高层钢结构转换层桁架施工技术应用

1.郭小贞 2.张艳梅 3.任艳华

1.河南国龙矿业建设有限公司 2.焦作亿建建材有限公司 3.河南五锋建筑工程有限公司

高层钢结构转换层桁架施工技术应用

1.郭小贞 2.张艳梅 3.任艳华

1.河南国龙矿业建设有限公司 2.焦作亿建建材有限公司 3.河南五锋建筑工程有限公司

转换层桁架施工技术因其特有优势在钢结构建筑中得到广泛应用，它具有作业效率高、投入成本低以及施工进度快等特点，它不但使建筑能够承受较大载荷量，而且能够使建筑工程的整体协调性大幅提升。同时，钢桁架结构具有较轻的结构自重、便捷的结构开洞、明确的传力途径以及优越的受力性能等优点，能够使建筑功能的需要得到满足，具有广阔的发展前景。

高层钢结构；转换层；桁架施工

随着城市的发展，对高层建筑要求有多用途，往往底层用作商场、餐馆等，中间层用作写字间，上层用作住宅或者旅馆。这种布局要求在底层布置大空间，顶层布置小空间，这恰恰与结构布置的常规方式相反，为了保证结构构件传力的合理，要在结构体系变换的楼层处设置转换层。常见的转换层结构形式有梁式转换，桁架式转换，空腹桁架式转换，箱形转换，板式转换，转换拱，组合柱等。对于高层建筑尤其是超高层建筑，由于转换层上部楼层较多，荷载较大，近年来，高层钢结构转换层桁架施工技术得到了广泛应用。

一、高层钢结构转换层桁架施工技术原理

在施工过程中，面对众多数量的转换层钢构件，在协调吊装时可以通过大型汽车吊配合多台塔吊的方式来完成，同时要利用计算机对大型构件的吊装进行预先计算设计，将一钩多吊技术应用于中小型构件吊装中，安装顺序要保持为从中间向两边逐次对称安装，同时综合分析处理安装现场测量所得出数据，并进行实时的调整和校正。施工人员需要将一系列纠偏和抗变形措施应用于安装焊接过程中，通过有效措施综合处理因构建自重产生的变形。另外，施工人员可以将平行监测验收方法应用到焊接超声波探伤检测中，最大限度的降低人为因素造成的检测结果偏差问题，从而使钢桁架工程的安装质量得到保障。在工程中使用钢结构转换层桁架施工技术，不能够保障顺利完工，而且具有显著的效益和明显的施工效果。

二、高层钢结构转换层桁架施工流程

转换层施工前，需根据现场土建施工工序、加工工艺、构件运输、安装方法等要求，对桁架层进行合理的分段，出具详细的深化图纸、加工工艺方案、现场安装方法。针对桁架层牛腿的复杂性，对其制作部分进行实体预拼装和计算机模拟双项对比验收，检验构件加工精度，满足现场要求。同时，对比验证计算机模拟验收的可操作性。现场安装采用先核心筒后外筒的施工方法。根据土建施工进度和设计要求，对构件合理的分步骤、分区域、分工序的安装，保证施工质量。

1、预拼验收检验。本工程伸臂桁架由筒外圆管柱及筒内方管柱相连接，构件连接牛腿较多，且安装精度要求高，为控制伸臂桁架的工厂制作误差、工艺检验数据等误差，保证构件的安装空间位置、减小现场安装产生的积累误差，应对首制作进行必要的工厂预拼装。以通过实样检验预拼装各部件的制作精度，修整构件部位的界面，定出构件的实际尺寸，复核构件各类标记。

伸臂桁架首制件的实体预拼装和电脑模拟预拼装同时进行，如若实体拼装和电脑模拟预拼装的效果相同，后续伸臂桁架可不进行实体预拼装，仅进行电脑模拟预拼装，其所有构件均严格按照首制件的制作工艺及精度要求进行加工制作，以满足设计、相关规范和现场安装要求。同时为现场按时吊装节省了宝贵的工期。

2、桁架层安装。桁架层安装分为核心筒和外筒桁架两部分。当核心筒混凝土浇筑至36层时，开始插入暗埋桁架施工，在36层标高处预埋箱型柱脚埋件，同时预埋临时加固措施用钢埋件，核心筒36～37层暗柱安装、测量校正完成后，立即对桁架层暗柱进行临时加固固定，然后安装下弦杆。下弦杆安装完成后，爬模架爬升1层，浇筑36层混凝土，最后安装37～38层暗柱、上弦杆和斜腹杆。53～54层桁架层的安装类似。外框桁架层安装施工步骤：钢结构施工至36层时，安装腰桁架和外伸臂桁架，先安装角部钢管柱，再安装下弦杆、水平弦杆和斜腹杆，形成局部稳定单元，然后对称地向中间扩展安装，最后安装楼层钢梁。

三、高层钢结构转换层桁架施工质量控制

1、在施工过程中，为确保质量，钢筋连接采用闪光对焊现场帮条焊连接，对于ф28Ⅲ级钢筋闪光对焊，选定专人施焊，焊前利用短钢筋头进行多次工艺试验，焊接质量稳定后进行正式施工。电弧焊选E5003型焊条。钢筋撑脚按设计要求采用ф25“Z”字形Ⅲ钢筋撑脚，@500×500mm垫块采用30mm厚花岗岩块@500×500mm.绑扎要求同一方向同一层的梁、板钢筋要在同一空间高度位置，以保证梁板有效高度。

2、高空安全防护。第一，高空安全网挂设高空散件安装时，施工下方必须采用软性安全防护。桁架安装前，在悬挑桁架正下方处拉设安全兜网，通过塔楼4根结构柱绑扎10mm的钢丝绳作为安全兜网主筋绳，将安全网铺设在主筋绳上，再通过倒链进行调节，达到安全防护的要求；在首层处设置警戒区，施工期间派专人看护，严禁人员进入。第二，大斜撑模块式脚手架吊装初期，首先安装的部分为大斜撑，操作空间极其有限，且风险较大，为此设计模块式脚手架，在地面组装成门字形后可直接吊装至高空已焊接完成的大斜撑上，并箍紧钢构件。第三，桁架悬挂脚手架为保证安装及涂装过程有安全的操作空间，需随桁架安装进度，搭设悬挂于钢构件之上的悬挂脚手架，实现封闭安全防护。

3、同步补偿系统。同步补偿系统由测量、控制、动力和可伸缩柱脚等组成。测量系统采集转换桁架和上部结构标高变化信息，为控制系统运行提供依据。控制系统在比较控制目标与监测信息的基础上，做出控制决策，并发布控制指令。动力系统根据控制指令动作，补偿转换桁架下挠引起的上部结构标高变化。

四、结束语

综上所述，高层住宅的结构转换层是一个住宅建筑物中不同结构形式相连结的关节点，它既是下部结构的封顶，又是上部结构的“空中基础”，在整个建筑物结构体系中起着至关重要的连结纽带作用。在具体的施工中，为了保证超高层建筑结构的稳定性，需要根据竖向结构以及具体的轴线形式来提升整体功能的需求。另外，从转换桁架的结构形式上看，主要是以大跨度的转换桁架的形式来提升空间感。这种施工形式不仅工艺比较简单，成本相对较低，其可控性还比较强，因此，在目前我国的多数建筑工程中都得到了高效应用。

[1]宋金祥，刘晓莉.重庆石桥广场转换桁架结构初步方案[J].山西建筑，2011(15).