侯玉杰1，叶 建2，余地华1，陈芍桥2，李干椿2
（1．中建三局集团有限公司，湖北武汉430064；2．中建三局集团有限公司工程总承包公司，湖北武汉430064）
[摘要]垂直运输是影响超高层建筑建造的关键因素，施工电梯布置的合理与否将直接影响施工工效。施工电梯的布置通常为附着于建筑外立面或布置于电梯井道内2种形式，但均有弊端。天津高银117大厦项目根据工程施工的具体实际以及建设单位的相关要求，在大陆地区首次使用超高层建筑垂直运输通道塔技术，成功实现了施工阶段垂直运输的高效运转。依托天津高银117大厦通道塔应用的具体实际，从通道塔技术的应用背景出发，对通道塔的设计、安装以及通道塔附着施工电梯的部署情况进行了综合论述，并结合通道塔应用的实际情况，分析阐述了天津高银117大厦通道塔应用的优势效果。
[关键词]高层建筑；垂直运输；通道塔；装配式；钢结构；施工电梯
[中图分类号]TU732 [文章编号]1002-8498(2016)08-0009-05
0 引言
随着世界经济的迅猛发展，建筑科学领域的相关技术也在不断进步，超高层建筑作为建筑科学领域的前沿，在全世界范围内的数量目前已经具有相当规模，并且正在向更加综合化、大型化、高度更高的方向发展。超高层建筑施工期大量材料、设备、人员等相关要素的垂直运输问题已经成为制约超高层建筑建造技术进一步向前发展的瓶颈。目前，国际上主流的超高层建筑垂直运输方式主要包括：施工电梯、塔式起重机、混凝土泵送管道等。施工电梯作为超高层建筑垂直运输体系的重要组成部分，其运输负荷势必会随着建筑高度的增加而不断
增大，这给施工电梯的相关应用技术带来巨大挑战。
在超高层建筑的高程范围内进行垂直运输，电梯的布置形式、梯笼型号、运行速度、运输通道、调度方式都将会对垂直运输的效率产生巨大影响，进而对整个工程的施工进度产生影响。解决好施工电梯的选型、布置、使用等问题是保障超高层建筑顺利施工的关键。
传统的施工电梯通常布置于建筑外立面或正式电梯井道内，这种布置形式的施工电梯必然分散于建筑物各处，每台电梯都需要有专门的水平运输通道，不仅在地面占用大量场地用以转运相关物料，而且在建筑物内部也需要使用大量运输空间。分散的布置形式对于物料及人员垂直运输的施工组织与运输调度提出了很高的要求，管理难度非常大。同时，建筑外立面与井道内施工电梯的布置形式将影响后期幕墙封闭及正式电梯施工，施工工期大幅延长。电梯井道及电梯前室等关键垂直运输通道通常空间有限，大体积设备及材料的垂直运输将受到较大制约。
1 工程概况
天津高银117大厦（以下简称117大厦）是一幢集高档商场、甲级写字楼、商务公寓、餐饮娱乐和六星级酒店于一体的综合性特大型超高层建筑，地下4层，地上117层，建筑高度为597m，结构高度达596. 2m，是目前世界上结构高度仅次于哈利法塔的超高层建筑。施工过程中，人员的上下班、建筑材料、机电安装材料、幕墙单元板块以及部分机具设备等都需要依靠施工电梯进行垂直运输。
在117大厦施工过程中，为保证工程整体按期竣工，在进行主体结构施工的同时需将正式电梯曳引机吊装就位，幕墙、装饰、机电安装等相关专业必须提前插入。综合考虑幕墙封闭施工、正式电梯提前安装、垂直运输协调管理等多方面的因素，传统的施工电梯布置应用形式已经无法满足该工程的实际需求。
鉴于此，117大厦项目创新采用超高层建筑垂直运输通道塔体系，将其作为施工电梯的附着结构，有效满足了工程实际对施工电梯布置与应用的相关要求。目前，通道塔仅在香港环球贸易广场进行了初步应用，在117大厦项目的使用尚属大陆地区首次。如图1所示。
