某单体大面积钢结构全过程施工技术探讨

2012-12-29林杰

中国新技术新产品 2012年14期

林杰

（福建新洲建筑工程有限公司,福建龙岩 364000）

一、施工特点

（1）“中庭”5层圆管柱柱头为异型构件，倾斜式、多牛腿、空间角度多、单件质量大，安装困难；6层箱梁截面大、跨度大、单件质量大、拼接要求极高，焊接工作量大，且均为超高空作业，施工危险性大。

（2）现场设置的塔吊不能满足钢结构吊装需要，受塔吊起重能力的限制，必须采取施工措施。约102件次、总质量约920t的钢构件，须经二次分段，再利用塔吊进行高空拼装，或现场预拼装后卷扬机提升，从而必须大大增加施工胎架及工机具等措施费用和人工的投入，同时还产生了很大的工期压力。

（3）大部分超重构件无法一次到位，需采取二次转运的方法，一般先经1#塔吊从一楼设置的运输通道用人工转运至中庭，再由4#塔吊吊装，人工转运直线距离123m。转运工作量大，转运时间长，转运的道路需采取措施进行加固。

（4）钢结构施工作业面大，跨越四五个区，人员及机械设备投入量大，现场调度复杂，增加管理难度。

（5）受劲性结构特点影响，钢结构施工是与土建施工穿插进行的，相互制约因素较多，且工期十分紧张，因此，如何协调和组织好交叉施工及安全防护也是我们所面临的主要问题。

二“、中庭”钢结构安装

2.1 多牛腿倾斜式圆管柱柱头安装

“中庭”5层的圆管柱柱头在建筑外先采用自制小车通过地面25t汽车吊将构件吊上运输车，经水平转运进入一层中庭，到达4#塔吊起重能力范围内，再用4#塔吊垂直运输吊运到事先放置5层楼面的小车上，经二次转运至指定位置，然后进行土法吊装。先安装离4#塔吊最远的柱头，最后安装4#塔吊能够吊装的柱头，安装一个，校正一个，固定一个，直至完成此部分作业内容。

（1）圆管柱柱头转运

圆管柱柱头地面转运：特制可承载20t轻便转向式小车先摆放在建筑场外，由25t汽车吊将16t圆管柱柱头吊运到小车上，经捆绑固定好后，再由设置在中庭的5t的卷扬机牵引，人工转向控制从一层楼面水平运输到中庭，停放在4#塔吊起重能力范围内，水平运输123m。圆管柱柱头转运5层楼面：待5层楼面混凝土强度达到75%后，用4#塔吊将圆管柱柱头垂直吊运到事先放置在5层楼面的运输车上，经人工推拉转运至吊装位置，此部分的行走路线在3层、4层楼面钢管脚手架支撑局部均适当增设了立杆进行加固。

（2）龙门架的制作及布置

土法吊装采用龙门架方式，龙门架为分离式的，其制作由H型及槽钢支撑制作而成，底座采用 400mm×400mm×15mm×20mmH 型钢，立柱采用双排300mm×300mm×10mm×15mmH型钢组合，立横梁采用400mm×400mm×15mm×20mmH型钢，龙门架高9m、宽2.5m，经验算荷载承载力满足设计要求。

龙门架移位方法：龙门架本身制作成可分离式，分解后每个不超过3t，可利用塔吊吊运至任一安装位置，当一个支腿吊到安装位置后，用缆风绳固定，再将第二个支腿吊运过来后用缆风绳固定，分体连接部位用螺栓固定，最终形成一个整体龙门架。

龙门架安装定位：龙门架安装前预先在五层楼面投放定位线和几何尺寸控制线。龙门架主梁中心安装摆放在钢管柱中心上方，两侧底座原则是摆放在混凝土主梁上，顶部设置4根φ17.5mm的缆风绳，分布四个斜向进行固定和稳定。根据钢柱牛腿方向，龙门架定位点有所不同，当龙门架下方无主梁时，则在龙门架底座加设 400mm×400mm×15mm×20mmH 主钢梁，主钢梁摆放在混凝土主梁两端，龙门架底座落在主钢梁上连接固定，使龙门架受力传递到钢梁上，以确保楼面安全。

