简析大跨度、多层空间钢结构整体吊装施工技术

陈振江 赵杰 张国松 柳绿

简析大跨度、多层空间钢结构整体吊装施工技术

陈振江 赵杰 张国松 柳绿

随着现代建筑业施工技术不断发展，大跨度、多层空间钢结构整体吊装施工技术应用越来越广泛。本文对大跨度、多层空间钢结构整体吊装施工的特点进行了详细的介绍，并就其在施工中值得注意的技术问题进行分析，以期对施工技术有所帮助。

大跨度；多层；空间钢结构；整体吊装；施工技术

近30年的时间，大跨度空间钢结构在美国、欧洲、澳大利亚、日本等发达国家得到了快速的发展，它的跨度、规模变得越来越大，新的材料、技术的应用更为广泛，结构形式变得更加丰富。我国大跨度空间结构基础相对薄弱，随着国家经济的发展和实力水平的提高，近年来的发展相对迅速。2008年的奥运场馆建设为大跨度空间钢结构的发展带来新的契机，涌现了一批结构新颖、技术水准较高的建筑，同时，也给中国的建筑业带来新的挑战。

本文以杭州中大圣马广场办公用房一标段项目为例，简述了大跨度、多层空间钢结构整体吊装的施工技术。

1.工程基本情况

本工程为杭政储出［2010］6号地块商业办公用房一标段（杭州中大圣马广场商业办公用房一标段）钢结构连廊，钢连廊位于14层（结构标高为56.4m）至屋面层（结构标高为74.5m），共5层钢结构，层高均为3.9m。其中，14层至15层由4榀钢桁架及钢梁组成，15层至屋面层由钢梁组成。钢结构连廊跨度为东西向跨度27m、南北向宽度32m，用钢量总重约500t。

考虑到14层至15层的钢连廊主要构件为4榀钢桁架，单榀桁架重量约40吨，使用普通吊装机械无法进行安装。综合考虑施工安全性、经济性等，采用如下施工方法：

1.1 14层至15层钢连廊整体吊装、16层至屋面层钢梁使用塔吊逐根吊装；

1.2 14层至15层钢连廊在5层裙楼屋顶进行拼装；

1.3钢连廊整体提升。

1.4层钢连廊平面布置图如图1、图2所示：

图2 14层钢结构连廊立面图

2.钢连廊整体吊装施工流程

施工流程为：钢构件工厂加工制作→散件运输至施工现场→钢连廊构件拼装→提升装置安装→钢连廊整体提升→钢连廊就位安装→拆除吊具。

2.1钢构件工厂加工制作

综合考虑现场塔吊等起重机械的起重量、施工场地可利用情况、运输路况等要求，将钢连廊分为钢桁架（若干杆件组成）、钢梁等构件，并绘制完成钢结构深化图纸，分别在工厂内加工制作完成。

钢桁架组成构件分解如图3所示。

图3 钢桁架构件分解示意图

图4 钢连廊拼装示意图

2.2散件运输至施工现场

合理安排汽车等运输机械，根据钢连廊拼装进度，将构件按顺序依次运输至施工现场，减少现场堆置时间及场地占用。

2.3钢连廊构件拼装（如图4所示）

钢连廊拼装前，先在结构楼层上部的拼装区域按设定的位置放置四根通常H型钢梁，并用水准仪调整各根钢梁标高，使用垫木等固定钢梁，使其标高、位置等符合钢连廊拼装要求。

钢连廊拼装时，使用塔吊将各构件吊运至拼装位置。拼装时，先拼装1和2钢桁架，再将其中间的钢梁安装连接，以形成稳定的整体，再依次拼装3、4桁架及其中间部位的钢梁。

钢桁架拼装时，先水平放置各构件，拼装完成后利用手拉葫芦等将其竖立，并利用缆风绳将其拉牢固定，防止倾倒（如图4所示）。

2.4提升装置安装

提升装置分为下吊具（安装在钢桁架上）、提升钢支架、液压提升器、提升用钢绞线四部分。

安装顺序为：提升钢支架→液压提升器→下吊具→提升用钢绞线。

下吊具、提升钢支架由型钢焊接而成，用于承载钢连廊荷载，其规格型号、长度等由计算确定。

液压提升器由计算机控制，以达到同步提升，提高钢连廊提升的稳定性。

钢绞线用于连接液压提升器和下吊具，其规格、型号经计算确定（如图5、图6所示）。

图5 下吊具安装示意图

图6 提升钢支架安装示意图

图7 钢连廊整体提升施工图

图8 钢连廊整体提升示意图

图9 钢连廊就位安装示意图

2.5钢连廊整体提升

提升装置安装完成后，同时启动所有液压提升器，将钢梁整体提升。提升时，需先提升至拼装平台上部50cm位置，并静止24小时，观察提升架、钢绞线、下吊具、提升器等的位移、结构变动等，在确保符合方案设计要求的情况下再提升（如图7、图8所示）。