通道塔垂直运输系统布置于117大厦主塔楼东侧，塔体为装配式钢结构体系，±0. 000标高以上总高度为500. 610m，共涉及107个结构层，顶层为100F，±0.000标高以下高度为18. 350m，是目前世界上高度最高的装配式钢结构塔体。通道塔独立于117大厦塔楼主体结构，西侧采用附墙件与117大厦塔楼外框结构连接，在垂直运输区段的每个结构层设置尺寸为5m×9m的钢平台，通过1~100F搭设的钢走道与塔楼连接，形成通道。人员、设备、材料等通过附着于通道塔的5台施工电梯到达相应楼层面，经通道塔平台和钢走道进入楼层内部，完成垂直运输工作。
2通道塔设计
117大厦通道塔主体结构采用的是Q345B碳素结构钢，结构构件主要包括钢框架柱、钢梁、水平支撑、钢桁架、附墙杆、走道梁、走道次梁以及花纹钢板和花纹钢板加劲肋。结合117大厦结构层高的变化情况，构件采用装配式标准件设计方法进行设计，通过高强螺栓进行连接，所有构件在施工完成后可拆除回收重复利用，实现了绿色环保的施工目标。
2.1结构体系设计
通道塔主体结构主要由2个部分组成。第一部分为钢结构框架一支撑体系，这一部分结构处于- 18. 250~1.200m标高范围内，涉及B3~1F层。为避免占用地下室各层中设备管道空间，通道塔在地下室空间范围内仅在地下室楼板上下位置布置水平支撑，在地下室净空范围内设置柱间支撑，塔身柱脚基础设置于117大厦基础筏板之上。地下空间结构布置如图2所示。
通道塔第2部分为钢框架体系，钢框架体系由标准构件组成的标准层构成，主要构件为钢柱、桁架梁和水平支撑。处于1. 200~500. 610m标高范围内，涉及1~ 100F。此部分总高度为499. 410m，结构层设置与117大厦结构层一致，为方便运输并综合考虑结构的沉降补偿，通道塔结构平台面标高比117大厦楼面标高每层高出550mm。通道塔标准层平台尺寸为5m x9m，一面与主楼东面相连，另外三面配置施工电梯通道，通道塔标准层桁架布置如图3所示。
所有标准节都由装配式构件组拼而成，采用工厂预制、现场分层拼装的形式进行搭建，每一标准层除柱、走道梁和附墙杆截面会因通道塔高度分段变化有所不同外，其他构件均为标准尺寸。通道塔每个标准层的楼面需铺设花纹钢板，并在四周设置安全护栏以及防护钢板网（见图4），形成安全的水平转运通道。
2.2 通道塔与主体结构连接设计
通道塔与117大厦主体结构由附墙杆和走道梁钢梁连接，附墙杆的主要作用是保证通道塔塔体的整体稳定性，走道梁则是作为水平运输通道的支撑构件，用以形成通道塔与楼体之间的运输通道。
1)附墙杆设计
在通道塔框架部分每隔2个结构层设置1道附墙杆，附墙杆两端分别连接于通道塔各层桁架的上弦节点处和楼体结构东面的楼板上。由于117大厦主体结构由下往上以0. 88。倾角内收，通道塔附墙距离将随高度呈线性增大，附墙杆截面也将随附着位置的不同逐渐变化，附墙杆情况如图5所示。
2)走道设计
在通道塔桁架标准层楼面与主塔楼面之间每层搭设走道，走道梁搁置在主塔楼东面边梁之上。根据建造要求117大厦32F以下应考虑提前运营需求，为了最大限度地降低通道塔连接杆件对主塔楼幕墙安装的影响，若32F提前运营，其运营之后的施工阶段，通道塔32F以下的走道梁、花纹钢板以及钢板网围护可以全部拆除，仅保留结构构件。
3 标准节及附属构件安装
通道塔标准结构层采取地面拼装、整段吊装的方法进行施工。
1)标准节地面拼装
标准节地面拼装采用卧拼方式，在拼装前需按照图纸尺寸进行测量放线。具体拼装流程如图6所示。
2)标准节吊装
为确保吊装时通道塔标准节整体的稳定性，考虑在与桁架上弦连接处的6个钢柱上设置吊耳。同时，为了保证吊装平衡，在吊钩下挂设3根足够强度的钢丝绳进行吊装，钢丝绳规格为ɸ30mm，卡环型号为GD6.0，吊耳与钢柱采用单面坡口半熔透焊接。吊装流程如图7所示。
