塔冠鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)措施

劉鑫，朱德偉

（中交四航局珠海工程有限公司，廣東 珠海519000）

1 工程概況

中交國(guó)際中心項(xiàng)目位于成都市天府新區(qū)天府公園旁。由一棟辦公主樓、商業(yè)及酒店組成。地下室共計(jì)3 層，主要為設(shè)備房，酒店后勤和自行車(chē)庫(kù)布置在負(fù)1 層，其余區(qū)域?yàn)槠?chē)庫(kù)。地上建筑包含辦公寫(xiě)字樓、商業(yè)和酒店，其中，1～4 層為商業(yè)，4～12 層為酒店，辦公塔樓地上共39 層，高度170.65m，造型幕墻頂為216m；地下室建筑面積為46 969.2m2，地上建筑面積為115 515.44m2。1 層層高6.0m，2 層、4 層層高4.8m，3 層層高4.7m，5～38 層為標(biāo)準(zhǔn)層，層高4.2m，其中，12 層、23 層、34層為避難層，層高為5.0m，避難層下部樓層11 層、22 層、33 層，層高4.3m，39 層層高為4.45m，結(jié)構(gòu)形式為核心筒剪力墻+框架結(jié)構(gòu)。

2 塔冠鋼結(jié)構(gòu)概況

本項(xiàng)目塔樓大屋面上部為鋼結(jié)構(gòu)門(mén)廊，高度46m，跨度48m，塔冠標(biāo)高為170.20～216.00m，主結(jié)構(gòu)形式為全鋼結(jié)構(gòu)，其中兩側(cè)桁架標(biāo)高為170.20～203.00m，中間主要三榀標(biāo)高為170.20～216.00m，標(biāo)高197.85～203.00m 為跨度48m 的水平桁架連廊。本工程主要結(jié)構(gòu)用鋼為Q390B、Q345B，構(gòu)件形式主要為箱型柱、H 型鋼梁，焊縫等級(jí)全部為一級(jí)焊縫，總用鋼約1 600t。鋼結(jié)構(gòu)作業(yè)是由辦公樓西側(cè)塔吊將鋼構(gòu)件吊至設(shè)計(jì)高度進(jìn)行吊裝，校正后進(jìn)行焊接，焊接后經(jīng)第三方檢測(cè)單位對(duì)焊縫進(jìn)行探傷實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果合格方可進(jìn)行下一層鋼結(jié)構(gòu)施工【1】。塔冠鋼結(jié)構(gòu)整體概況模型如圖1 所示。

圖1 塔冠鋼結(jié)構(gòu)整體概況模型圖

3 鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)

3.1 深化設(shè)計(jì)要點(diǎn)

鋼結(jié)構(gòu)前期深化設(shè)計(jì)過(guò)程中，綜合后期施工進(jìn)度與其他專(zhuān)業(yè)塔吊使用情況，有效安排塔吊的使用，在鋼結(jié)構(gòu)施工期間將塔吊使用率調(diào)至最大。

本工程結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，體量較大，深化設(shè)計(jì)工作顯得非常重要，在深化設(shè)計(jì)過(guò)程中一定要考慮全面，要為后續(xù)施工奠定良好的基礎(chǔ)。在施工基礎(chǔ)上考慮以下因素進(jìn)行深化設(shè)計(jì)。

1）結(jié)構(gòu)施工預(yù)調(diào)整值：施工中的結(jié)構(gòu)預(yù)調(diào)整值始終是一個(gè)動(dòng)態(tài)的調(diào)整過(guò)程，部分結(jié)構(gòu)預(yù)調(diào)整（即制作預(yù)調(diào)整值）將在施工詳圖設(shè)計(jì)和構(gòu)件加工階段進(jìn)行，使結(jié)構(gòu)階段性完成狀態(tài)符合結(jié)構(gòu)分析時(shí)要求的初始位形。

2）鋼結(jié)構(gòu)安裝方法及施工措施：依據(jù)塔吊選型和安裝方法進(jìn)行合理的分節(jié)（分段），構(gòu)件分段要滿足塔吊的吊運(yùn)參數(shù)；塔吊安裝、爬升所需的附加連接板件；構(gòu)件吊裝時(shí)所需的吊耳、臨時(shí)連接板、臨時(shí)變形加固結(jié)構(gòu)等；符合現(xiàn)場(chǎng)安裝條件的合理的節(jié)點(diǎn)形式、焊縫形式等。

