t，超出现场M900D塔吊的吊重能力。考虑到矩形钢管柱截面尺寸大（3900mm×2700mm），加上巨型斜撑牛腿后构件超宽，无法运输，采取将矩形钢管柱本体横向切分，巨型斜撑牛腿沿柱身竖向切分的方式分段。

图3 巨型斜撑

分段后巨型斜撑牛腿与矩形钢管柱对接口现场高空焊接的竖向焊缝最长达4.45m，焊接板厚120mm，材质为Q420GJC-Z25，对接口伸出柱外侧面只有120mm，斜撑根部存在约束应力和工厂焊接残余应力，如此复杂条件下的高强度超厚钢板现场高空焊接无先例可借鉴。

通过对焊接可能产生的横向（X向）、侧向（Y向）、纵向（Z向）变形进行分析，采取在斜撑内侧与矩形钢管柱间设置1根16a槽钢斜拉固定，在斜撑内部两侧各设置3块30mm厚三角板防变形措施。采用半自动焊丝二氧化碳气体保护焊，两条立焊缝同时对称分片施焊，自下向上采取多层多道“之”字形递升法的熔焊工艺。焊接过程中，在斜撑上端口吊线锤，以地面固定点为参照依据，实时监测变形情况，及时调整焊接顺序，以控制焊接变形。

超高层大型伸臂桁架的安装技术。京基金融中心外框筒设有3道连接内外筒的伸臂桁架，分别位于36～40层、54～58层、72～76层（见图4）。伸臂桁架为横贯南北的通长结构，从核心筒中穿过的部分埋入剪力墙中，单榀伸臂桁架最重338t，钢板最厚130mm，材质为Q420GJC-Z25，节点部位含有铸钢件。为方便吊装将其分段，但构件体形仍然较大，且受顶模钢平台杆件的影响，构件从上往下垂直落放时无法直接就位，吊装难度大。采用“双机抬吊、交替更换吊点、旋转移位”技术，解决了超高层（440m以上）大型伸臂桁架柱（含铸钢件）受顶模钢平台杆件影响下的吊装问题。

另外，由于内外筒沉降压缩变形不一致，连接内外筒的伸臂桁架大斜臂吊装就位后，不能立即合龙。采取分次合龙措施，即大斜臂吊装就位后，先合龙与外筒柱连接一侧，待内外筒的沉降压缩变形差基本一致后，再合龙与核心筒连接一侧。

图4 伸臂桁架

大型塔吊的高空移位及拆除技术。京基金融中心主楼施工时，在核心筒内部设置2台M900D动臂式塔吊。由于主体结构在77层以上变化较大，2号塔吊赖以支撑的核心筒混凝土墙体收缩成一道单片墙，结构较为薄弱，无法承受塔吊产生的施工荷载，用1号塔吊将2号塔吊在350m的超高空从核心筒内移位到核心筒与外框筒之间，以解决塔吊的附着和爬升问题。

一般建筑物顶部为平屋面，主体结构施工完成后再进行塔吊拆除。京基金融中心顶部为拱形钢管桁架结构，塔吊自身标准节与主体结构的空间位置相冲突，且拆除高度超过440m，塔吊的拆除顺序、时间是难点。采取主体结构施工时，先预留出与塔吊位置相冲突部分的构件，待主体结构封顶后拆除塔吊，再补装剩余构件的措施，成功实现大型塔吊的高层拆除（见图5）。

图5 塔吊拆除

超高空复杂钢桁架拱形结构施工技术。京基金融中心顶部为钢管桁架拱形结构，从94层到顶层，高40m，与核心筒墙体无连接，在94层与外筒钢柱采用万向支座铰接连接（见图6）。钢管桁架共6榀，由3或4根圆管（单根圆管最大截面尺寸直径600mm×30mm，材质为Q345B）及其之间的连杆组合而成，单榀桁架重225t。

图6 钢管桁架拱形结构

由于塔吊起重量有限，钢管桁架拱形结构必须分段分节后散件吊装到高空进行原位组拼，且钢管桁架拱形结构为超静定结构，合龙前其自身并不稳定。施工中在95层、97层设置水平支撑，98层以上设置竖向支撑，采取从中间向两边、自下而上的顺序，逐个分段分层依次安装的方法，解决了超高空（440m以上）复杂（与核心筒无连接，与外框柱铰接连接）钢管桁架拱形结构在施工过程中的稳定性问题。

钢管桁架合龙处对接口数量多达16个，且超高空（440m以上）安装合龙段构件时受风力影响较大，合龙困难。分段时将钢管桁架合龙段构件腹杆分离，减少对接口数量，待合龙段构件安装完成后再进行腹杆的补装，达到了超高空复杂钢管桁架拱形结构快速合龙的目的。

弯扭网壳式雨篷结构倒装施工技术。京基金融中心南面进出口顶部设有一网壳式雨篷，悬挂于该工程南面外框柱上，高度从1～11层，雨篷外边缘向外最大悬挑16m。雨篷结构由矩形钢管纵横交错组成网壳形状，尺寸1.8m×4.2m，矩形钢管杆件的最大截面400mm×400mm×22mm×22mm，材质为Q345B。雨篷与外框柱为铰接连接，部分铰接节点为铸钢件。保证施工过程中雨篷结构的稳定是施工难点。

雨篷网壳结构采用分段分块进行吊装，安装前先搭设临时支撑胎架，然后将安装单元块吊装到原位组拼。原位组拼的顺序采用“倒装法”，即从上往下逐步进行，充分利用雨篷本身的悬挂点作为施工过程中的受力点。整个雨篷网壳结构从上往下分3个施工段，第1施工段的安装从中间开始，向两边依次进行；第2、第3施工段安装从两边向中间合龙（见图7）。

图7 雨篷安装

文/中建钢构有限公司 陆建新 刘晓斌 许 航 范彩霞