（3）圆管柱柱头吊装方法

龙门架安装圆管柱柱头施工方法：先将钢管柱用4#塔吊吊运到小车上面，固定好后，用人工拖运到吊装位置，运输时柱顶朝向龙门架吊点处，由于钢柱为倾斜式，因此需设置两点起吊，主点设置在柱顶处，另一点设置在柱顶往下1.5m～2m处并用倒链调整角度，顶部吊点采用吊耳，下部吊点采用钢绳捆绑在牛腿下方，钢柱提升采用2台10t葫芦同时提升，提升时使钢柱呈倾斜式，缓慢提升。就位后，用螺栓临时拧紧连接板，再根据图纸预先用全站仪测出各牛腿中点在5层楼面的投影位置，做好标志，精确调整圆管柱柱头方向，用铅垂将各牛腿的中点引至5层楼面，当各牛腿中心投影与5层楼面的中心标志重合，实现空间控制转化为平面控制，一次控制准确，达到安装定位准，校核速度快的目的。调整好后将圆管柱柱头进行最终固定，并在柱顶三个方向拉设缆风，即该钢管柱安装完成，然后利用4#塔吊将龙门架吊运到下一个钢管柱安装位置。

2.2 “中庭”主箱梁安装

（1）胎架的布置与搭设

① 胎架及支撑胎架型钢地梁的平面布置

"中庭"大跨度箱梁的支撑胎架布置是安装和搭设的关键。胎架布置除考虑楼面承载能力及各分段节点的分段部位，更多的是要考虑X形节点施工的主要问题。因此在布置时，在“中庭”±0.000平面布置4个独立格构式支撑胎架，在五层通过型钢与5层的独立式支撑胎架组成一个桥型结构。主箱梁的轴心通过各布置支点，使支点受力正确、稳定。为了确保布置准确，采用了三位模型模拟，全站仪测量定位，实现地面与五层楼面测放一致的目的。

② 胎架的制作及搭设

根据混凝土结构和主箱梁的关系设计了三种支撑胎架，分别是：①格构式支撑胎架：由640t·m 塔吊标准节、400mm×400mm×13mm×21mmH 型钢、300mm×300mm×10mm×13mm H型钢和20a槽钢组成格构式胎架体系，用于悬空箱梁安装。从1层楼面起，至27.4m箱梁底标高，对于中间起拱的加焊由型钢及钢板组成的小墩子。为满足1层楼板承载力要求，在标准节下部增设井字形底座梁，通过钢梁将上部荷载分散到楼层混凝土主、次梁上，同时对1层主梁节点设型钢支撑。格构式胎架顶端设置有"桥形"措施，方便该处多分段钢梁的安装并增加胎架整体稳定性。

③独立式支撑胎架，由400mm×400mm×13mm×21mmH型钢和20a槽钢构成，400型钢顶撑在主箱梁底部，顶撑型钢四个方向对称设支脚，以增强胎架整体稳定性。为满足混凝土结构承载力要求，在胎架下增设长条形底座梁，将上部荷载分散到楼层混凝土主梁上，同时对5层主梁的节点设型钢支撑。此类胎架主要用于支撑主箱梁投影位置处于5层楼面范围的箱梁安装。④龙门架，由300mm×300mm×18mm×20mmH型钢和400mm×400mm×20mm×20mmH型钢构成，并四向用揽风绳固定。吊装动力采用5t卷扬机走六线，并配备2个10t葫芦进行调整和就位，卷扬机与导向轮锚固于4层中庭钢骨柱上。用于中庭两件超重X节点梁的吊装。

（2）主箱梁安装方法

“中庭”主箱梁经过合理分段，除中间的X形节点外，其余均在4#塔吊吊装范围之内。由于主箱梁分段较多，为保证其安装精度，主箱梁安装前，沿主箱梁顶端的一侧拉钢丝，进行主箱梁直线的整体控制；再根据图纸由全站仪测出各梁段端头中点在支撑胎架上的位置，做上标记。主箱梁吊装就位后，用铅垂将梁段端头中点引至支撑胎架上，待铅垂与标记重合后，对接下翼缘，两侧用调整板将相邻梁腹板对位，临时固定。先焊接下翼缘，再焊接侧板焊缝，最后焊接上翼缘，同时严格控制对接焊缝变形及起拱度，减小误差累积，逐段安装，完成各个梁段的高空拼接，最终形成单根框架梁。

