蝴蝶形鋼結(jié)構(gòu)采光頂?shù)跹b技術(shù)

季 春 周曉軍

泰興一建建設(shè)集團(tuán)有限公司 江蘇 泰興 225400

1 工程概況

溫州市開發(fā)區(qū)西單元C-10a商業(yè)地塊（一期）——A1#樓項(xiàng)目，位于溫州市龍灣區(qū)括蒼西路與鰲江北路交會(huì)處，總建筑面積280 000 m2，其中地上建筑面積150 000 m2，地下建筑面積130 000 m2。包含大商業(yè)、金街，整個(gè)場地通設(shè)2層地下室。大商業(yè)地上5層，局部6層，金街地上3層。地上商業(yè)建筑高度33.50 m。結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)，部分大跨度區(qū)域?yàn)閯判越Y(jié)構(gòu)，采光頂為鋼結(jié)構(gòu)。

該大型商城室內(nèi)設(shè)置6個(gè)平面形狀各異的大型采光井，屋頂設(shè)計(jì)為號(hào)稱“溫州之花”的蝴蝶形鋼結(jié)構(gòu)玻璃屋面，采光頂三面積最大，平面呈蝴蝶花瓣形布置，外圍6個(gè)大小不等的花瓣與蝴蝶形中圈連接，中圈投影落于中庭天井位置，由矩形管、圓管鋼柱和矩形鋼管梁、桁架組成（圖1、圖2）。鋼柱基礎(chǔ)位于屋面層混凝土結(jié)構(gòu)梁柱之上，柱頂標(biāo)高38.485 m。

圖1 屋面采光頂整體效果圖

圖2 屋面采光頂三鋼結(jié)構(gòu)效果圖

2 主要施工準(zhǔn)備

1）安裝前，土建先按設(shè)計(jì)要求將鋼柱基礎(chǔ)預(yù)埋到位，經(jīng)過多方共同驗(yàn)收后，交屋面鋼結(jié)構(gòu)安裝單位。鋼結(jié)構(gòu)材料采購和加工由專業(yè)廠家負(fù)責(zé)，且預(yù)先試組裝后，送交現(xiàn)場安裝。

2）裝卸、運(yùn)輸過程中應(yīng)保護(hù)構(gòu)件，避免損壞。必須按照吊裝要求程序進(jìn)行發(fā)運(yùn)，考慮配套供應(yīng)，確?，F(xiàn)場順利吊裝。

3）構(gòu)件按吊裝順序、安裝位置、型號(hào)分別堆放于吊裝位置附近。構(gòu)件編號(hào)宜放置在兩端醒目處，以便于吊裝時(shí)構(gòu)件的查找。

4）會(huì)同各方對(duì)定位軸線進(jìn)行交接驗(yàn)線，做好標(biāo)記及保護(hù)。

5）吊裝前對(duì)鋼構(gòu)件做好中心線、標(biāo)高線的標(biāo)注，對(duì)不對(duì)稱的構(gòu)件還應(yīng)標(biāo)注安裝方向，對(duì)大型構(gòu)件應(yīng)標(biāo)注重心和吊點(diǎn)。在構(gòu)件四角做包角，以防止鋼絲繩刻斷。為防止工字形或H形鋼柱局部擠壓破壞，在綁扎點(diǎn)處可設(shè)置加強(qiáng)筋板。

3 主要施工順序

本工程采光頂三呈花瓣形，中圈投影于中庭天井內(nèi)，其余部位投影在樓面之上，其中部分構(gòu)件質(zhì)量較重，施工難度大。經(jīng)過綜合考慮，采用75 t汽車吊行駛至中庭地下室頂板之上進(jìn)行吊裝，由于吊裝范圍有限，故采用4 t小吊車及人字扒桿進(jìn)行花瓣鋼結(jié)構(gòu)部分的吊裝，4 t小吊車由75 t汽車吊起吊運(yùn)至樓面之上。吊裝順序?yàn)椋合鹊跹b中圈的外圈鋼柱及連系桁架、鋼梁，然后吊裝花瓣鋼結(jié)構(gòu)，最后吊裝中圈內(nèi)部鋼結(jié)構(gòu)[1-4]。

