北京华能大厦工程综合施工技术

摘 要：北京华能大厦工程施工周期长，工期紧、任务重，质量要求高；工程建设规模巨大，新技术应用广泛，应用的部分技术在国内外处于领先地位甚至位于国际先进水平，科技含量高。为保证新技术的推广应用，通过制定完善的推广计划和推广措施以及大量现场的专项攻关和开发活动，把科学决策、科学管理与推广“十项新技术”相结合，不仅降低了工程成本，创造了很好的经济效益，也取得了较好的社会效益，促进了我单位在行业内科技水平的进步，丰富并发展了我单位的技术储备，提高了企业社会知名度。

关键词：大体积混凝土；清水混凝土；大跨度单层网壳；太阳能；绿色施工

1、工程概况

华能大厦工程为中国华能集团总部办公大楼，位于北京市西城区复兴门内危改区8－2#地，南起东铁匠胡同，北至西长安街，东起教育西街，西至草坪东路。工程地下3层（局部5层），地上11层，建筑高度55m，标准层层高为4.5m，总建筑面积：128580m2，地下建筑面积：49005m2，地上建筑面积79575m2。

B3、B2、B2M层为车库、设备用房；B1、B1M层主要为公共用房，有厨房、餐厅、350人报告厅、员工活动中心等；F1、F2层为公共区域，主要有大堂、新闻中心、接待室等；F3至F8层为员工办公区；F9、F10层为领导办公区；F11层为休闲区。

本工程为钢筋混凝土框架剪力墙结构，基础为天然地基、筏板基础，持力层为卵石层。结构安全等级为二级，抗震设防烈度8度。混凝土强度等级：F3层以下竖向结构为C60，F3层以上竖向结构为C50，基础底板、梁板及地下室外墙为C40。

中庭屋盖采用三向网格单层网壳结构，设计使用年限50年，安全等级为二级。支座位于F11层牛腿梁上（结构标高为46.4m），跨度33.6m，长度92.4m，矢高为4.32m，总重量420t。详见图1-1

2、工程特点与难点

基础属超长、超宽，大体积、抗渗混凝土性质，控制混凝土裂缝难度较大。

工程中庭部位的基础底板为钢渣混凝土，密度不小于3000Kg/m3，没有相关经验可以借鉴。

中庭屋盖采用三向网格单层圆柱面网壳结构，如何选择合理的施工安装技术是本工程的难点之一。

本工程地上共有115根圆柱要求为清水混凝土柱，清水混凝土施工难度大。

本工程地下室及地上中庭部位有较多的超高模板支架，确保模板支架的稳定性是施工的特点。

机电安装工程系统多，专业间的协调配合工作量大，施工技术与质量要求高，难度大。

本工程车库照明系统应用了50kW并网光伏发电技术、生活热水采用太阳能热水技术。

3、关键技术

本工程全面推广应用了住房和城乡建设部(2005版) 10项新技术中10大项、25个子项,其他新技术8项（创新项目4项），合计33项。并于2010年6月通过了中建总公司科技示范工程验收。

3.1混凝土裂缝防治技术

本工程平面尺寸大，东西长156m，南北宽98m。基础底板厚度1.8m，属于大体积混凝土，混凝土强度等级、抗渗等级为C40S10；地下室外墙厚度800mm，周长508m，墙体外侧钢筋保护层厚度56mm；地上结构板厚度200mm。混凝土结构没有设置结构缝，属超长、超宽，大体积、抗渗混凝土性质；为了防止和控制混凝土裂缝的产生，主要采用以下措施：

