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當前位置：首頁 > 觀點 > 葉浩文 > 聚焦首個采用斜交網(wǎng)格新型結構體系建成的廣州國際金融中心工程（廣州西塔）
2020年01月09日
打印專業(yè)人士：葉浩文 來源：建筑工業(yè)化裝配式建筑網(wǎng)（ID:ind-building）
一、工程概況
廣州國際金融中心為集辦公、酒店、休閑娛樂為一體的綜合性商務中心，位于珠江大道西側、花城大道南側，西邊毗鄰富力中心，南邊為第二少年宮。工程總建筑面積45萬m2，包括四層地下室（局部五層）、5層裙樓、兩棟28層的附樓和一棟103層的主塔樓組成，其中主塔樓總高度440.75米，平面呈三角擬合弧狀心形，立面為中間粗兩端細的梭形，整體造型設計為光滑通透的水晶（如圖8.13.1 廣州國際金融中心全景）。
圖8.13.1 廣州國際金融中心全景
結構形式采用斜交網(wǎng)格新型結構體系，在國內(nèi)外尚屬首例，在設計、施工過程中無規(guī)范可循，設計師要求采用2根鋼管混凝土柱空間相貫，在柱軸線交點處截面面積最小，所受軸力最大。廣州國際金融中心首次應用了一個新型“X”節(jié)點，利用豎向放置的橢圓形拉板連接4根相貫的鋼管，節(jié)點區(qū)內(nèi)鋼管壁適當加厚，細腰處設置水平加強環(huán)，該節(jié)點形式簡潔，受力明確，便于管內(nèi)混凝土澆灌施工。
其中主塔樓結構體系為筒中筒混合結構，核心筒為鋼筋混凝土結構，外框筒為鋼結構，其中外框鋼柱為巨型斜交網(wǎng)格體系，每27米高度為一個節(jié)段，共17節(jié)，每節(jié)由15個“X”形節(jié)點和30根傾斜鋼柱組成，鋼管直徑由底部的1.8米逐漸過渡為頂部的0.8米，鋼管內(nèi)灌注C70~C90的超高性能混凝土；混凝土核心筒在67層上下存在結構體系的轉變，67層以下為六邊形規(guī)則設計，67~74層為結構過渡層，74層以上核心筒結構變?yōu)樽陨聿荒芊€(wěn)定的傾斜弧形薄墻結構；內(nèi)外筒之間為鋼梁組合樓蓋，樓蓋采用永久性鋼筋桁架肋鋼模板。
外圍護采用全幕墻結構，內(nèi)隔斷為混凝土砌塊墻與輕質(zhì)隔板墻。并設計有消防、通風、空調(diào)、強弱電、給排水、真空垃圾等配套機電系統(tǒng)。
二、一體化建造技術與創(chuàng)新
1.超高層智能化整體頂升工作及模架系統(tǒng)的創(chuàng)新應用
（1）“空中造樓機”一體化工作平臺
根據(jù)“主受力體系高空不變”的理念，本系統(tǒng)在低于施工層兩層高度范圍內(nèi)設置3-5套頂撐結構，其通過支撐與設置在施工層上一層高度的大鋼平臺連接，形成一個穩(wěn)定的鋼骨架，平臺上部可堆放大宗鋼筋、消防水箱、布料機等施工料具，平臺下部設置有可滑動、可調(diào)節(jié)的結構掛架和模板系統(tǒng)（如圖8.13.2所示）。
圖8.13.2 大鋼平臺和支撐點
（2）“長行程”頂升
頂升油缸一個行程即可頂升一個結構層，5米層高的頂升工序在2個小時內(nèi)即可全部完成，徹底簡化了頂升程序，實現(xiàn)智能化，確保施工質(zhì)量、安全，顯著提高了頂升速度（如圖8.13.3所示）。
圖8.13.3 智能化控制系統(tǒng)
（3）可變模架系統(tǒng)
根據(jù)“模架體系高空易調(diào)”的理念，可調(diào)節(jié)并能沿軌道滑動的模架系統(tǒng)，滿足橫豎向高度精確調(diào)整的要求，并實現(xiàn)了模架系統(tǒng)的支、拆的有軌作業(yè)。
工作平臺下部設置通向工程結構各個變化范圍的軌道，模架全部通過導輪掛設在軌道上，實現(xiàn)結構變化到什么地方，模架就能滑動到什么地方（如圖8.13.4所示）。
