簡(jiǎn)析大跨度、多層空間鋼結(jié)構(gòu)整體吊裝施工技術(shù)

陳振江 趙杰 張國(guó)松 柳綠

簡(jiǎn)析大跨度、多層空間鋼結(jié)構(gòu)整體吊裝施工技術(shù)

陳振江 趙杰 張國(guó)松 柳綠

隨著現(xiàn)代建筑業(yè)施工技術(shù)不斷發(fā)展，大跨度、多層空間鋼結(jié)構(gòu)整體吊裝施工技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛。本文對(duì)大跨度、多層空間鋼結(jié)構(gòu)整體吊裝施工的特點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并就其在施工中值得注意的技術(shù)問題進(jìn)行分析，以期對(duì)施工技術(shù)有所幫助。

大跨度；多層；空間鋼結(jié)構(gòu)；整體吊裝；施工技術(shù)

近30年的時(shí)間，大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)在美國(guó)、歐洲、澳大利亞、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家得到了快速的發(fā)展，它的跨度、規(guī)模變得越來越大，新的材料、技術(shù)的應(yīng)用更為廣泛，結(jié)構(gòu)形式變得更加豐富。我國(guó)大跨度空間結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和實(shí)力水平的提高，近年來的發(fā)展相對(duì)迅速。2008年的奧運(yùn)場(chǎng)館建設(shè)為大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展帶來新的契機(jī)，涌現(xiàn)了一批結(jié)構(gòu)新穎、技術(shù)水準(zhǔn)較高的建筑，同時(shí)，也給中國(guó)的建筑業(yè)帶來新的挑戰(zhàn)。

本文以杭州中大圣馬廣場(chǎng)辦公用房一標(biāo)段項(xiàng)目為例，簡(jiǎn)述了大跨度、多層空間鋼結(jié)構(gòu)整體吊裝的施工技術(shù)。

1.工程基本情況

本工程為杭政儲(chǔ)出［2010］6號(hào)地塊商業(yè)辦公用房一標(biāo)段（杭州中大圣馬廣場(chǎng)商業(yè)辦公用房一標(biāo)段）鋼結(jié)構(gòu)連廊，鋼連廊位于14層（結(jié)構(gòu)標(biāo)高為56.4m）至屋面層（結(jié)構(gòu)標(biāo)高為74.5m），共5層鋼結(jié)構(gòu)，層高均為3.9m。其中，14層至15層由4榀鋼桁架及鋼梁組成，15層至屋面層由鋼梁組成。鋼結(jié)構(gòu)連廊跨度為東西向跨度27m、南北向?qū)挾?2m，用鋼量總重約500t。

考慮到14層至15層的鋼連廊主要構(gòu)件為4榀鋼桁架，單榀桁架重量約40噸，使用普通吊裝機(jī)械無法進(jìn)行安裝。綜合考慮施工安全性、經(jīng)濟(jì)性等，采用如下施工方法：

1.1 14層至15層鋼連廊整體吊裝、16層至屋面層鋼梁使用塔吊逐根吊裝；

1.2 14層至15層鋼連廊在5層裙樓屋頂進(jìn)行拼裝；

1.3鋼連廊整體提升。

1.4層鋼連廊平面布置圖如圖1、圖2所示：

圖2 14層鋼結(jié)構(gòu)連廊立面圖

2.鋼連廊整體吊裝施工流程

施工流程為：鋼構(gòu)件工廠加工制作→散件運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)→鋼連廊構(gòu)件拼裝→提升裝置安裝→鋼連廊整體提升→鋼連廊就位安裝→拆除吊具。

2.1鋼構(gòu)件工廠加工制作

綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)塔吊等起重機(jī)械的起重量、施工場(chǎng)地可利用情況、運(yùn)輸路況等要求，將鋼連廊分為鋼桁架（若干桿件組成）、鋼梁等構(gòu)件，并繪制完成鋼結(jié)構(gòu)深化圖紙，分別在工廠內(nèi)加工制作完成。

鋼桁架組成構(gòu)件分解如圖3所示。

圖3 鋼桁架構(gòu)件分解示意圖

圖4 鋼連廊拼裝示意圖

2.2散件運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)