1）采用60天混凝土强度（经设计同意）作为混凝土强度评定、工程交工验收及混凝土配合比设计的依据，降低水泥用量。

2）降低砂率：在保证混凝土和易性和施工性能的前提下，尽量降低砂率，增大粗骨料的用量。

3）适当降低水胶比：在胶结用量一定的情况下，混凝土的干缩率与用水量成线性关系。

4）优化混凝土配合比，采用粉煤灰、矿渣粉“复合双掺”技术和高效减水剂技术，减少水泥用量，减少混凝土收缩量。

5）按照“抗、放结合”的原则，沿纵、横向每45～55m留设一条后浇带，分段、分仓施工。

6）混凝土浇筑成型时采用“二次振捣”、“二次抹压”技术。增加混凝土密实度，减少混凝土早期收缩裂缝。

7）根据混凝土内外温差计算，采取不同的“保温”、“保湿”养护措施，减少混凝土干燥收缩；加强混凝土内部温度的监控工作。

8）F3层以上楼板内配置无粘接预应力筋。详见图3-1。

9）通过与设计沟通，在距地下室外墙表面25mm处增加一道φ4@150mm的双向冷拔丝钢筋网片。

通过采取以上技术措施，很好的控制了混凝土结构裂缝的产生。

3.2大体积钢渣混凝土泵送技术

由于中庭部位结构自重不足，该处基础底板采用高密度钢渣混凝土，以达到配重抗浮的目的。钢渣混凝土厚度1.8m，密度大于3000kg/m3，强度等级抗渗等级C40S10，位于20m深的基坑中部，共2200m3，泵送距离100多米，不宜采用溜槽或塔吊吊运，只能采用泵送施工。主要采取以下主要技术措施：

1）钢渣混凝土配合比优化

为了确定水、烧结球、重晶石砂和石子对混凝土强度和坍落度的影响，对这四种材料采用了正交试验的方法进行检测。分别设计了针对混凝土强度的正交试验和针对混凝土坍落度的正交试验。

最后结合工程实际配置出了满足工程需要的钢渣混凝土，所用配合比为:水:水泥:重晶石砂:烧结球:河碎石:粉煤灰:膨胀剂:泵送剂=80:324:1067:800:504:90:36:18，水胶比=0.40，砂率=45%。控制混凝土出机塌落度220-240mm，入泵塌落度≥200mm，扩散度≥450mm，实测湿容重全部在3000kg/m3以上 。

2）钢渣混凝土可泵性试验

由于重晶石砂、烧结球比重大，在大塌落度和压力条件下，混凝土中骨料会下沉，从而产生离析、泌水，因此，在实验室对混凝土的可泵性进行了压力泌水试验，模仿混泵送施工。

3）优化泵送路线

优化路线可以提高混凝土的泵送能力。由于基坑深度为20米，泵管下基坑时呈阶梯形，不能直管一下到底，在垂直管道中间位置增加一道长度为7米的水平管，有效的防止混凝土在下落过程中产生离析，泵送路线详见图3-2。

3.3清水混凝土技术

本工程地上各层总共有115根清水混凝土圆柱，清水混凝土柱高达14.2m，混凝土强度等级C60，且处于冬期施工。同时要达到设计要求的外观色泽与质量，难度极大，采取主要技术措施如下;

1）选用全钢大模板，每颗柱子由两个半圆型模板组成，一模到顶，中间不留拼缝。

2）经过大量的工程考察及现场多次试验，进行对比分析，最终选用了专用模板漆。

3）严格控制钢筋的配料尺寸及绑扎质量，确保钢筋保护层厚度，绑扎钢筋的扎丝多余部分向构件内侧弯折，以免因外露形成锈斑。

4）优化混凝土配合比，经过多次试配及现场试验，最终配置出了满足要求的混凝土。

5）混凝土振捣采用振捣棒和附着式振动器相结合的振捣方式。

过以上措施，很好的解决了清水混凝土的施工技术难题，确保了清水混凝土的质量。

3.4大跨度单层网壳拼装及斜轨累积滑移技术

本工程中庭屋盖是三向网格单层网壳结构，杆件采用不等厚焊接方管，铸钢节点，跨度33.6m，长度92.4m，网壳结构矢高为4.32米，支座位于11层牛腿梁上，距地面高度46.4m度，网壳总重420t，本网壳结构加工制作安装方案合理与否对工程的质量、进度、安全和成本影响很大，故项目成立科技攻关小组，多次聘请专家指导及工程实地调研，并对施工方案进行技术、经济对比分析及论证，综合考虑华能大厦结构形式、现场情况及安全防护等要素，选用了斜轨累积滑移的施工技术。滑移单元划分见图3-4-1。

该技术在原有钢结构滑移的基础上，不断进行技术创新。不断优化铸钢节点及滑移单元、成功的应用了斜轨滑移技术、滑移单元拼装及合拢施工技术，最终形成了成套的大跨度单层网壳拼装及斜轨累积滑移技术，该科技成果在2009年中建总公司组织的科学技术成果鉴定中，鉴定结论为 “国内领先”水平。