3）與土建結(jié)構(gòu)施工的銜接措施：土建專(zhuān)業(yè)所需的鋼筋接駁器；需穿過(guò)鋼筋的孔眼；工地現(xiàn)場(chǎng)不易焊接的栓釘；固定模板可能需要的連接件；樓板混凝土施工需增加的鋼支撐（包括永久性的和臨時(shí)性的）等。

4）機(jī)電各專(zhuān)業(yè)的需求：機(jī)電管線穿過(guò)構(gòu)件的預(yù)留孔洞及其開(kāi)孔的加固措施；需預(yù)設(shè)的連接件；機(jī)電設(shè)備基座需與鋼結(jié)構(gòu)連接的板件；設(shè)備吊裝所需的與鋼結(jié)構(gòu)臨時(shí)連接的板件【2】。

5）幕墻系統(tǒng)及裝飾專(zhuān)業(yè)的需求：幕墻系統(tǒng)及裝飾工程與鋼結(jié)構(gòu)的連接、固定板件、孔眼等，需符合鋼結(jié)構(gòu)制作及安裝的施工精度。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)組織

根據(jù)施工詳圖設(shè)計(jì)的工作內(nèi)容，結(jié)合本工程的專(zhuān)業(yè)承包模式，采用“施工總承包組織及協(xié)調(diào)、專(zhuān)家進(jìn)行論證、鋼結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)施工單位進(jìn)行施工詳圖深化設(shè)計(jì)、其他各專(zhuān)業(yè)工程參與、設(shè)計(jì)單位審定”的形式進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)施工詳圖設(shè)計(jì)工作。

1）施工總承包負(fù)責(zé)組織及協(xié)調(diào)工作。

2）由專(zhuān)業(yè)制作單位負(fù)責(zé)鋼結(jié)構(gòu)施工詳圖設(shè)計(jì)。

3）各專(zhuān)業(yè)參與：土建結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)安裝、幕墻、機(jī)電各專(zhuān)業(yè)（消防、暖通等）根據(jù)各專(zhuān)業(yè)的施工要求，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)詳圖設(shè)計(jì)提前提出準(zhǔn)確的要求。主要內(nèi)容有構(gòu)件分段分節(jié)要求、節(jié)點(diǎn)及剖口形式、連接板件及接駁器、預(yù)留孔及螺栓孔等。

3.3 BIM模型設(shè)計(jì)演示

本工程設(shè)計(jì)院采用BIM 技術(shù)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)建模，鋼結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)單位利用設(shè)計(jì)單位提供的模型進(jìn)行屋頂鋼結(jié)構(gòu)連廊的深化設(shè)計(jì)，并進(jìn)行施工方案的虛擬建造；利用三維展示直接展現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)安裝過(guò)程，有利于施工方案的優(yōu)化與安全措施的制定。

4 鋼結(jié)構(gòu)施工流程

本工程按照自?xún)蓚?cè)向中間的總體安裝流程進(jìn)行施工。具體流程如下：

1）首先安裝塔冠兩側(cè)豎向桁架，由于豎向桁架頂端將會(huì)安裝橫向桁架，必須嚴(yán)格控制好安裝垂直度。

2）安裝3 組胎架，胎架之間增設(shè)系桿及支撐確保胎架在施工荷載下的穩(wěn)定。

3）由北向南，依次安裝橫向桁架下弦桿及其平面內(nèi)其他桿件。

4）安裝橫向桁架的豎腹桿。

5）由南向北，依次安裝橫向桁架的上弦桿及其平面內(nèi)其他桿件。

6）安裝塔冠頂部桿件。

7）胎架卸載及拆除、樓承板安裝、鋼結(jié)構(gòu)安裝完成。

5 鋼結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程監(jiān)控

5.1 組織分工

為了順利、圓滿地實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。業(yè)主單位聘請(qǐng)第三方專(zhuān)業(yè)單位（北京瑞騰通軟科技有限公司）采用鋼結(jié)構(gòu)三維過(guò)程管控系統(tǒng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)力變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控。監(jiān)測(cè)過(guò)程中的數(shù)據(jù)會(huì)上傳BIM 平臺(tái)，若有預(yù)警情況會(huì)立即報(bào)業(yè)主單位、監(jiān)理單位、設(shè)計(jì)單位、施工總承包單位。

