北方第一高117大廈破550米 “大高個(gè)兒”怎么長起來

混凝土澆筑順利完成

117大廈效果圖

117大廈：中國結(jié)構(gòu)第一高樓

5月31日，中國北方之巔再次升高！由中建三局承建的117大廈主塔樓第113層混凝土澆筑順利完成，目前核心筒結(jié)構(gòu)標(biāo)為553.095米，117大廈突破550米，高度早已超越總高度為541米的美國最高建筑——世貿(mào)大廈一號(hào)樓，也超越了420.5米的上海金茂大廈、440米的廣州西塔、441.8米的京基100、451.9米的吉隆坡雙子塔、492米的上海環(huán)球金融中心、509米的臺(tái)北101大廈、539米的廣州東塔等國內(nèi)外知名建筑。 

 登上500多米的頂升模架鋼平臺(tái)，津城天際線一覽無遺，天津廣播電視塔被踩在腳下，一架架飛機(jī)從頭頂掠過。據(jù)117大廈項(xiàng)目部執(zhí)行總經(jīng)理侯玉杰介紹，117大廈主塔樓將于今年下半年實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)封頂，屆時(shí)將以597米的檐口高度成為中國結(jié)構(gòu)第一高樓。

筑夢云端，圓夢津門。在不久的將來，以天津117大廈為核心的高銀金融中央商務(wù)區(qū)將成為天津全新商務(wù)區(qū)，更將成為中國京津地區(qū)的全新地標(biāo)和天津市的靚麗“名片”。

這么高的樓，人、機(jī)、料怎么進(jìn)入施工場地？

通道塔電梯：500多米高的運(yùn)輸主動(dòng)脈

記者坐上通道塔電梯，大約10多分鐘后，到達(dá)了500多米高空。途中，隨著電梯逐漸攀升到樓頂，天津風(fēng)光盡收眼底。據(jù)了解，一般中速施工電梯的速度為每分鐘50米，而通道塔電梯最高速度可達(dá)90米。打開安全門，一條寬5米的通道搭接在主塔樓各層樓面上。如果說通道塔是運(yùn)輸主動(dòng)脈，那么連接通道就是毛細(xì)血管，人、機(jī)、料最終由這里進(jìn)入大樓。

垂直運(yùn)輸是超高層摩天大樓施工的一大難題。天津117大廈主塔樓需混凝土19.1萬立方米、鋼筋4萬噸、鋼構(gòu)件14.3萬噸，高峰期施工人員多達(dá)2500余人，垂直運(yùn)輸壓力巨大，大量的建筑材料、施工垃圾和作業(yè)人員都靠“華山一條路”——施工電梯。 

為此，項(xiàng)目在中國內(nèi)地率先研發(fā)通道塔技術(shù)，采取“工廠預(yù)制、現(xiàn)場拼裝、整體吊裝”的流水作業(yè)，裝配效率極高，后期拆除也很方便。該通道塔平面尺寸為5米×9米，一面與主樓相連，另外三面附著5部雙籠施工電梯，統(tǒng)一調(diào)度指揮，實(shí)現(xiàn)“人貨分離、分層?？俊⒎謺r(shí)上下”，極大提高了運(yùn)輸效率。

這么大的工程，“躥個(gè)兒”怎么這么快？

頂升模架：“金剛罩”讓大廈6天長一層

在大廈的頂端，一座高20米左右的“金剛罩”包裹著大樓核心筒頂部，仿佛一座“空中樓閣”橫亙云端。117大廈沒有像一般建筑物那樣搭設(shè)腳手架，“長高”的秘密就在“金剛罩”這里。

中建三局117項(xiàng)目部總工程師余地華解釋說，這個(gè)“金剛罩”是全國面積最大的核心筒頂升模架系統(tǒng)——“模塊化低位頂升鋼平臺(tái)模架系統(tǒng)”，由鋼平臺(tái)、掛架系統(tǒng)、液壓支撐系統(tǒng)、模板系統(tǒng)、防護(hù)系統(tǒng)、安全監(jiān)測系統(tǒng)組成。

頂模這個(gè)“大盒子”，長35米、寬32米、最大高度21米、重約1100噸，有4層樓高，可同時(shí)進(jìn)行3層核心筒立體施工，實(shí)現(xiàn)流水作業(yè)、無縫對接。該系統(tǒng)將隨117大廈主塔樓頂推至597米高空，創(chuàng)“中國北方第一頂”。

