超高层建筑空中大跨悬挑钢结构安装技术研究与探讨

沈阳宝能环球金融中心项目T2 塔楼主体结构高度为308m，属超高层建筑，在其203m 高空位置，设有空中大堂，其为大跨悬挑钢结构形式。在空中大跨悬挑钢结构安装施工中，除了大跨悬挑钢梁安装本身的施工工艺外，对悬挑钢梁的安装顺序也做出了详细的部署，同时对钢梁安装过程中的质量、安全加以严格把控，以保证空中大跨悬挑钢梁整个安装过程安全有序地进行。

1.工程概况

1.1 总体概况

沈阳宝能项目T2 塔楼总体建筑概况为：主体结构高度为地上308m，地下24.65m，塔楼地上层数为69 层，地下层数为5 层，总建筑面积约15.2 万m2。其中44 层以下主要建筑功能为办公，F46～49 为空中大堂，50 层以上主要建筑功能为酒店，其余为设备层。

1.2 悬挑钢结构概况

T2 塔楼F49 层以下外框结构形式为混凝土劲性柱+混凝土梁板，F50 层及以上为混凝土劲性柱+钢梁+钢筋桁架楼承板结构体系。在203m高空（F46～49），设置悬挑酒店空中大堂，悬挑钢梁为工字钢，材质为Q345B，最大悬挑长度约为7.5m，悬挑钢结构总重量约达220t，最大截面H2261×600×44×40[1]。图1为F46～49 层剖面图。

2.悬挑钢梁安装施工工艺

2.1 悬挑钢梁安装流程

悬挑钢梁施工安装流程：前期准备（测量放线→预埋埋件、构件进场验收）→钢梁配套夹板组拼→主钢梁安装及固定→次钢梁安装及固定→校正、焊接→焊缝检测→分部工程验收。

2.2 悬挑钢梁安装布署

2.2.1 预埋件预埋

为保证空中大堂悬挑钢梁的安装精度，钢梁端头连接板后安装。本工程钢结构施工与土建施工使用同一控制网，钢结构再测设细部轴线，控制预埋件安装位置。首先根据下一楼层上的埋件轴线和标高控制线，在核心筒剪力墙钢筋绑扎前，即把埋件初步就位，预埋件正式安装时，要根据埋件初步就位的位置及时调整竖向或水平钢筋的位置，保证预埋件不与钢筋绑扎位置冲突。空中大堂钢结构埋件安装就位固定后，由总包、监理等单位测量复核，验收合格后方可浇筑混凝土。

2.2.2 悬挑钢梁安装步骤

悬挑部分钢梁待外框外架爬升后进行安装：

（1）在距离悬挑钢梁牛腿中300mm以外设置挂篮吊点，吊点焊接于压型板埋件上，尺寸为200mm×100mm×20mm，将安装挂篮挂设在预设置吊点上，人员系挂安全带及防坠器，下至挂篮内。

（2）将悬挑钢梁吊装就位，人员在挂篮内进行双夹板及高强螺栓的安装（双夹板预先安装于悬挑钢梁上一同吊装）。

（3）使用手拉葫芦连接悬挑钢梁及上层钢梁牛腿，松钩后使用5t 手拉葫芦校正坐标、标高后进行焊接作业。

图1 F46～49 层剖面图

（4）进行次梁的安装作业；依次进行47、48、49 层悬挑钢梁的吊装作业。

2.2.3 悬挑钢梁安装顺序

依次从南至北安装悬挑钢梁及次梁，角部悬挑钢梁待两侧结构形成框架后进行安装（在每两层施工完成后，安装造型曲线梁）。

以46 层为例，悬挑钢梁安装顺序如下：

安装南侧悬挑钢梁→安装悬挑钢梁间次梁及东侧靠南侧悬挑钢梁→安装东南侧次梁（除角部外）形成框架→安装角部悬挑钢梁形成框架→安装完成角部钢梁依次向北侧安装→依次由南向北安装，最后安装角部钢梁。如图2 所示。