2.6就位安装

钢连廊吊至设计标高后，微调液压提升器，使钢连廊各桁架接头与预埋钢牛腿对齐，然后安装钢结构连接板并与钢牛腿焊接。在钢连廊连接完成后，缓慢松动钢绞线，使钢连廊重力缓慢加载在钢桁架上，待结构稳定后，拆除提升吊具（如图9所示）。

3.工程施工重点、难点分析及对策

序号　主要施工重点、难点对 策1　钢桁架拼装作业区位置高度高（位于商业裙楼五楼楼面，距离地面高度25米）。　对悬挑部位搭设用型钢焊接成的拼装支架，并逐段与楼层板固定。提高其稳定性。2　钢连廊重量大，总重约200吨，对楼面压力大。　先对楼层承载力进行验算，再根据验算结果用型钢做临时支撑进行加固，提高楼层承载力，确保能承载钢连廊荷载，且楼层混凝土不开裂、不变形。3钢连廊的单榀钢桁架重量大（单榀重约40吨），安装高度高（安装底面标高55.68m，顶面标高59.5m），无法在现场采用塔吊直接吊装到位。将钢连廊在5层裙楼屋面拼装成整体，然后采用国内先进的“数控液压提升器”整体提升安装到位，提升高度可由原55.68米缩短为30.68米。4　钢连廊整体提升高度大，垂直提升距离35.1m，提升过程中产生的不确定因素多。1.通过现场精确测量，通过事先处理确保整个提升过程无障碍物阻挡。2.在计算机建立模型，事先进行模拟提升，确保提升行程顺利进行。3.从当地气象局预先订购提升时期的天气预报，确保提升时期天气良好。5　钢连廊整体提升的接口数量较多（平直牛腿接口16个，斜牛腿接口8个），牛腿对接难度大。钢桁架平直接口焊接固定，斜接口先用螺栓临时固定在桁架上。桁架提升就位后，先对接安装平直牛腿接口并焊接牢固，再松动斜接口的螺栓对斜钢梁位置进行调整，待与斜牛腿对接好后再焊接固定。6　液压提升器数量多（共8个），同步启动、停止难度大，提升速度同步控制难度大。采用计算机数据同步控制系统，确保一键各液压提升器同时启动、同时停止，达到液压提升器的同步工作。7　提升过程中，因钢连廊各部分自重大小不同，提升架沉降量偏差大。计算钢连廊自重荷载分布，根据各吊点受到的实际荷载大小，设计提升架的型钢型号、尺寸，确保能承受相应荷载，减小提升架在桁架提升过程中的沉降。8　吊装持续时间长，温差较大，构件伸缩变形量大。　根据施工时气温，提前分析吊装持续时间与构件伸缩量变化的关系，选择适当的时间起吊，在温度合适的时间吊装就位并连接安装。

图10 液压提升器

图11 计算机数据同步控制系统

图12 对接接口

图13 对接接口微调

4.施工优点分析

采用大跨度、多层空间钢结构整体吊装施工技术，主要有以下优点：

4.1施工机械设备体积小、重量轻、结构简单，安装方便；

4.2施工作业不受建筑物高度限制，可广泛用于高层、超高层建筑施工；

4.3不受构件跨度、重量等限制，可广泛应用于各种施工条件；

4.4采用计算机同步控制系统，可同步控制多个液压提升器工作，并对其中任意一个液压提升器的运行进行操作控制；

4.5液压提升器具有自动锁死起吊钢丝的功能，能够在突然断电等突发情况下有效地防止起吊钢丝下滑，确保起吊重物不坠落，施工安全性高。

5.结语

通过本项目大跨度、多层空间钢结构整体吊装施工的工程实例，对施工方法、施工过程、施工重难点及解决方法进行梳理和总结，对该类工程施工，施工重难点在于构件重量大、构件跨度大、安装高度高、整体提升的同步性、提升过程中各吊点的沉降观测和及时调整等，认为解决此类问题，需要根据施工实际工况、施工场地条件、施工现场天气条件等因素，采取有效的预防措施。

（作者单位：浙江省二建钢结构有限公司）

TU393.3

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1671-3362（2016）07-0060-04