项目名称：深圳平安金融中心

塔尖高度：660m

楼层：地上118层、地下5层

建筑设计：美国KPF

结构设计：美国TT与CCDI悉地国际

施工总承包：中国建筑一局（集团）有限公司

钢结构安装：中建钢构有限公司

截至目前，项目主体已施工至104层，高度达493m，即将突破500m大关。

结构设计概况

1 工程概况

平安金融中心项目位于深圳市福田中心区，总用地面积18931.74 m2，总建筑面积460665.0m2，建筑基底面积12305.63m2。塔楼地上118层，标准层层高4.5m，塔尖高度为660m，主体结构屋盖高度为588m，主体顶层楼面高度为554.5m，建筑面积约319416 m2；商业裙楼地上11层，高度约53m，建筑面积约49785 m2；扩大地下室5层，深28m，柱网9m×9m，建筑面积约81035 m2，总建筑面积约45万m2。建筑功能为办公、交易、会议、商业、观光及餐饮。建筑效果图见图1。

图1 建筑效果图

2 结构方案选择

设计过程中采用了3种方案（图2）增大巨型框架所承担的剪力：1)将8根巨型柱从底到顶倾斜（方案1）；2)在带状桁架间设置单斜撑（方案2）；3)在带状桁架间设置X形支撑（方案3）。采用上述方法均能有效地提高巨型框架承担的剪力，经各专业协调最终采用在带状桁架间设置单斜撑的方案2。

图2 巨型框架承担剪力方案图

3 基础设计

塔楼部分采用人工挖孔桩及筏板作为基础。外围巨柱采用一柱一桩的大直径人工挖孔桩，柱身直径8.4m，扩底直径9.5m，桩长10～32m，共计8根；核心筒墙体交点处布置大直径人工挖孔桩，柱身直径5.7m，扩底直径7.0m，桩长12～35m，共计16根。桩端均置于微风化花岗岩层，筏板承台厚4.5m。扩大地下室及上部11层裙房采用抗拔桩，桩径1.4～2m，扩底直径1.8～3.5m，桩长平均值L=17m，桩端嵌固于中微风化花岗岩层，共布置207根承压抗拔桩。底板厚1m，承台厚2m。基础平面图及塔楼桩基平面布置如图3所示。

（a)基础平面图

(b)塔楼桩基平面布置

图3 基础平面图及塔楼桩基平面布置

4 塔楼结构构成

塔楼结构采用巨型钢斜撑外框架+劲性钢筋混凝土核心筒+伸臂钢桁架结构+空间带状桁架+角部V形撑体系，如图4所示，标准层结构平面如图5所示。

图4 塔楼结构构成示意图

图5 标准层平面图

4.1 内筒

内筒为型钢-钢筋混凝土筒体，墙体洞边及角部埋设型钢柱。地下5层～地上12层采用内置钢板剪力墙，周边设置型钢柱、型钢梁约束，如图6，7所示。局部楼层受力较大的连梁内设窄翼型钢梁。型钢柱及墙体内钢板延伸落入承台。

图6 内筒平面布置图

图7 钢板与型钢梁、柱关系

4.2 外框结构

外框结构主要由8根巨柱、7道空间带状桁架、7道平面角桁架、巨型钢斜撑和角部V形撑及各层由带状桁架分层支托的框架柱、梁组成。巨柱采用型钢混凝土，混凝土强度等级从底部到顶部由C70渐变至C50，钢材等级为Q345GJ，平面基本为长方形，如图8所示。巨柱底部的尺寸约为6.5m×3.2m，顶部逐渐减小至2.0m×2.0m。

图8 巨柱

4.3 外伸臂

沿塔楼全高设置4道钢桁架外伸臂，1，3，5区设备层设置两层高外伸臂，6区设备层设置一层高外伸臂，见图9。外伸臂与内埋于核心筒角部的钢柱相连。外伸臂弦杆贯穿核心筒，同时墙体两侧设置X形斜撑腹杆。外伸臂沿竖向布置及其构成三维示意见图10，11。

图9 空间带状桁架、平面角桁架、巨型钢斜撑和V 形支撑构成三维示意

图10 伸臂立面

图11 两层高伸臂三维示意

4.4 楼盖

采用组合楼盖体系，由型钢梁、混凝土楼板构成，连接内筒与巨柱的型钢梁两端刚接，其余型钢梁两端铰接，梁顶面设有剪力键。

4.5 首层嵌固措施

为满足首层嵌固条件，地下室顶板设置2 000mm×1800mm(宽×高)的型钢梁，如图12所示，连接巨柱、内筒及地下室墙体。

图12 地下室顶板型钢梁示意

4.6 塔尖

塔尖坐落于115层，并由1根天线及其支承结构组成。天线杆长52.6m，支座结构由天线钢支座、擦窗机支承结构和塔尖支承结构3个部分组成。塔尖结构立面如图14所示。天线钢支座的底部平面尺寸为11.7m×11.7m，顶部平面尺寸为3.5573m×3.5573m。

图13 塔尖结构立面图

关键施工技术

支撑“平安”的8根定楼“神针”