3)附墙杆安装
标准节就位后需及时将与之相连的附墙杆及走道梁安装就位，以便将通道塔标准节与117大厦塔楼主体结构连接，形成稳定体系。
附墙杆与主楼连接节点分为与主楼次柱连接以及与楼板连接两大类，与主楼次柱连接时，直接在次柱上焊接连接板。与楼层板连接时，连接板与预埋件分离，在楼层钢筋绑扎时进行附墙杆埋件及拉接筋的预埋，并将预埋件与拉接筋进行焊接连接，待楼层板混凝土浇筑完成且达到强度要求后方可进行附墙杆的吊装施工。
4)走道梁安装
走道钢梁安装时，在主梁上设置防护栏杆并拉设上下2道镀锌钢丝安全绳，楼层钢梁边吊装边铺设水平安全网和楼层通道，将各个作业区域连成一体。
梁间安全网必须采用梁下拉设的方式，走道梁安装完成后在安装檩条及压型钢板前须拉设，待压型钢板铺设完后拆除安全网。
安全网连接件采用对拉螺栓式连接件，在梁下翼缘上用钢筋焊接钢筋环，每3m设置一个钢筋环，利用钢丝绳穿过安全网再穿过钢筋环连接安全网，对拉螺栓起到紧固钢丝绳作用。
走道梁安装完成后进行花纹钢板的铺设施工，并在通道塔楼层走道板四周的安全防护网上设置150mm高的挡脚板，以防止碎物下落。
4 施工电梯部署
通道塔水平截面为矩形，除西侧与117大厦连接形成水平运输通道外，其余三面共附着5部施工电梯共10个梯笼，分别编号为2，3，4，5，6号，现场所有施工电梯平面布置情况如图8所示。
2～5号电梯8个梯笼尺寸均为3. 2m×1.5m×2. 5m，主要用于施工人员上下及部分小体积材料的垂直运输。6号电梯的2个梯笼为单独定制，梯笼尺寸为4. 8m×1.8m×2.5m，较其余4部施工电梯要大，作为运输幕墙单元板块的专用电梯。1号电梯为顶升模架专用施工电梯，在顶升模架安装完成后即投入使用，直至主体结构施工完成。
整个通道塔垂直运输体系在117大厦水平结构施工至21F时开始进行安装，在此之前117大厦外框结构的垂直运输任务主要由附着于结构外立面的2部施工电梯承担，分别为7，8号。在外框结构施工至32F后，由附着于通道塔的4，5号2部施工电梯替代7，8号2部电梯进行相关垂直运输工作，拆除7，8号施工电梯，其余附着于通道塔的施工电梯根据垂直运输需求的增长分阶段进行安装。随着结构高度的不断攀升，由于1号电梯采用活动附墙的形式附着于低位顶升模架，受附着高度的限制，1号电梯基础部位需逐步向上提升。为此，在不同的施工阶段分别将35F，50F，66F，84F，94F作为施工电梯转换层，人员及物料首先通过通道塔施工电梯到达相应楼层，然后转换至1号施工电梯到达顶模。
5应用效果
1)施工电梯布置方式集中，将垂直运输通道、路线集中起来，实现了施工人员、物料垂直运输的统一规划，大大节省了有限的施工现场用地，解决了建筑施工场地狭小、不利垂直运输的问题。
2)采用独立于塔楼主体结构的电梯附着体系，解决了超高层建筑由于外立面变化带来的施工电梯超长附着难题。
3)克服了传统超高层建筑施工电梯分散布置时，对结构外立面大面积附着或占用正式电梯井带来的工序穿插及工期问题，最大程度地减少了施工电梯对电梯井道的占用及幕墙封闭的阻碍，使得后续正式电梯、幕墙、装修施工提前插入；同时通道塔总体附着面积较小，有利于幕墙工程的提前封闭安装，有效节约了工期。
4)整个通道塔采用全方位式的安全防护系统，每个结构层全部设置安全防护网，设置安全防护门作为电梯的屏蔽门，保证施工电梯垂直运输的安全。
5)通道塔塔体为装配式钢结构，构件采用标准化设计，螺栓连接，安拆方便，所用构件及连接件均可周转重复使用，绿色环保。