圖8.13.4 可調(diào)節(jié)的掛架系統(tǒng)
設計了可調(diào)節(jié)高度并能沿軌道滑動的模板吊桿裝置，滿足模板豎向高度精確調(diào)整的要求，并實現(xiàn)了模板支、拆的有軌作業(yè)（如圖8.7.5所示）。
8.13.5 可調(diào)節(jié)的模板系統(tǒng)
（4）施工電梯27米的自由升降高度
采用平面鋼桁架連接，使三部施工電梯成為一個整體，保證受力不變，整體結構穩(wěn)定，加大電梯的自由提升高度，增強安全性（如圖8.13.6所示）。
圖8.13.6 自由升降施工電梯27米高度
2.4D-BIM創(chuàng)新綜合技術
廣州國際金融中心工程量巨大、工期非常緊張、場地非常狹小、施工難度大、專業(yè)分包多，總承包協(xié)調(diào)管理難度大，基于上述特點，項目團隊結合BIM技術開發(fā)了符合工程特點的全新BIM綜合技術應用管理體系，取得了顯著效果。
（1）4D-BIM技術在項目管理系統(tǒng)中的創(chuàng)新應用
1） “4D”管理系統(tǒng)
用計算機輔助軟件建立起工程的立體三維模型，引入時間維度，隨著時間及現(xiàn)場施工進度的變化，施工狀態(tài)和各種信息隨之變化，實現(xiàn)整個施工過程的可視化模擬，從而可針對性的對進度計劃及現(xiàn)場施工管理做出調(diào)整及問題規(guī)避（如圖8.13.7～8所示）。
圖8.13.7 動態(tài)可視化模擬界面
圖8.13.8 全過程計劃與實際比照界面
2） 成本管理系統(tǒng)
主要包括模擬、優(yōu)化項目成本結構；對工程分組、分解進行成本計劃；進行成本計劃跟蹤管理、對實際費用超支情況進行預警；預算與實際成本對比分析；成本動態(tài)跟蹤管理、預測與利潤分析等。
3） 合同管理系統(tǒng)及權限查詢系統(tǒng)
主要進行合同策劃，實現(xiàn)合同分類管理；執(zhí)行嚴格的合同審批流程；自動化處理各種合同業(yè)務；嚴格、實時控制合同費用；全方位、全周期的管理合同所有環(huán)節(jié)。
項目信息管理系統(tǒng)還專門設置了權限查詢模塊，根據(jù)不同崗位、不同職位設置相應權限，進行進度、合同、成本、材料等信息的查詢。確保項目在不同層次、不同部門中形成系統(tǒng)性運作。
（2）應用 BIM 技術建立三維模擬測量控制網(wǎng)體系
應用 BIM 技術，通過三維模擬核心筒施工，外側鋼結構吊裝，建立虛擬仿真模擬測量系統(tǒng)，科學校核主控測量網(wǎng)、核心筒測量網(wǎng)、空間鋼結構測量網(wǎng)體系。
（3）全仿真模擬分析技術應用
運用 BIM 技術對整個建造過程進行全過程模擬驗算，計算分析出每個施工階段各構件內(nèi)力及變形是否超出設計值，是否需要采取臨時加固措施；預測重點控制部位和工序以及整體工序安排是否存在缺陷或優(yōu)化空間（如圖8.13.9～10所示）。
圖8.13.9 核心筒傾斜弧形墻體應力與變形模型
圖8.13.10 風荷載下結構位移分布圖
本工程為超高層建筑，外筒在施工過程中受溫度變化影響較大， 因此對廣州市的原始氣象資料作針對性的分析，通過施工時的針對性技術措施將氣象環(huán)境影響降至最低（如圖8.7.11所示）。
圖8.13.11 日照作用下結構變形模型
應用 BIM 技術仿真模擬分析地震荷載對結構的影響，將整個施工步驟分成三大部分，分別在67層以下主體施工、67層以上主體施工和結構封頂后三個階段計算地震作用對施工過程中結構的影響，將以圖解形式詳細描述（如圖8.13.12所示）。
圖8.13.12 第一部分地震作用位移圖