鋼平臺(tái)每平方米最大承重1噸，可放置機(jī)械設(shè)備、建筑材料等，成為一個(gè)偌大的“空中堆場”。此外，平臺(tái)上還配有液壓系統(tǒng)控制室、設(shè)備房、休息室和衛(wèi)生間，可供施工人員休息使用。掛架系統(tǒng)是工人作業(yè)平臺(tái)，采用鍍鋅鋼板網(wǎng)全封閉，杜絕了高空墜落的危險(xiǎn)。4個(gè)大行程液壓油缸是整個(gè)模架頂升的引擎，通過4根鋼立柱撐住整個(gè)模架系統(tǒng)，立柱高達(dá)19米，擴(kuò)大了立體施工的樓層數(shù)，破解了超高層核心筒結(jié)構(gòu)快速施工難題。為了保證模架系統(tǒng)更加安全有效運(yùn)行，中建三局對模架主要桿件進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測，可有效掌控模架的“身體狀態(tài)”，確保模架使用安全。

2013年3月24日，117項(xiàng)目頂模系統(tǒng)第一次頂升成功。由方圣鋒“領(lǐng)銜”的5人頂模小組，1人常駐操控室，其余4人每人負(fù)責(zé)一個(gè)液壓千斤頂，相互配合。如果遇到大風(fēng)，塔吊電梯將全部停運(yùn)。頂模小組曾多次因大風(fēng)被困在頂模平臺(tái)，一困就是兩三個(gè)小時(shí)，無法下來就餐，只得通過塔吊將盒飯吊至平臺(tái)，熱騰騰的飯菜吊上來后就冷冰冰了。“雖然工作辛苦點(diǎn)，但是一想到項(xiàng)目這么多人中只有我們5人才能操控國內(nèi)最大的頂模系統(tǒng)，自豪感便油然而生。”方圣鋒對記者說。

117大廈干嘛用？

商務(wù)區(qū)核心建筑：含辦公樓及六星級酒店

天津117大廈，地下4層，地上117層，高597米，總建筑面積84.7萬平方米，創(chuàng)摩天大樓建筑面積世界之最，系一幢集甲級辦公、酒店、旅游觀光和精品商業(yè)于一體的特大型超高層摩天大樓。大廈首層65米×65米，建筑面積4200平方米，向上以0.88度的角度逐層縮小，頂層46米×46米，建筑面積2100平方米。

117大廈建筑設(shè)計(jì)融合了中國傳統(tǒng)文化與現(xiàn)代美學(xué)，是高銀中央商務(wù)區(qū)的核心建筑，該商務(wù)區(qū)還設(shè)有精品商業(yè)、金融企業(yè)總部大樓、雙子塔辦公大樓、會(huì)展中心、服務(wù)式公寓、高端高層住宅與別墅，總長達(dá)338米的商業(yè)廊將117大廈和金融企業(yè)總部大樓連通起來，6個(gè)鉆石造型圓廳成為商業(yè)廊的入口，與117大廈主塔樓鉆石頂造型遙相呼應(yīng)，精巧別致。

天津117大廈項(xiàng)目常務(wù)副總經(jīng)理李干椿介紹，大廈內(nèi)設(shè)有甲級國際水平辦公樓及六星級酒店。甲級辦公樓目標(biāo)租戶及客戶為跨國公司和國際企業(yè)。94層至104層的六星級酒店將引進(jìn)迪拜帆船酒店的建造標(biāo)準(zhǔn)，大廈在115層、564米處設(shè)有豪華游泳池，將創(chuàng)造一項(xiàng)新的世界紀(jì)錄，成為世界最高的室內(nèi)泳池。

大廈還將在116層的夾層處設(shè)置世界最高的觀光廳，位于鉆石造型內(nèi)部，高度為579米，它將打破由上海環(huán)球金融中心在2009年創(chuàng)造的474米“世界最高觀光廳”吉尼斯世界紀(jì)錄，成為世界最高觀光廳，在那里，天津城市天際線將盡收眼底。

大廈選址地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜咋辦？

“骨架”倍兒硬朗：近千根長樁筑牢根基

117大廈所在地地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是以粉砂、粉土和粉質(zhì)黏土為主的海相與陸相交互沉積地層，為使工程樁穩(wěn)固支撐117大廈，設(shè)計(jì)了941根120米長樁作為大廈的基礎(chǔ)，創(chuàng)造了房建領(lǐng)域工程樁長度之最。直徑為1米的百米長樁穿越5個(gè)相對含水層，在復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境下要保證工程樁的垂直度不大于1/300、保證不塌孔、保證孔底沉渣厚度小于10厘米、保證工程樁鋼筋籠的混凝土保護(hù)層厚度以及工程樁混凝土的水下澆筑順利，這是非常艱巨的挑戰(zhàn)。