（3）X形节点的安装

“中庭”两个X形节点单件质量重约为13.6t，由于节点构造设计原因，无法再行分段，塔吊又不能满足吊装需要，通过自行设计的龙门架在32m高空实施吊装操作。龙门架在安装就位后，在X形节点吊装之前，组织工人对龙门架的各个节点、吊耳的焊接、缆风绳及其固定点、卷扬机固定的绑扎点、转向滑轮的固定点、钢绳等进行详细检查。

X形节点转运路线及方法与圆管柱柱头转运一样。由25t汽车吊将X形节点吊运到小车上，经捆绑固定好后，再由5t的卷扬机牵引，人工推拉在1层楼面水平运输至中庭吊装位置。在X形节点吊到接近安装位置时，为了更好、更安全地控制X形节点的对接，采用2台10t倒链，人工缓慢提升就位。全部对位调整、并固定好后，可撤去卷扬机。

X形节点安装就位后，用马板将其与相邻梁段临时固定，经调整校正后，先焊接下翼缘，再焊接两边侧板，最后焊接上翼缘，焊接完成24 h后安排探伤，探伤合格之后再拆除龙门架。

三、“天河”主结构的土法安装

3.1 主箱梁的转运

保留3层～4层3-1～3-6及3-9～3-14轴挑檐板的满堂脚手架，对箱梁转运区域间的脚手架进行加密。用20a槽钢制作水平运输车，车长2100mm，宽100mm，高500mm。独角桅杆高1.5m，采用双拼20a槽钢制成立杆、横杆及斜撑，将其设置在型钢柱牛腿上，桅杆向三个方向拉设缆风绳，以保持独角桅杆的稳定。

利用1#塔吊将分段构件吊到五层楼面拼装区域里开始拼装，拼装时在钢梁下部垫型钢，增大钢梁荷载传递到楼层板时的接触面积。钢梁拼装后进行探伤检验，合格后进行转运安装，部分钢梁平移以20a槽钢做导轨，采用导链或卷扬机牵引，倒链一端拴在混凝土柱身上，柱身四角绑钢丝绳的部位需要包角钢保护。

3.2 主箱梁吊装

在吊装上升过程中，派专人指挥，拉倒链时两边需步调一致，控制速度，均匀提升，同时派专人检查桅杆节点、吊点、钢丝绳等是否出现异常情况。提升就位后，焊接马板将主箱梁与牛腿进行固定，经调整校正后，焊接最终固定。探伤合格后，松倒链，卸把杆，再转移到下一根梁安装。

四、人行通廊钢结构的土法安装

先将人行通廊钢梁的分段构件由1#塔机吊运到水平运输车上，转运到“天河”各层楼面拼装区域，进行拼装。同时在6层已完工主箱梁下翼缘设置吊点，利用5t卷扬机走四绳，自上而下，完成四个楼层通廊的安装（次梁则采用1#和4#塔吊完成安装），吊点用一横梁两端栓接在"天河"主梁面上，在“天河”上方焊接立杆2.5m，在立杆顶端设置滑轮通过φ20mm钢绳和10t手动葫芦，增强主梁刚度。5t卷扬机设置在天河±0.000楼层，钢绳走四线，将已拼装成整体通廊构件缓慢提升到安装位置。

钢梁吊装采用两点绑扎，一次起吊。起吊时，离开地面300mm暂停，经检查各锚固点及导向点无问题后，再缓慢提升到指定位置。就位后，及时安装临时螺栓，测量固定轴线和标高，经检查合格后，用高强螺栓替换临时螺栓，经初拧紧固后，缓慢松钩，复核轴线、标高。合格后，高强螺栓最终固定，然后解除吊索钢绳，构件安装完毕，转入下一道工序施工。