既有粮食筒仓改造中的钢结构施工技术

汤洪家

上海建工一建集团有限公司 上海 200120

1 工程概况

2017年上海城市空间艺术季临时主展馆装修工程位于上海市浦东新区民生路3号。该工程原为始建于1995年的80 000 t钢筋混凝土散粮系列化筒仓建筑，现改建为空间艺术季主展馆项目。本项目钢结构分为3大区域：筒体内部钢平台、外挂扶梯系统、钢连廊雨篷系统。建筑总面积约40 000 m2、总用钢量约1 100 t。

2 技术难、特点

需改建的筒仓属于圆锥漏斗形仓筒体系，建筑高度为40 m、大小筒体直径分为12 m和6 m，由钢筋混凝土框架柱作为承重支撑体系，外围为由圆形筒体相连作为墙，在顶层有连廊与旁边1座高8层的独立工作楼相连，下部为空旷采光和运输通道空间（图1）。钢结构平台分布有5个核心筒区域和7个与外挂扶梯系统相连区域；在直径12 m的筒体内壁等长度安装钢框架结构平台，且在无法正常使用垂直吊装机械的情况下，更需要在确保7个筒仓底部漏斗不被破坏的同时安装不同标高层的钢框架结构。高空作业受诸多客观条件的制约，这对于高空作业和有限空间内土法施工、筒体内水平运输、高空作业安全操作措施、安全风险管控等，无疑是巨大的技术挑战和严峻考验[1-2]。

3 安装方法选用

图1 筒仓结构示意

本工程结构高约40 m，钢结构吊装施工风险较大。设计合理的安全操作系统，包括垂直登高、水平通道、作业平台和防坠隔离措施等是安全生产的基本保证。安全操作系统除安全可靠外，尚须兼顾周转方便，校正、焊接等设备的放置以及防风防雨措施等问题。筒体内部钢结构施工时只能采用“土办法”施工，利用高空吊篮、垂直登高爬梯、临时格构柱、临时操作吊笼等来提高工作效率、降低安全风险，吊装选用有丰富经验的工人及管理人员进行操作与管理。筒体内部钢结构平台分多层，需合理安排施工顺序，保证外部进料和内部堆放均具有合理性，以确保施工顺利。为保证筒体内部钢结构施工，需将内部钢梁倒入筒体内部，并应合理搭设内部施工材料堆放平台、外部等高度的卸料平台才能保证施工的连续性。

4 关键施工技术

4.1 测量定位

该工程属于空间结构体系，通过在有限的空间内铺设形态各异的平台来拓展各种共享空间，施工过程中利用BIM软件进行计算机模拟验算以获得准确可靠的测量控制数据，全程利用全站仪三维坐标原理控制各个节点，作业中通过各种工艺矫正、调平来减小误差，确保各种机械设备、工作电器都能顺利安装到位。

4.2 环形走道搭设

为保证筒内钢结构的顺利施工，需搭设环形走道平台，在锥形漏斗上铺设坚固的环形走道（即环形操作平台），并安装了垂直于筒臂的“井”字形临时登高爬梯作为人员内部临时上下通道和施工操作平台，并需依次完成筒内的测量放线、化学锚栓植入、埋板安装等工序作业。环形走道平台立柱及底部框架使用75 mm×5 mm角钢制作，上铺3 000 mm×250 mm×65 mm跳板（图2）。

图2 环形走道平台设置示意

环形走道平台使用搭设在锥斗底部的爬梯进行施工（图3）。

图3 爬梯搭设示意

4.3 竖向通道

2层以上在分布有钢结构的仓筒内，需搭设竖向通行通道。底部使用100 mm×100 mm×6 mm×8 mm的H型钢搭设支撑平台，平台上设置1 m×1 m竖向登高梯（图4）。

4.4 水平运输通道

水平运输通道通过相邻仓筒壁时开洞，仓筒内钢构件经上料卷扬机竖直倒料至相应楼层，使用3 t液压拖车经水平运输通道运输到施工筒仓内，使用固定在仓筒顶板上的吊装卷扬机进行吊装（图5、图6）。

4.5 仓筒内部钢结构吊装

图4 竖向通道示意

图5 水平运输通道示意

图6 运输通道做法

本工程仓筒内部钢结构吊装机械采用卷扬机，高空吊篮作为升降临时操作平台，吊装过程中钢丝绳竖直，需在施工仓筒顶部开设每个仓筒的吊装洞口。筒体顶部采用水钻打孔法，开φ150 mm左右的圆形吊装孔（吊装绳索用），安装不同角度和位置的卷扬机，利用滑轮导向原理来克服垂直吊装机械难题，确保构件在筒内能够合理到位，在筒臂与外挂系统相通钢梁位置开设了构件穿入空洞，安装过程中由外部吊装机械将钢梁起吊后，从筒臂缓缓穿入筒内，同时由筒内顶部卷扬机一起抬吊，直到构件平稳到达筒臂的埋件位置；各大仓筒内钢梁分布相同，各小仓筒内部钢梁分布相同，仓筒吊装洞口尺寸为150 mm×150 mm。

5 结语

钢结构施工有着轻便、快捷、稳定、环保和经济性能等各个方面的优越性，也是现代化节能环保建筑发展的趋势之一。本工程作为一项实际要求较高的施工作业，钢结构的施工有着其自身的特殊性，该项目课题的研究能更好地提升对于钢结构技术的分析和高难度施工的把控力度，从而通过合理化的临时措施和施工新工法，进一步优化施工过程中的工艺水准，以此来为高效节能、低碳环保、新型建筑创造良好的实施条件。