建筑结构丨干货！华策国际大厦装配式逆作法新技术应用全方位解析！

工程概述

华策国际大厦是珠海横琴新区的标志性建筑之一，建筑方案源于双塔V字造型的自由流动线条，配上先进的夜色光影设计，似水川流不息，似蝶展翅飞翔，妖娆多姿的光与影，与珠澳夜色相辉相映，给人以强烈的视觉冲击。建筑专业由Gensler建筑设计事务所完成初步设计，建筑专业施工图设计和结构专业设计由广东省建筑设计研究院独立完成。项目占地面积约为1.4万平方米，总建筑面积约为11.2万平方米，地下5层，地上由26层和15层两座塔楼及4层裙楼组成，7~10层设有连接通道，是集办公、会议、会展、研发和商业于一体的国际5A级智能化综合写字楼。工程效果图见图1，剖面图见图2。

图1 工程效果图及实景

图2 剖面图

新技术应用背景

因项目所在地实际用地面积有限而规划停车位数量较多，设置了5层约24m深地下室，为珠海第一坑。支护及工程桩施工难度大，占用工期超过一年半。业主开发投资大，对工期要求紧，在施工图完成、工程桩、支护桩完成且土方开挖已完成1/3的情况下，业主对工程进度提出了新的要求，期望短时间内塔楼能去到一定高度，达到预售节点，提前收回部分成本。

原设计为常规钢框架-混凝土核心筒，施工为正作法，针对甲方对工程进度提出的新要求，在修改设计及施工调整中必须得采用一些新技术、新思路才能实现预期目标。

根据当时工程实际情况，按常规正作施工方法显然无法满足要求，全逆作法在当时条件已不可行，半逆作法是实现目标的有效途径。另外上部结构施工进度受多种因素制约，既受场地、天气等客观条件的影响，也与结构形式、施工组织等有关。其中后者是可以通过调整优化加快施工进度的。采用装配式的设计和施工，既符合国家政策导向，又能大大加快施工速度，在总体造价可控条件下，不失为一种理想选择。

经过建设、设计、施工及监理多次论证，并召开专家论证会，确定了采用局部先行的半逆作法施工，塔楼核心筒采用装配式结构形式，塔楼外框架仍沿用钢管混凝土柱、H型钢梁和钢筋桁架楼承板的形式不变。

装配式的密式异型短肢钢板墙核心筒

装配式高层建筑中，剪力墙为必不可少的承重及抗侧构件，现有装配式剪力墙主要有预制钢筋混凝土剪力墙、纯钢板剪力墙和钢板混凝土组合剪力墙。预制钢筋混凝土剪力墙重量大，运输安装难度大；纯钢板剪力墙仅能提供抗侧刚度，不宜作为竖向承重构件，抗火能力弱；钢板混凝土组合剪力墙克服了上述两种剪力墙的缺点，较适宜应用于装配式高层建筑中。

常规钢板混凝土组合剪力墙作为组成构件应用于核心筒中，一般因抗侧刚度的需要，墙肢比较长，根据运输及吊装要求需水平方向分段，现场吊装就位后再焊接成整肢，竖焊缝施工难度大；如果较长墙肢的高度过高且无水平支撑，墙肢由于浇筑混凝土挤压作用及本身自重，变形将难以控制，这就决定了核心筒施工先于楼层结构不能太多；墙肢过长不可避免需在墙肢上开设备洞口，构造也很复杂。

为克服现有钢板混凝土组合剪力墙核心筒的不足，装配式的密式异形短肢钢板墙（简称钢板墙）核心筒应运而生。该核心筒由异型短肢钢板墙、连梁和楼层板组成。钢板墙为钢板混凝土组合剪力墙形式，墙肢较短，一般不超过3m；连梁为矩形钢管混凝土组合梁；楼层板一般为钢筋桁架楼承板或压型钢板组合板。其中钢板墙可采用高强螺栓分节组合连接，墙体端部设有钢管混凝土暗柱，墙体形状可以为一字形、T形、L形、十形或对应的弧形。本工程钢板墙标准单元如图3所示，西塔核心筒结构平面图如图4所示，钢板墙核心筒结构施工现场实景如图5所示。