5.2 鋼結(jié)構(gòu)的變形監(jiān)測(cè)

為確保鋼結(jié)構(gòu)安裝過(guò)程的安全和質(zhì)量，項(xiàng)目部在采用應(yīng)力應(yīng)變實(shí)時(shí)變形監(jiān)測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上增加人工測(cè)量，共同對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在鋼結(jié)構(gòu)桁架主要受力點(diǎn)安裝應(yīng)力應(yīng)變片，并與數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)器連接，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)紹IM 平臺(tái)，項(xiàng)目業(yè)主、監(jiān)理及總包方可實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，隨時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)變形情況?；趹?yīng)力應(yīng)變實(shí)時(shí)變形監(jiān)測(cè)技術(shù)，項(xiàng)目部安排專(zhuān)業(yè)測(cè)量人員對(duì)變形數(shù)據(jù)進(jìn)行人工測(cè)量，人工測(cè)量數(shù)據(jù)與設(shè)備檢測(cè)數(shù)據(jù)互相進(jìn)行驗(yàn)證，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，從而做到發(fā)生變形時(shí)能及時(shí)采取應(yīng)急措施，確保鋼結(jié)構(gòu)安全可靠。

應(yīng)力監(jiān)測(cè)主要有以下3 個(gè)要點(diǎn)：

1）主桁架的擾度，測(cè)量點(diǎn)為桁架分段處；

2）大屋面型鋼梁的撓度，測(cè)量點(diǎn)為鋼梁分段處；

3）側(cè)向桁架（格構(gòu)柱）鋼梁的位移，測(cè)量點(diǎn)為鋼柱頂端。

5.3 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸與分析

5.3.1 鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)變數(shù)據(jù)采集

鋼結(jié)構(gòu)表面應(yīng)變計(jì)主要布置在塔冠2 軸、1/2 軸、3 軸桁架的豎向柱與桁架上，共計(jì)42 個(gè)，編號(hào)分別為YB01～YB42；其中YB05、YB06 應(yīng)變計(jì)安裝在鋼結(jié)構(gòu)腹板兩側(cè)，其余應(yīng)變計(jì)均安裝在上下翼緣。

5.3.2 鋼結(jié)構(gòu)變形數(shù)據(jù)采集

鋼結(jié)構(gòu)變形數(shù)據(jù)采集及分析的對(duì)象主要針對(duì)水平桁架，擬布置9 個(gè)沉降水準(zhǔn)儀、1 個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)。在編號(hào)2、1/2、3 三榀桁架布置9 個(gè)變形數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，位置分別為BX01～BX03、BX04～BX06、BX07～BX09，基準(zhǔn)點(diǎn)只有中間一榀（1/2 軸）布置BXZ。

5.3.3 鋼結(jié)構(gòu)變形數(shù)據(jù)分析

若變形數(shù)據(jù)超過(guò)控制范圍值，模型中會(huì)出現(xiàn)紅色預(yù)警，施工單位可根據(jù)預(yù)警位置進(jìn)行調(diào)控。施工過(guò)程中的安全措施：除了對(duì)構(gòu)件進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)以外，總承包部采用BIM 5D 平臺(tái)進(jìn)行安全質(zhì)量管控，做到安全質(zhì)量全員參與管理，增強(qiáng)所有施工人員的責(zé)任心，項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)也能更為直觀地了解到施工過(guò)程中出現(xiàn)的具體問(wèn)題，以便更好地對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行管理。

6 結(jié)語(yǔ)

在房建項(xiàng)目施工中，尤其是寫(xiě)字樓等高層建筑施工中，常會(huì)遇到鋼結(jié)構(gòu)施工的情況。本文從實(shí)際案例出發(fā)，闡述了鋼結(jié)構(gòu)施工的設(shè)計(jì)深化、構(gòu)件安裝、信息化測(cè)量監(jiān)測(cè)等方面的內(nèi)容，并對(duì)施工經(jīng)驗(yàn)的不足之處進(jìn)行總結(jié)，希望本文能對(duì)今后類(lèi)似工程有所幫助。