4 鋼結(jié)構(gòu)安裝方法

4.1 地庫頂板加固、吊車到位

1）按照預(yù)先確定的方案，拆除采光頂三的井內(nèi)腳手架，對(duì)采光頂三部位的地庫頂板下1、2層結(jié)構(gòu)梁板和通往此位置的地庫頂板，進(jìn)行鋼管支撐搭設(shè)和結(jié)構(gòu)加固，并邀請(qǐng)汽車吊司機(jī)一同現(xiàn)場驗(yàn)收。

2）對(duì)采光頂三部位地庫頂板表面進(jìn)行鋼板鋪設(shè)，對(duì)75 t汽車吊落腳支撐點(diǎn)鋪設(shè)200 mm×200 mm的方木進(jìn)行加固。

3）先期吊裝4 t小吊車和鋼扒桿設(shè)備。

4.2 鋼構(gòu)件與材料的進(jìn)場和驗(yàn)收

1）構(gòu)件到場后，按隨車貨運(yùn)清單核對(duì)所到構(gòu)件的數(shù)量及編號(hào)是否相符，構(gòu)件是否配套，如果發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)迅速采取措施，以保證現(xiàn)場施工進(jìn)度。

2）對(duì)于制作超過規(guī)范誤差和運(yùn)輸中受到嚴(yán)重?fù)p傷的構(gòu)件，須返回廠內(nèi)進(jìn)行維修。對(duì)于輕微的損傷，也可以在現(xiàn)場進(jìn)行修整。

3）螺栓采用防水包裝，并將其放在托板上以便運(yùn)輸。存放時(shí)根據(jù)尺寸和高度分組存放。

4）焊條和焊絲在使用前存放在容器內(nèi)，并置于隔離地面的托板上，頂上蓋帆布；氧氣瓶與乙炔瓶分開放在工具房內(nèi)，工作時(shí)間之外上鎖。

4.3 鋼柱吊裝方法

1）當(dāng)準(zhǔn)備工作落實(shí)后，采用75 t汽車吊將鋼柱吊運(yùn)至樓面之上，然后轉(zhuǎn)運(yùn)至安裝位置。鋼柱采用扒桿進(jìn)行吊裝，起吊前，在鋼柱柱腳板位置墊好木板，以免鋼柱在起吊過程中將柱腳板損壞。

2）當(dāng)鋼柱吊至距其就位位置上方200 mm時(shí)，使其穩(wěn)定，對(duì)準(zhǔn)鋼柱對(duì)接口位置。落實(shí)后用專用角尺檢查，鋼柱采用臨時(shí)連接板就位。鋼柱就位后，對(duì)齊安裝定位線，將連接板用高強(qiáng)螺栓（充當(dāng)臨時(shí)螺栓）固定，并用纜風(fēng)繩拉好。

3）采用千斤頂進(jìn)行鋼柱標(biāo)高調(diào)整時(shí)，先在柱身上標(biāo)定標(biāo)高基準(zhǔn)點(diǎn)，然后用水準(zhǔn)儀測(cè)定其差值，旋動(dòng)調(diào)整螺母以調(diào)整柱頂標(biāo)高。

4）先采用水平尺對(duì)鋼柱垂直度進(jìn)行初步調(diào)整，然后用2臺(tái)經(jīng)緯儀從柱的2個(gè)側(cè)面同時(shí)進(jìn)行觀測(cè)，并進(jìn)行調(diào)整。

4.4 鋼梁、桁架吊裝方法

4.4.1 安裝工藝流程

起吊→就位→臨時(shí)固定→調(diào)節(jié)水平、豎向調(diào)節(jié)絲桿→校正軸線垂直度、標(biāo)高→焊接固定點(diǎn)→焊接→焊縫處理→焊接外觀檢驗(yàn)→超聲波探傷檢驗(yàn)