将短肢钢板墙引入核心筒，实现了核心筒的装配式，并为核心筒逆作法开辟了新途径。

△钢板墙身工厂加工图

△密式异形短肢钢板墙核心筒

△竖向构件吊装图

图5 钢板墙核心筒结构施工现场实景

局部先行的半逆作法设计施工

局部先行的半逆作施工方法是结合当时工程实际提出来的，即完成塔楼土方开挖及塔楼柱、钢板墙部分的承台后，开始吊装并拼接塔楼的竖向构件直到首层，将首层作为逆作平台，率先施工首层梁、板结构，以形成两座塔楼稳定的连接体系，同时加强塔楼向上施工到预定楼层后整体结构的抗倾覆能力，达到预售节点要求的楼层数后开始同时施工地下室及塔楼剩余楼层，如图6，7所示。

具体步骤如下：1）浇筑底板及以下承台混凝土，安装钢管定位器；2）分节吊装钢管柱，同时安装柱间拉梁（临时），浇筑钢管内混凝土，至基准层（首层）；3）施工首层钢结构平面；4）以首层为基准层，施工塔楼至预定楼层；5）同时开展地上和地下结构施工[6]。

局部先行半逆作法的实施需设计与施工紧密配合，应根据施工进度计划做整体结构抗倾覆验算及竖向构件的稳定验算，同时要根据实际情况做好模拟施工，确保构件计算结果贴合实际工况。

图6 半逆作法施工示意图

△地上塔楼施工过程

△连廊施工

图7 塔楼封顶、地下室施工现场图

关键节点——箱形梁与钢管混凝土柱连接新型节点

工程的关键节点包含：箱形梁与钢管混凝土柱连接新型节点、矩形钢管混凝土连梁与钢板墙连接节点、地下室密肋楼盖与钢板墙连接节点，此处仅介绍了箱形梁与钢管混凝土连接新型节点，更详细的内容详阅《转自：建筑结构-公众号》14期期刊。

箱形截面同H型截面一样，均是以抗弯、抗剪为主的梁构件理想截面，箱形截面相较H型截面有更好的抗轴压和抗扭能力；钢管混凝土柱由于其强度高、抗震性能好等优点，在高层、超高层转自：建筑结构-公众号中得到了广泛的应用。钢梁与钢管混凝土柱连接节点是工程设计与施工的关键，节点构造上一般采用栓焊组合，即翼缘与钢管混凝土柱环板坡口焊，腹板与钢管混凝土柱通过连接板螺栓连接。

对于采用栓焊组合的箱形钢梁与钢管混凝土柱节点，其传统施工方法较H型钢梁多了道工序，即需要在箱形钢梁上翼缘上开孔以便于腹板的螺栓安装，螺栓安装完成后再封闭上翼缘孔洞，这种传统的节点做法施工操作困难，而且节点区作为梁柱受力最为关键部位，开孔后再封闭势必对节点造成一定的损伤，如此施工方法的质量也不易保证[6]。

对现有常规箱形钢梁与钢管混凝土柱的栓焊连接节点稍作改进，即可实现翼缘免开孔。节点构造如图8，9所示，横向加劲肋8、螺栓、翼缘焊缝（若要实现刚接）为现场操作，其中螺栓初拧就位后再将横向加劲肋8焊接就位，然后再完成螺栓的终拧，以实现箱形钢梁与钢管混凝土柱腹板的连接。

图8 箱形钢梁与钢管混凝土柱连接节点构造

图9 箱形钢梁与钢管混凝土柱连接节点现场实景

△地下室密肋楼盖与钢管柱连接柱帽节点

△矩形钢管混凝土连梁节点

△连梁钢板墙节点

结论

通过对华策国际大厦系列新技术的应用实践，得到以下结论：

（1）采用标准化的短肢钢板墙构件，大部分工作可以在工厂完成，基本消除了现场竖焊缝，塔楼施工实现零模板，大大加快了地上结构施工进度，较常规结构每层可节省2~3d的时间。短肢钢板墙、矩形钢管混凝土连梁和钢筋桁架楼承板共同组成装配式的密式异型短肢钢板墙核心筒，为核心筒的逆作开辟了新途径。

（2）局部先行半逆作施工方法的应用，较常规正作施工方法节省工期6个月，达到了业主的预售时间节点要求，产生的直接经济效益约2500万元。

（3）箱形钢梁与钢管混凝土柱、密肋楼盖与钢板墙连接新型节点的应用，避免了类似构件传统节点形式的诸多弊端，提高了节点的安全可靠度。

（4）华策国际大厦主体结构工程早已完成，各方面表现良好，目前正在进行机电及外幕墙安装。施工过程中便吸引了大量同行前来参观学习，主体工程通过了全国绿色施工示范工程、全国装配式建筑科技示范工程、广东省新技术应用示范工程评审，设计及施工过程中应用的系列新技术可为类似工程提供参考。