2.2.4 悬挑钢梁测量校正

（1）钢梁测量控制

主要通过钢柱吊装后，钢梁牛腿的定位，通过全站仪测出牛腿三维坐标、控制坐标及标高值。先在已完成的楼板上，根据柱轴线放出钢梁的轴线，再利用水准仪复测钢梁标高；利用混凝土柱轴线及钢梁牛腿轴线，使用红外线水平仪放线的方法复测水平坐标；对于局部尺寸偏差过大的钢梁，要用千斤顶或顶紧合拢或松开柱梁连接部位的高强螺栓来调校；对于整体偏差，可用钢丝缆风绳进行调校。

（2）梁的水平度校正

在楼层内设置水准仪引用结构标高线进行测量。同一根梁两侧的水平度，根据规范要求，保证允许偏差在（L/1000）+3mm 范围内，且不超过10mm。施工中注意控制连接板位置准确及螺孔位置无误差，否则会导致钢梁水平度超标，若出现该问题，可以采取塞焊孔重新制孔或更换连接板处理。

（3）垂直度跟踪观测

在钢梁安装时、钢梁安装完毕焊接过程中，采用红外线水平仪（放于钢梁牛腿上）对钢梁的轴线坐标进行跟踪观测，保证钢结构安装过程中各项控制指标在可控范围内。若在钢梁安装过程中垂直度产生偏差，可采用手拉葫芦和千斤顶进行调整。

3.悬挑钢梁安装质量安全保证措施

（1）钢梁对接焊缝（横焊、平焊）及与埋件焊缝（立焊）均为全熔透一级焊缝，要做好焊接前、中、后过程的质量把控。

（2）焊接完成后采用特定机具打磨平整焊缝边缘，对接头、T 型接头以及要求全焊透的角部焊接，应在焊缝两边配置弧板和引出板。要注意悬挑钢梁焊后热处理在焊接完成后立即进行，焊后加热温度为200℃～250℃，加热完成后用石棉包裹焊缝，使焊缝温度缓慢降低，在焊接完成24h后方可进行焊缝无损检测。

（3）负温下焊接，主要控制母材的预热温度、焊接层间温度、焊后加热、保温等；搭设临时防护棚，防止雨水、雪花直接飘落在炽热的焊缝上。

（4）钢梁上生命线均按照标准化图集进行安装。钢梁安装时，在主梁上设置防护栏杆并拉设上下两道镀锌钢丝安全绳，钢梁边吊装边铺设水平安全网，将各个作业区域连成一体，做好安全防护措施，临边防护搭设完成后，必须经总包及监理相关部门检验合格后方可投入使用。

图2 悬挑钢梁安装顺序示意图

（5）楼层钢梁安装每两层设置安全网。吊篮使用过程中,必须挂设防坠器,防坠器挂设于钢梁生命线上，作业人员安全带必须系挂在梁上方的生命线上，为作业人员提供多重安全保障，严禁将安全带系挂在吊笼上。焊接过程中在吊篮内铺设石棉布。

（6）施工至45M 层时土建应做好外框外围硬质防护，预防高空坠物危险，以便46 层悬挑钢结构进行施工，没有硬质防护措施不允许进行悬挑结构的施工。

4.结语

本工程T2 塔楼在F46～49 层设有大跨悬挑钢结构，在钢梁悬挑长度大、重量大且无任何支撑的不利条件下，项目通过合理的钢梁安装顺序部署、得当的技术措施、严格的质量安全过程管理把控，高质量地完成了空中大跨悬挑钢结构安装作业，对项目整体工程施工进度起到了推动性的作用，获得了各单位的一致好评。

随着城市现代化建设的不断发展，超高层建筑大跨度结构形式不断增多。大跨度悬挑钢结构因具有刚度大、强度高、耐久性好、抗震性能高、施工质量高、施工速度快等优点，得到了极大范围的推广和应用。沈阳宝能项目作为东北地区地标性建筑，其关于空中大跨悬挑钢结构施工形成了完整的技术总结，通过合理的施工工艺保证钢梁高精度安装，正确的安装顺序保证钢梁安装过程安全有序，严格的施工把控措施保证钢梁安装的高质量，对其他超高层建筑空中大跨悬挑钢结构施工起到积极的借鉴意义，并产生了良好的经济及社会效益。