3.5太阳能热水技术

本工程生活热水采用太阳能热水系统，在屋顶布置了220组集热器，有效集热面积达352，每天可以为大楼提供40t的生活热水。该系统是以太阳能热水为一次热媒，将冷水加热后使用。太阳能热水系统原理图详见图3-5-1。

该技术每年为大厦提供热水1.02万t，可节省电力消耗约53万度，可减少二氧化碳的排放约54t。节能环保突出，具有极好的推广应用价值和前景。

3.6光伏发电技术

华能大厦地下室车库照明采用50kW并网光伏发电技术，光伏发电板安装在顶层屋面上，采用方阵式排布。共计238块光伏发电板，每块210W。

其原理为太阳能电池组产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电，然后直接接入公共电网。太阳能并网发电系统原理图详见图3-6。

该系统每年发电量为5.75万度。但由于组件每年均有一定程度的衰减，所以每年的发电量都会减少，经过计算，25年的发电量约为67.8万度电。这些发电量可以减少标准煤244吨，减排二氧化碳634吨，减排二氧化硫2.1吨，减排氮化物1.8吨，减排粉尘4.1吨。

3.7绿色施工

本工程要达到LEED认证金奖，项目部配置专职人员负责管理，结合工程实际情况，从以下几个方面进行严格控制：

1）在与各单位进场后对其进行详细的交底。

2）防止水土流失对施工现场道路和生活区场地进行硬化，没有硬化的部位全部种植草皮或覆盖，以保证现场没有的地表土。在现场设置临时排水沟、雨水收集池和沉淀池来沉积雨水中的泥土，定时清理防止水土流失。

3）含循环成分的材料使用与本地材料使用：工程中使用含循环成分的材料，其价值至少达到总材料价值的10%（不含机电设备），本地建筑材料和产品(北京周边800公里以内)至少达到总材料价值的20％。

4）设置废旧物资回收棚，按照可回收物资和不可回收物资安排专人进行分类整理，减少建筑垃圾的填埋与焚烧，减少排放，做到绿色、低碳施工。

5)严格控制粘结剂、密封剂、涂料、油漆等VOC的含量，要求厂家提供检测报告，证明其可挥发性成分含量满足LEED的相关要求。对不符合LEED认证要求的材料坚决予以退场。

4、结语

本工程于2010年6月1日通过中建总公司科技示范工程验收，新技术应用水平达到国内领先水平，共取得公司级科技成果19项；局级科技成果5项；中建总公司科学技术奖1项；山东省科技创新奖3项；中建总公司及省部级工法3项；国家级工法1项；专利4项；高空大跨度单层网壳结构拼装及斜轨累积滑移技术和大体积钢渣混凝土泵送施工技术经鉴定分别达到“国内领先”和“国际先进”水平。

参考文献：

[1]王润云浅论建设工程质量监督管理[J].山西建筑, 2008,(02).

[2]中国钢结构协会.建筑钢结构施工手册，山东科学技术出版社，2001.

[3]周开玲.冬季施工技术特点分析[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2009,(04).

[4]陈绍蕃，钢结构设计原理，科学出版社，1998.

[5]王铁梦.工程结构裂缝控制北京:中国建筑工业出版社,2000.

[6]建筑工程施工质量验收统一标准(GB50300-2001),2001.

[7]曹可之.大体积混凝土结构裂缝控制的综合措施建筑结构,2002,(8).

[8]陈士良.等现浇楼板的裂缝控制北京.中国建筑工业出版社,2003.

[9]王济川.建筑工程质量事故实例鉴定与处理长沙.湖南科学技术出版社,1999.

[10]绿色施工管理规程（DB11/513-2008）.

[11]绿色建筑评估体系（2.1版）.

[12]建筑施工手册（1-4）[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.1202133.

[13]高翔,李海,赵有明;普通硅酸盐水泥在大体积混凝土中的应用[J];桥梁建设;2004年04期.

[14]陈树康;地下室底板大体积混凝土施工实例[J];浙江建筑;2005年01期.

[15]黄斌,黄富贵.太阳能集热器在嘉普通工业园中的综合应用[J].太阳能，2009.

[16]李建忠，尹志新，秦嵩.太阳能光伏发电应用研究进展综述[J].广西大学学报（自然科学版），2009.