合理安排汽車等運(yùn)輸機(jī)械，根據(jù)鋼連廊拼裝進(jìn)度，將構(gòu)件按順序依次運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，減少現(xiàn)場(chǎng)堆置時(shí)間及場(chǎng)地占用。

2.3鋼連廊構(gòu)件拼裝（如圖4所示）

鋼連廊拼裝前，先在結(jié)構(gòu)樓層上部的拼裝區(qū)域按設(shè)定的位置放置四根通常H型鋼梁，并用水準(zhǔn)儀調(diào)整各根鋼梁標(biāo)高，使用墊木等固定鋼梁，使其標(biāo)高、位置等符合鋼連廊拼裝要求。

鋼連廊拼裝時(shí)，使用塔吊將各構(gòu)件吊運(yùn)至拼裝位置。拼裝時(shí)，先拼裝1和2鋼桁架，再將其中間的鋼梁安裝連接，以形成穩(wěn)定的整體，再依次拼裝3、4桁架及其中間部位的鋼梁。

鋼桁架拼裝時(shí)，先水平放置各構(gòu)件，拼裝完成后利用手拉葫蘆等將其豎立，并利用纜風(fēng)繩將其拉牢固定，防止傾倒（如圖4所示）。

2.4提升裝置安裝

提升裝置分為下吊具（安裝在鋼桁架上）、提升鋼支架、液壓提升器、提升用鋼絞線四部分。

安裝順序?yàn)椋禾嵘撝Ъ堋簤禾嵘鳌碌蹙摺嵘娩摻g線。

下吊具、提升鋼支架由型鋼焊接而成，用于承載鋼連廊荷載，其規(guī)格型號(hào)、長(zhǎng)度等由計(jì)算確定。

液壓提升器由計(jì)算機(jī)控制，以達(dá)到同步提升，提高鋼連廊提升的穩(wěn)定性。

鋼絞線用于連接液壓提升器和下吊具，其規(guī)格、型號(hào)經(jīng)計(jì)算確定（如圖5、圖6所示）。

圖5 下吊具安裝示意圖

圖6 提升鋼支架安裝示意圖

圖7 鋼連廊整體提升施工圖

圖8 鋼連廊整體提升示意圖

圖9 鋼連廊就位安裝示意圖

2.5鋼連廊整體提升

提升裝置安裝完成后，同時(shí)啟動(dòng)所有液壓提升器，將鋼梁整體提升。提升時(shí)，需先提升至拼裝平臺(tái)上部50cm位置，并靜止24小時(shí)，觀察提升架、鋼絞線、下吊具、提升器等的位移、結(jié)構(gòu)變動(dòng)等，在確保符合方案設(shè)計(jì)要求的情況下再提升（如圖7、圖8所示）。

2.6就位安裝

鋼連廊吊至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，微調(diào)液壓提升器，使鋼連廊各桁架接頭與預(yù)埋鋼牛腿對(duì)齊，然后安裝鋼結(jié)構(gòu)連接板并與鋼牛腿焊接。在鋼連廊連接完成后，緩慢松動(dòng)鋼絞線，使鋼連廊重力緩慢加載在鋼桁架上，待結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后，拆除提升吊具（如圖9所示）。