4.4.2 鋼梁安裝方法

花瓣部分的鋼梁采用75 t汽車吊吊運(yùn)至28.50 m樓面，然后轉(zhuǎn)運(yùn)至安裝位置。構(gòu)件質(zhì)量較輕的采用4 t小吊車吊裝，構(gòu)件質(zhì)量較重的用人字扒桿起吊就位（圖3）。鋼梁翼緣中心線應(yīng)對(duì)準(zhǔn)牛腿中心線，以保證鋼梁軸線位置，反復(fù)觀測(cè)并糾正其軸線、標(biāo)高、垂直度偏差值，直至符合規(guī)范要求后，方可進(jìn)行對(duì)接焊。其中較重的桁架采用2臺(tái)扒桿同時(shí)起吊提升至設(shè)計(jì)標(biāo)高并與鋼柱連接。

圖3 采用2臺(tái)扒桿起吊較重的鋼梁

4.4.3 鋼結(jié)構(gòu)安裝流程

將75 t汽車吊行駛至中庭采光頂三位置，然后將4 t小吊車吊至屋面樓面板之上→采用75 t汽車吊吊裝花瓣內(nèi)圈鋼柱（圖4）→采用75 t汽車吊吊裝鋼柱之間的連系桁架→采用4 t小吊車及人字扒桿吊裝花瓣鋼柱→采用4 t小吊車、人字扒桿吊裝連系桁架、鋼梁→安裝花瓣部分的次梁，完成花瓣鋼結(jié)構(gòu)的安裝→采用75 t汽車吊吊裝花瓣內(nèi)圈懸挑桁架（圖5）→采用75 t汽車吊吊裝懸挑桁架及之間的連系構(gòu)件→采用75 t汽車吊吊裝最內(nèi)圈的主梁（圖6）→采用75 t汽車吊吊裝最內(nèi)圈的次梁，完成采光頂三鋼結(jié)構(gòu)的安裝。

圖4 吊裝蝴蝶花瓣內(nèi)圈鋼柱示意

圖5 吊裝花瓣內(nèi)圈全部懸挑桁架

圖6 吊裝最內(nèi)圈的采光頂主梁

5 現(xiàn)場鋼結(jié)構(gòu)吊裝與改進(jìn)

在采光頂三鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中，大量構(gòu)件需要從天井內(nèi)吊上進(jìn)行空中組合，安裝場地空間狹小，吊裝工序復(fù)雜，工期僅40 d，且又處于新冠肺炎疫情期間，施工難度大，實(shí)際吊裝進(jìn)度緩慢。

為加快安裝進(jìn)度，采取在采光頂三中庭天井內(nèi)，增加1臺(tái)50 t汽車吊配合鋼結(jié)構(gòu)的垂直水平吊裝，在屋面多個(gè)鋼梁組裝時(shí)，在屋面上又增加汽車吊籃升降車和行走式高空作業(yè)平臺(tái)設(shè)備，直接懸空升到中庭天井鋼屋蓋下作業(yè)，加快了施工進(jìn)度，確保了現(xiàn)場安全。

在該工程施工中，盡可能做到滿堂腳手架搭設(shè)與安全網(wǎng)張?jiān)O(shè)配合到位，安全掛籃、掛梯安裝到位。由于采光頂三鋼結(jié)構(gòu)為蝴蝶形花瓣，且為高空作業(yè)，故作業(yè)人員在鋼結(jié)構(gòu)梁、檁條上行走或操作時(shí)將面臨各種各樣的風(fēng)險(xiǎn)。為確保高空作業(yè)人員的人身安全，在施工過程中臨時(shí)安裝一系列的鋼絲網(wǎng)格線作為生命線。作業(yè)人員在高空作業(yè)時(shí)將身上佩戴的安全繩扣在生命線上，保證不會(huì)墜落到地面。

6 結(jié)語

本工程蝴蝶形采光頂三鋼結(jié)構(gòu)屋面的中圈投影落于中庭天井位置，部分鋼構(gòu)件較重，吊裝難度大。為保證吊裝進(jìn)度，在中庭天井內(nèi)另增加1臺(tái)50 t汽車吊配合鋼結(jié)構(gòu)吊裝，在大屋面增加汽車吊籃升降車和行走式高空作業(yè)平臺(tái)，并對(duì)地庫頂板進(jìn)行臨時(shí)支撐加固處理，確保了大型蝴蝶形采光頂三鋼結(jié)構(gòu)吊裝的順利完成，為后續(xù)工程施工創(chuàng)造了條件，也為同類型工程積累了經(jīng)驗(yàn)。