某大型商办综合体的钢结构施工技术

2020-06-16马辉

建筑施工 2020年2期

马辉

上海外高桥集团股份有限公司森兰置地分公司上海 200137

1 概况

1.1 工程概况

某大型综合体总建筑面积293 602 m2，其中地上建筑面积205 477 m2，地下建筑面积88 125 m2。工程建设2栋集餐饮、商业、办公于一体的商业办公综合体（图1），地上塔楼17层，高80 m；地上裙房4层，高25 m；地下结构2层。地下室层高均为6.0 m，首层层高5.7 m，2—4层层高为

5.4 m，其余层高均为4.4 m。

建筑平面整体呈弧形，裙房及地下室区域径向宽度70～100 m，环向展开长度约350 m。上部塔楼于5层分为2个独立塔楼，2个塔楼径向宽度均约40 m，环向展开长度均约150 m。上部结构于首层以上裙房中段设2道防震缝，将整个建筑划分为独立的结构单体A区、B区及C区，地下室连为一体（图2）。

1.2 结构概况

图1 工程效果图

图2 工程平面示意

2个独立塔楼（A区和C区）结构采用“型钢混凝土柱＋钢结构梁＋钢筋混凝土剪力墙”结构体系，独立裙房（B区）采用“型钢混凝土柱＋钢结构梁”，纯地下室采用钢筋混凝土框架结构体系，采用桩筏基础。

本工程主楼采用内筒外钢框结构，总用钢量16 000 t。办公楼A区核心筒外设42根劲性外框柱，办公楼C区核心筒外设40根劲性外框柱，外框柱内的劲性钢柱为十字型钢，最大钢柱截面为不对称十字型钢1 000 mm×350 mm× 28 mm×28 mm/500 mm×150 mm×20 mm×28 mm。主楼楼面钢梁为H 型钢和箱形钢梁，最大钢梁截面H1 500 mm×300 mm×25 mm×30 mm，相对应的钢梁最大跨度为13 m。

裙房主要为钢框架结构，框架柱主要为十字劲性钢柱，型钢截面统一为400 mm×150 mm×16 mm×24 mm。裙房楼面钢梁为H型钢，最大钢梁截面H1400 mm× 300 mm×24 mm×36 mm，相对应的钢梁最大跨度为18 m。

1.3 工程难点、特点分析

1.3.1 结构平面面积大

地下结构最大楼层面积44 463 m2，地上结构最大楼层面积21 235 m2。

1.3.2 构件数量多

1）钢柱：地下室分1节，共228根；1—5层分2节，每节220根，6—13层分4节，每节120根，14层以上分2节，每节80根。合计总共1 308根。

2）钢梁：2层共1 250根，3层共1 332根，4层共1 090根，5层共1 113根，6层共532根，7—12层每层545根，13层共383根，14层共396根，15—17层每层395根，屋面层共399根。合计总共10 950根。

1.3.3 钢构件质量大

钢梁最大单位长度质量为0.43 t/m，最大钢梁质量9 t。钢柱最大单位长度质量为0.5 t/m，圆管钢柱最大单位长度质量为0.64 t/m，最大钢柱质量8 t。

2 总体施工部署

2.1 总体技术路线

本工程钢结构施工主要分为2块区域：地下部分钢结构施工、地上部分钢结构施工[1-2]。

2.1.1 地下部分钢结构施工

地下部分钢结构主要为地下结构钢柱吊装及自行车库夹层钢结构吊装。总体采用4台塔吊进行吊装。自行车库夹层钢结构由于其位于基坑边上，构件质量也不大，故采用1台50 t汽车吊跨外进行钢结构吊装。

2.1.2 地上部分钢结构施工

地上部分钢结构考虑采用4台塔吊进行吊装。塔吊外附于塔楼外侧，总体按照先筒后框的顺序施工，框架结构按照先柱后梁、自下而上的顺序进行吊装，保持核心筒结构领先外框结构3～4层。

2.2 机械选型与布置

2.2.1 主体钢结构机械选型与布置

主体钢结构施工包括地下室钢结构施工和地上钢结构施工，其大型机械布置情况基本相同：选取3台STT403塔吊、1台STT553（自北向南布置，起吊范围分别为74、60、74、70 m）进行塔楼部分钢结构吊装，塔吊采用外附形式。钢结构堆场在结构外侧就近布置（图3）。

图3 机械及堆场布置

2.2.2 自行车库夹层机械选型与布置

自行车库夹层由于构件质量较轻，故采用1台50 t汽车吊跨外进行吊装。

3 钢结构施工工艺

3.1 地下结构施工工艺

地下部分钢结构主要为地下结构劲性钢柱吊装及自行车库夹层钢结构吊装。构件堆场设置于栈桥孔洞内，放置在大底板上。

3.1.1 地脚螺栓的安放

第1节钢柱通过钢底板和8～16根锚栓与大底板固定连接，柱脚锚栓采用双螺帽，底板下二次灌浆。安装前按照基准轴线放出螺栓的定位轴线，采用十字线定出中心点。

安装钢梁埋件时，须采取有效的临时措施或者与已绑扎完成的钢筋焊接牢固，保证其在钢筋绑扎、混凝土浇筑过程中的稳定性，从而保证埋件的最终精度。

1）安装技术措施：所有地脚螺栓与钢梁埋件的轴线、标高定位、弹线，都必须进行现场复测并做好自检报告和验收；在大底板混凝土浇筑施工过程中，泵管严禁卸料在预埋地脚螺栓附近；预埋地脚螺栓处的混凝土应对称振捣，尽量使附加外力最小。