另外，通過4D-BIM技術應用，采集項目施工過程中的原始信息,優(yōu)化傳統(tǒng)運營流程,完善運營階段各項指標及維修保養(yǎng)計劃。
3.超高層工業(yè)化建造
廣州國際金融中心工程通過工業(yè)化施工，不僅順利按期完成了工程任務，而且工程質(zhì)量也達到了較高的水準。主要包括工廠化加工現(xiàn)場組裝的集成裝配式裝飾施工，有效減少了現(xiàn)場作業(yè)量，減少施工工序，提高施工工效，減少現(xiàn)場施工工人和材料運輸量，縮短施工工期；利用裝飾材料構件的加工組裝能力和加工精度，讓計算機控制的專用機器設備來完成大量的、重復的、高精度的加工，通過人來設計和指揮生產(chǎn)，來整合各種繁多、復雜的材料精細化加工生產(chǎn)。
（1）巨型超高斜交網(wǎng)格鋼管柱加工、制作工業(yè)化
通過對設計圖紙的認識及深化，將鋼管柱合理分段，并在場外進行批量加工制作，然后運入場內(nèi)進行吊裝，從而達到提高工作效率，保證施工質(zhì)量及安全的目的。
（2）室內(nèi)墻面進口氧化鋁板安裝施工工業(yè)化
將L型鋼角碼與U型鋼制龍骨之間采用螺栓連接（利用孔位進行三維調(diào)節(jié)），利用氧化鋁板塊側面的預先開好的掛口，將板塊直接在U型龍骨上掛裝（如圖8.13.13氧化鋁板安裝示意圖和圖8.13.14 L型鋼角碼與U型鋼制龍骨連接）。
圖8.13.13 氧化鋁板安裝示意圖
圖8.13.14 L型鋼角碼與U型鋼制龍骨連接
（3）暗架調(diào)節(jié)式氟碳噴涂鋁板天花施工工業(yè)化
比原常規(guī)做法增加了一個調(diào)節(jié)裝置，可以自由伸縮調(diào)節(jié)，解決了施工過程中由于無膠縫、板塊縫隙小所造成的施工難度。同時，在氟碳噴涂鋁板背面安裝背面加強龍骨，一方面增強鋁板的強度，另一方面用于調(diào)節(jié)鋁板的平整度（如圖8.13.15所示）。
圖8.13.15 暗架調(diào)節(jié)式氟碳噴涂鋁板安裝示意及預拼裝
（4）核心筒電梯廳天花A級白色透光軟膜套裝開啟式安裝
將主龍骨固定在基層燈箱內(nèi)，并A1級透光軟膜安裝在副龍骨上，利用一個連環(huán)鎖扣，將主龍骨與副龍骨連接起來。連環(huán)鎖扣起到開啟、關閉的作用。當推動整個軟膜面層時，整個軟膜將會利用鎖扣吊扣起來；當撥動連環(huán)鎖扣的撥片時，可將軟膜面層整個拆卸下來（如圖8.13.16所示）。
圖8.13.16 天花透光軟膜套裝開啟式安裝示意及組裝
（5）幕墻施工工業(yè)化
按照施工圖紙的工藝要求，集中對幕墻材料進行加工制作，根據(jù)幕墻結構特點，按照一定的單元、板塊進行批量制作，完成之后進場拼裝及調(diào)整，從而提高工作效率，減少材料浪費，并保證幕墻的施工質(zhì)量。
三、項目所獲社會經(jīng)濟效益
廣州國際金融中心工程（廣州西塔），成功將C100高性能混凝土成功泵送至400m以上；榮獲“魯班獎”、“詹天佑獎”、中建集團總公司“科學技術獎一等獎”；2009年通過鑒定總體達到“國際領先水平”；以該項目為主要支撐的《超高層智能化整體頂升工作平臺及模架體系》榮獲2011年國家技術發(fā)明獎二等獎。
本項目形成了一種用于建筑施工的頂升模板的控制系統(tǒng)及方法（ZL200810220298.1），低位三支點長行程頂升鋼平臺可變整體提升模板系統(tǒng)（ZL200810029576.5），一種高泵送混凝土的制造方法（ZL201010591819.1）和掛架系統(tǒng)（ZL 200820050893.0）等專利，并在工程中加以實施，取得了極高的社會經(jīng)濟效益。
（責任編輯：何雯麗）
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[責任編輯：Susan]