该项目的外框共有8根巨型钢柱，均匀分布于建筑周围，巨柱从地下室一直贯通至地上550m标高，整体高度达580m，犹如8根擎天巨柱支撑起整栋大楼的重量和竖向荷载，成为定“楼”神针。

每根580m长的巨柱在工厂要拆分为112节单独制作，在施工现场逐节安装。巨柱最大截面长5.5m，宽2.3m，最大重量的单节巨柱达115t，构造十分复杂。

项目部通过实体模型进行安装模拟，最终确立了双机抬吊协同作业，巧设临时措施保证结构稳定性，严抓测量环节控制安装误差等方法顺利完成了安装任务。

拔高“平安”的4支“铁臂”

该项目使用的两台ZSL2700重型动臂式塔吊和两台M1280D重型动臂式塔吊，均为国内最大型号动臂式塔吊，每台塔吊起重臂长60m，最大起重量100t，塔吊自重440t。因施工需要，4台塔吊均采用核心筒附墙外爬形式布置，需安装支承系统承担荷载及维持稳定，这种布置形式在国内工程施工应用中十分罕见，在结构的整体构造、墙体附着节点设计方面难度非常大。

在设计过程中模拟安装工况并采用有限元模型进行仿真计算，合理设置施工荷载、工况。此外，严格按照相关规范标准，结合加工工艺，对结构形式进行了修改加强，确保设计的合理性及安全性。在加工制作过程中，对支承系统的销轴、丝杆等构件按机械制作行业标准实施精加工。该支承系统的成功设计和运用为项目4台塔吊的顶升做好了关键性技术准备。

稳固“平安”的7条“金腰带”

在超高层建筑的施工过程中，桁架层的安装历来是重点和难点。由于其在结构加固及抗侧力方面起到的关键作用，又被誉为超高层建筑的“金腰带”。该项目共有7条这样的“金腰带”连成一体。

第二道桁架为首道伸臂桁架，位于25~27层，总用钢量达5538t。其安装难度从首吊中可窥一斑：首个桁架下弦由两片长度分别为10m和20m的构件焊接组成，焊接板厚达80mm，总重量达106t，采用双机抬吊法，由两台国内最大塔吊同时协调，确保安装的顺利进行。安装顺利完成有源于两个方面的突破。

（1）吊装：即构件重量大，不规则构件多。第二道桁架层施工吊装次数达646次，其中超70t的超重构件吊装便有24次；此外，K形、T形、L形等多牛腿复杂桁架量大，复杂节点多，多种杆件安装就位困难。

（2）质量：即高空作业难，焊缝质量把关难。第二道桁架层施工在110m的高处进行，多种异形构件安装控制难度大；同时，焊缝接口众多，伸臂桁架处最大焊接板厚达120mm，高空施焊难度大，焊缝质量难以保证。

针对吊装难题，设计预起拱、巧搭支撑胎架，确保安装过程稳定、精确；针对复杂构件，采取地面拼接、整体吊装的方法，分片、分杆件，多种拼装方法并施；针对焊接质量难题，在进行多次焊接试验后，总结方法，合理安排焊接次序，提高质量、安全性，保证了施工的顺利进行。

保障“平安”力克国内3大焊接技术难题

（1）国内第一立焊。该项目第5节巨柱长达16.33m，需采用立焊方式进行现场拼装焊接，立焊区板厚65mm，于每侧8人共计16名焊工进行二氧化碳保护焊对称等速施焊。由于立焊区长度大、构件厚、高空作业环境恶劣，进行全熔透一级单面坡口焊接，焊接时极易使热源分布不均匀，产生较大的焊接残余应力引起层状撕裂和焊接变形，而且立焊长度长又导致焊接段之间的衔接与过渡较多易引起外观及内部缺陷。

（2）国内第一厚焊。该项目铸钢件结构复杂，重量最大达150t，需分段吊装，焊接厚度更是史上空前，局部达到300mm，在国内施工现场运用来看实属罕见，堪称“国内第一厚焊”。焊接在约50m的高空进行，深圳夏季多变的天气及铸钢件本身组织不均匀等诸多因素给现场施焊带来巨大挑战。

（3）国内第一仰焊。 第二道桁架层存在伸臂桁架，作为核心筒与外框之间的连接件，对整体结构稳定性至关重要，需采用仰焊施工。本次仰焊施工位于130m高空，厚度更是达到120mm，由单人进行单面全熔透一级V形坡口焊，在施工过程中，极易出现熔池金属下坠、背部缺陷、正面焊瘤等问题，施工难度堪称全国第一。在整个项目工程中，如此大规模、高难度的仰焊施工也仅此一例。据悉，此次施工在厚度、难度上已全面打破由国家体育场“鸟巢”项目保持的80mm厚底板仰焊焊接纪录。

针对以上焊接技术难题，现场技术人员积极营造施工条件，多次研讨专项施工方案、对焊接人员进行交底，焊接全程监控，严格控制每一道焊接工序、焊接电流和焊接速度，确保焊前预热、焊后保温、防风挡雨等措施的有效实施。此外，针对立焊，还采取了在焊缝两侧中间区域每2m、两端1m区域以每50cm加一块T形加劲板的方法，取得了良好的效果。

转自《建筑结构》杂志微信

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