中建三局綜合在上海、武漢等臨海臨江地區(qū)的深基坑施工經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合天津地區(qū)的地質(zhì)情況精心編制了超長樁施工技術(shù)方案。選用ZSD2000、GPS-20等多種型號(hào)的鉆機(jī)，采用氣舉反循環(huán)工藝和深厚沙土超深鉆孔泥漿控制技術(shù)進(jìn)行120米超長樁試樁施工。通過不斷調(diào)整泥漿比重和成孔鉆進(jìn)速度等技術(shù)參數(shù)，最終確定了可靠的長樁施工方案，并成功攻克了垂直度控制小于1/300的世界性難關(guān)，經(jīng)檢測全部達(dá)到一類樁標(biāo)準(zhǔn)。941根長樁與65000立方米大底板筑牢了大廈的根基。

超高層摩天大樓嘛結(jié)構(gòu)，結(jié)實(shí)嗎？

鋼結(jié)構(gòu)加混凝土：巨型框架構(gòu)筑堅(jiān)實(shí)“脊梁”

117大廈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用“鋼筋混凝土核心筒+巨型框架”的結(jié)構(gòu)體系，是目前最為科學(xué)的超高層摩天大樓設(shè)計(jì)形式。由于超高層建筑太重不經(jīng)濟(jì)、太輕又不穩(wěn)，所以400米以上高樓一般不會(huì)采用純鋼結(jié)構(gòu)，而是采用鋼結(jié)構(gòu)加混凝土相結(jié)合的形式。4根巨型柱、8根國內(nèi)最大的防屈曲支撐、9道環(huán)帶桁架、8道巨型斜撐等共計(jì)15.3萬噸鋼構(gòu)件共同構(gòu)成主樓堅(jiān)實(shí)的“脊梁”。

巨型柱分布在塔樓的四個(gè)角，單根截面尺寸最大處為45平方米，創(chuàng)超高層巨型柱截面尺寸世界之最。巨型柱呈六邊菱形，內(nèi)部由26個(gè)腔體組成，最厚鋼板尺寸120毫米，最大截面面積180平方米，截面尺寸創(chuàng)世界之最。巨型柱從地下室一直貫穿至583.65米的高度，猶如擎天巨柱挺起整棟大樓。

萬一趕上地震怎么辦？

即使1根巨型柱坍塌大廈也不會(huì)傾覆

大廈安裝的防屈曲支撐在第一道巨型斜撐下方，共設(shè)8根，單根長度約為48米、重量約為210噸，可為大廈整體結(jié)構(gòu)提供很大的抗側(cè)剛度和承載力，當(dāng)大風(fēng)和地震出現(xiàn)，大廈受到巨大沖擊時(shí)，防屈曲支撐不會(huì)彎曲變形，只會(huì)出現(xiàn)短距離位移，從而保護(hù)主體結(jié)構(gòu)、減小相鄰構(gòu)件受力，使大廈抗震性能成倍增加。

大廈共設(shè)有9道環(huán)形帶狀桁架，包括3道雙層桁架，6道單層桁架，其中第3道桁架層總用鋼量達(dá)到2106噸，箱型梁及組合節(jié)點(diǎn)共計(jì)108件，為全國最大雙層桁架。9道桁架酷似9條“腰帶”，將大廈緊緊環(huán)抱。

根據(jù)中國建筑科研院的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)結(jié)果顯示，在烈度為8度地震下，結(jié)構(gòu)最大層間位移角達(dá)到約1/76，但結(jié)構(gòu)仍保持了較好的整體性，關(guān)鍵構(gòu)件基本完好，說明結(jié)構(gòu)具有良好的變形能力和延性，具有一定的抗震儲(chǔ)備能力。大廈如遇與“美國9·11恐怖襲擊案”同等的飛機(jī)沖撞力，即使有1根巨型柱坍塌也可確保大廈不會(huì)傾覆。

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11項(xiàng)工程之最

作為天津117大廈的總承包方，中建三局自2008年9月10日開工建設(shè)以來，在近7年時(shí)間里攻克了無數(shù)施工難題，創(chuàng)造了一項(xiàng)項(xiàng)令人嘆為觀止的“中國之最”“世界之最”：