3.工程施工重點(diǎn)、難點(diǎn)分析及對(duì)策

序號(hào)　主要施工重點(diǎn)、難點(diǎn)對(duì) 策1　鋼桁架拼裝作業(yè)區(qū)位置高度高（位于商業(yè)裙樓五樓樓面，距離地面高度25米）?！?duì)懸挑部位搭設(shè)用型鋼焊接成的拼裝支架，并逐段與樓層板固定。提高其穩(wěn)定性。2　鋼連廊重量大，總重約200噸，對(duì)樓面壓力大?！∠葘?duì)樓層承載力進(jìn)行驗(yàn)算，再根據(jù)驗(yàn)算結(jié)果用型鋼做臨時(shí)支撐進(jìn)行加固，提高樓層承載力，確保能承載鋼連廊荷載，且樓層混凝土不開裂、不變形。3鋼連廊的單榀鋼桁架重量大（單榀重約40噸），安裝高度高（安裝底面標(biāo)高55.68m，頂面標(biāo)高59.5m），無法在現(xiàn)場(chǎng)采用塔吊直接吊裝到位。將鋼連廊在5層裙樓屋面拼裝成整體，然后采用國(guó)內(nèi)先進(jìn)的“數(shù)控液壓提升器”整體提升安裝到位，提升高度可由原55.68米縮短為30.68米。4　鋼連廊整體提升高度大，垂直提升距離35.1m，提升過程中產(chǎn)生的不確定因素多。1.通過現(xiàn)場(chǎng)精確測(cè)量，通過事先處理確保整個(gè)提升過程無障礙物阻擋。2.在計(jì)算機(jī)建立模型，事先進(jìn)行模擬提升，確保提升行程順利進(jìn)行。3.從當(dāng)?shù)貧庀缶诸A(yù)先訂購(gòu)提升時(shí)期的天氣預(yù)報(bào)，確保提升時(shí)期天氣良好。5　鋼連廊整體提升的接口數(shù)量較多（平直牛腿接口16個(gè)，斜牛腿接口8個(gè)），牛腿對(duì)接難度大。鋼桁架平直接口焊接固定，斜接口先用螺栓臨時(shí)固定在桁架上。桁架提升就位后，先對(duì)接安裝平直牛腿接口并焊接牢固，再松動(dòng)斜接口的螺栓對(duì)斜鋼梁位置進(jìn)行調(diào)整，待與斜牛腿對(duì)接好后再焊接固定。6　液壓提升器數(shù)量多（共8個(gè)），同步啟動(dòng)、停止難度大，提升速度同步控制難度大。采用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)同步控制系統(tǒng)，確保一鍵各液壓提升器同時(shí)啟動(dòng)、同時(shí)停止，達(dá)到液壓提升器的同步工作。7　提升過程中，因鋼連廊各部分自重大小不同，提升架沉降量偏差大。計(jì)算鋼連廊自重荷載分布，根據(jù)各吊點(diǎn)受到的實(shí)際荷載大小，設(shè)計(jì)提升架的型鋼型號(hào)、尺寸，確保能承受相應(yīng)荷載，減小提升架在桁架提升過程中的沉降。8　吊裝持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，溫差較大，構(gòu)件伸縮變形量大?！「鶕?jù)施工時(shí)氣溫，提前分析吊裝持續(xù)時(shí)間與構(gòu)件伸縮量變化的關(guān)系，選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)間起吊，在溫度合適的時(shí)間吊裝就位并連接安裝。

圖10 液壓提升器

圖11 計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)同步控制系統(tǒng)

圖12 對(duì)接接口

圖13 對(duì)接接口微調(diào)

4.施工優(yōu)點(diǎn)分析

采用大跨度、多層空間鋼結(jié)構(gòu)整體吊裝施工技術(shù)，主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

4.1施工機(jī)械設(shè)備體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便；

4.2施工作業(yè)不受建筑物高度限制，可廣泛用于高層、超高層建筑施工；

4.3不受構(gòu)件跨度、重量等限制，可廣泛應(yīng)用于各種施工條件；

4.4采用計(jì)算機(jī)同步控制系統(tǒng)，可同步控制多個(gè)液壓提升器工作，并對(duì)其中任意一個(gè)液壓提升器的運(yùn)行進(jìn)行操作控制；

4.5液壓提升器具有自動(dòng)鎖死起吊鋼絲的功能，能夠在突然斷電等突發(fā)情況下有效地防止起吊鋼絲下滑，確保起吊重物不墜落，施工安全性高。

5.結(jié)語(yǔ)

通過本項(xiàng)目大跨度、多層空間鋼結(jié)構(gòu)整體吊裝施工的工程實(shí)例，對(duì)施工方法、施工過程、施工重難點(diǎn)及解決方法進(jìn)行梳理和總結(jié)，對(duì)該類工程施工，施工重難點(diǎn)在于構(gòu)件重量大、構(gòu)件跨度大、安裝高度高、整體提升的同步性、提升過程中各吊點(diǎn)的沉降觀測(cè)和及時(shí)調(diào)整等，認(rèn)為解決此類問題，需要根據(jù)施工實(shí)際工況、施工場(chǎng)地條件、施工現(xiàn)場(chǎng)天氣條件等因素，采取有效的預(yù)防措施。

（作者單位：浙江省二建鋼結(jié)構(gòu)有限公司）

TU393.3

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1671-3362（2016）07-0060-04