2）地脚螺栓与钢梁埋件检查：螺栓的螺纹长度应保证钢柱安装后螺母拧紧的需要；在浇筑完大底板后，立即对螺杆位置进行复测。

3.1.2 地下室钢柱安装原则

1）地下室钢柱分节，原则上为1节，首节钢柱需高出首层标高1.3 m，地脚螺栓标高为－11.9 m，故地下室钢柱长度为13 m，质量在3～8 t范围内。

2）考虑到部分钢柱13 m单节质量太大，在塔吊覆盖范围外，针对此类钢柱可选用2种方法进行安装：将此类钢柱分2节处理，即分段成2节6.5 m钢柱，依次吊装；利用50 t汽车吊上栈桥吊装。

3）考虑到地下钢结构施工过程中土建搭设的支撑梁、栈桥并没有拆除，部分钢柱无法整根安装，也需要分段处理。分以下2种情况：

①钢柱投影位置与支撑梁投影重合（图4）。针对这种情况，只能对钢构件分段，分段原则是首段柱顶标高低于支撑梁底标高500～1 000 mm，给土建预留足够的施工操作空间。待上端栈桥支撑拆除后，再安装第2段。

②钢柱投影位置与栈桥板重合（图5）。对于这种情况，又有2种处理方法：如果钢柱所在位置上的栈桥板不作为土建单位机械、车辆行驶道，也不作为钢筋临时堆放场地，则需要将钢柱上的一小块栈桥板开矩形洞，开洞尺寸比钢柱截面尺寸略大即可，之后使用塔吊将整根钢柱穿过栈桥板进行安装；如果钢柱所在位置上的栈桥板需要临时堆放钢筋，或者在机械、车辆行驶道上，则同样对相应钢柱进行分段处理，先安装第1段，待土建栈桥拆除后再吊装第2段。

图4 钢柱碰支撑情况示意

图5 钢柱碰栈桥板情况示意

3.1.3 地下室钢柱安装细则

1）对于在塔吊起重范围内，且不会与栈桥支撑或栈桥板位置冲突的地下钢柱，长度为13 m（高出首层楼面标高1.30 m），质量在3～8 t范围内，使用STT553/403塔吊直接吊装，安装在相应地脚螺栓上（图6）。

图6 钢柱安装工况1

2）对于超出塔吊起重范围的钢柱需分2次吊装，首先吊装第1段钢柱并与地脚螺栓连接，之后再吊装第2段钢柱，耳板固定后再焊接2节钢柱，割除耳板后完成安装（图7）。

图7 钢柱安装工况2

3）对于位置与栈桥支撑/板冲突的钢柱，首先是分段成2节，首节需要通过附近的吊装孔洞区域，将钢柱吊入地下室，之后使用1辆移动推车将钢柱运至目标位置，利用2个3 t手拉葫芦进行位置调整并安装就位。待栈桥拆除后，再将第2节钢柱安装就位（图8）。

图8 钢柱安装工况3

3.1.4 自行车库夹层钢结构吊装

自行车库夹层钢结构吊装主要为钢梁吊装，钢梁最大单位长度质量为0.05 t/m，最大构件质量为0.27 t。由于此区域位于结构边，因此考虑采用1台50 t汽车吊跨外吊装。

3.2 地上结构施工工艺

3.2.1 地上结构施工总则

地上部分钢结构采用4台塔吊进行吊装。

塔吊均外附于塔楼外侧，4台塔吊同时运作，A、B、C区同步吊装，总体按照先核心筒后外框、由核心筒向外扩散的安装顺序施工，框架结构按照先柱后梁、自下而上的顺序进行吊装，保持核心筒结构领先外框结构3～4层。钢梁栓钉的焊接与压型钢板的铺设随层施工。

3.2.2 钢柱吊装

1）钢柱分段。钢柱大多为十字截面，劲性钢柱分段吊装，并根据塔吊吊重覆盖范围对钢柱分段，每段质量不超过8 t。

2）钢柱的吊装工艺。最靠近核心筒的钢柱优先吊装，之后以核心筒为中心向四周扩散依次吊装。起吊时钢柱的根部要垫实，保证在根部不离地的情况下，通过吊钩的起升与变幅及吊臂的回转，逐步将钢柱扶直，待钢柱停止晃动后再继续提升。为了使吊装平稳，应在钢柱上端拴2根白棕绳牵引，单根绳长取柱长的1.2倍。钢柱吊装就位后，通过设计的临时耳板和连接板，用普通螺栓进行临时固定。固定前，要将钢柱的标高、垂直度、偏移和扭转等参数调整到规范要求的范围内。

3.2.3 钢梁吊装

1）钢梁吊装工艺。平台钢梁采用两点吊装。钢梁安装前应对其进行预检，钢梁吊装到位并应临时固定后，方可松钩。梁的质量大于4 t时，要求设钢吊耳。钢梁安装调整精度时需加设靠模。对于次梁或小梁，为有效提高吊装效率，可采用几根钢梁一起起吊的方法。

2）一般钢梁吊装方案。本工程大部分钢梁两端与钢柱连接，可直接使用塔吊与钢丝绳钩住钢梁上表面的吊耳，吊运至目标钢柱之间，由测量工确定位置准确无误后，通过连接板和高强螺栓固定

3）核心筒外侧钢梁吊装方案。本工程核心筒柱为混凝土柱，贴近核心筒的钢结构梁需要通过钢预埋件与混凝土柱连接，预埋件上需预先焊接2块厚15 mm限位钢板，用来顶住钢梁翼缘以控制设计标高，待塔吊将钢梁就位后，焊接连接钢板与预埋件，再用高强螺栓固定后，完成安装（图9）。