597米——中國結(jié)構(gòu)第一高樓；

120米——國內(nèi)房建領(lǐng)域最長樁基；

210噸——國內(nèi)單根最重防屈曲鋼支撐；

84.7萬平方米——創(chuàng)摩天大樓建筑面積世界之最；

6.5萬立方米——超高層建筑混凝土底板世界之最；

578米——全球最高通道塔；

594米——單井道運(yùn)行高度世界之最；

3兆帕——超高層建筑水管壓力世界之最；

45平方米——超高層巨型柱截面尺寸世界之最；

564米——全球最高室內(nèi)游泳池；

579米——全球最高觀景平臺(tái)。

“秘密中的秘密”——

創(chuàng)新：

大廈“拔高”動(dòng)力

侯玉杰是中建三局天津117大廈項(xiàng)目執(zhí)行總經(jīng)理，“117項(xiàng)目侯玉杰創(chuàng)新工作室”正是大廈“拔高”的創(chuàng)新原動(dòng)力，是117大廈工程建造的“智囊團(tuán)”。走進(jìn)創(chuàng)新工作室，管理組的技術(shù)人員正在針對117大廈的通道塔運(yùn)輸效率的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與計(jì)算。在創(chuàng)新工作室展示區(qū)，記者看到，墻上掛滿了117大廈科技創(chuàng)新工作總結(jié)和計(jì)劃，展桌上擺放著數(shù)十份發(fā)表在核心期刊的工程論文、項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)編寫的創(chuàng)新管理手冊，展柜里擺放著10余個(gè)科技創(chuàng)新的展品模型。

侯玉杰介紹說，每個(gè)模型對應(yīng)的都是創(chuàng)新成果，也是工作室團(tuán)隊(duì)獨(dú)立摸索、自主研發(fā)的新技術(shù)。他指著模型對記者說，117大廈使用的是中建三局自主研發(fā)的“模塊化低位頂升鋼平臺(tái)模架體系”綜合施工技術(shù)，創(chuàng)新工作室對頂模進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，將頂模平面分成13個(gè)區(qū)，細(xì)化單層施工工期內(nèi)流水施工的每一個(gè)工序編排，協(xié)調(diào)作業(yè)，達(dá)到各專業(yè)、各工序、各工種最大限度的滿負(fù)荷工作效率。

頂模這個(gè)普通的鐵罩子成為了“變形金剛”，輾轉(zhuǎn)騰挪見證著工作室這個(gè)智囊團(tuán)的創(chuàng)新能力。工作室攻克了大量建造技術(shù)難關(guān)，獲得了國家實(shí)用新型專利6項(xiàng)、國家發(fā)明專利9項(xiàng)、省部級科技進(jìn)步獎(jiǎng)2項(xiàng)。侯玉杰表示，創(chuàng)新是在日常工作中不斷探索、改進(jìn)、提升，點(diǎn)點(diǎn)滴滴積累起來的，在勞動(dòng)中創(chuàng)新，在創(chuàng)新中實(shí)現(xiàn)夢想，117大廈才能夠從地下數(shù)十米一直建設(shè)至如今的550多米，創(chuàng)新一直在路上。

萬一著火怎么辦？

防火設(shè)計(jì)有妙招10個(gè)避難層保生命安全

超高層建筑消防工作是一個(gè)世界性難題，主要是人員疏散的困難。超高建筑雖有疏散樓梯，但靠人跑下來不現(xiàn)實(shí)，近600米的樓比北京香山香爐峰的高度還要高近50米，體力好的年輕人從頂部跑下來也要1個(gè)多小時(shí)。

為此，除了每層常規(guī)的消防設(shè)施外，在設(shè)計(jì)上，117大廈還設(shè)有10個(gè)避難層，最大一個(gè)避難層面積約為3625平方米；避難層分別設(shè)在6層、18層、32層、32夾層、47層、63層、63夾層、78層、93層和105層，分布在9道桁架內(nèi)，結(jié)構(gòu)體系與材料均為特殊設(shè)計(jì)，在大樓立面上形成10道“防火墻”，即大約每隔15層左右就有1個(gè)避難層，火災(zāi)發(fā)生后最快可以在1分鐘內(nèi)就近疏散到避難層。

此外，大廈所有鋼結(jié)構(gòu)表面都涂刷了3到5厘米厚的防火材料，能承受3小時(shí)高溫火燒。大廈設(shè)有防火卷簾門2.2萬余平方米，鋼制防火門2.1萬余平方米、木質(zhì)防火門4700余平方米，疏散走道、樓梯間和前室的防火門具有自行關(guān)閉功能，待人員撤離完畢后，大門自動(dòng)關(guān)閉，雙扇平開防火門安裝閉門器和順位器，火警時(shí)電源自動(dòng)切斷，關(guān)閉信號(hào)反饋給消防控制中心。