蝴蝶形钢结构采光顶吊装技术

季 春 周晓军

泰兴一建建设集团有限公司 江苏 泰兴 225400

1 工程概况

温州市开发区西单元C-10a商业地块（一期）——A1#楼项目，位于温州市龙湾区括苍西路与鳌江北路交会处，总建筑面积280 000 m2，其中地上建筑面积150 000 m2，地下建筑面积130 000 m2。包含大商业、金街，整个场地通设2层地下室。大商业地上5层，局部6层，金街地上3层。地上商业建筑高度33.50 m。结构形式为框架结构，部分大跨度区域为劲性结构，采光顶为钢结构。

该大型商城室内设置6个平面形状各异的大型采光井，屋顶设计为号称“温州之花”的蝴蝶形钢结构玻璃屋面，采光顶三面积最大，平面呈蝴蝶花瓣形布置，外围6个大小不等的花瓣与蝴蝶形中圈连接，中圈投影落于中庭天井位置，由矩形管、圆管钢柱和矩形钢管梁、桁架组成（图1、图2）。钢柱基础位于屋面层混凝土结构梁柱之上，柱顶标高38.485 m。

图1 屋面采光顶整体效果图

图2 屋面采光顶三钢结构效果图

2 主要施工准备

1）安装前，土建先按设计要求将钢柱基础预埋到位，经过多方共同验收后，交屋面钢结构安装单位。钢结构材料采购和加工由专业厂家负责，且预先试组装后，送交现场安装。

2）装卸、运输过程中应保护构件，避免损坏。必须按照吊装要求程序进行发运，考虑配套供应，确保现场顺利吊装。

3）构件按吊装顺序、安装位置、型号分别堆放于吊装位置附近。构件编号宜放置在两端醒目处，以便于吊装时构件的查找。

4）会同各方对定位轴线进行交接验线，做好标记及保护。

5）吊装前对钢构件做好中心线、标高线的标注，对不对称的构件还应标注安装方向，对大型构件应标注重心和吊点。在构件四角做包角，以防止钢丝绳刻断。为防止工字形或H形钢柱局部挤压破坏，在绑扎点处可设置加强筋板。

3 主要施工顺序

本工程采光顶三呈花瓣形，中圈投影于中庭天井内，其余部位投影在楼面之上，其中部分构件质量较重，施工难度大。经过综合考虑，采用75 t汽车吊行驶至中庭地下室顶板之上进行吊装，由于吊装范围有限，故采用4 t小吊车及人字扒杆进行花瓣钢结构部分的吊装，4 t小吊车由75 t汽车吊起吊运至楼面之上。吊装顺序为：先吊装中圈的外圈钢柱及连系桁架、钢梁，然后吊装花瓣钢结构，最后吊装中圈内部钢结构[1-4]。

4 钢结构安装方法

4.1 地库顶板加固、吊车到位

1）按照预先确定的方案，拆除采光顶三的井内脚手架，对采光顶三部位的地库顶板下1、2层结构梁板和通往此位置的地库顶板，进行钢管支撑搭设和结构加固，并邀请汽车吊司机一同现场验收。

2）对采光顶三部位地库顶板表面进行钢板铺设，对75 t汽车吊落脚支撑点铺设200 mm×200 mm的方木进行加固。

3）先期吊装4 t小吊车和钢扒杆设备。

4.2 钢构件与材料的进场和验收

1）构件到场后，按随车货运清单核对所到构件的数量及编号是否相符，构件是否配套，如果发现问题，应迅速采取措施，以保证现场施工进度。

2）对于制作超过规范误差和运输中受到严重损伤的构件，须返回厂内进行维修。对于轻微的损伤，也可以在现场进行修整。

3）螺栓采用防水包装，并将其放在托板上以便运输。存放时根据尺寸和高度分组存放。

4）焊条和焊丝在使用前存放在容器内，并置于隔离地面的托板上，顶上盖帆布；氧气瓶与乙炔瓶分开放在工具房内，工作时间之外上锁。

4.3 钢柱吊装方法

1）当准备工作落实后，采用75 t汽车吊将钢柱吊运至楼面之上，然后转运至安装位置。钢柱采用扒杆进行吊装，起吊前，在钢柱柱脚板位置垫好木板，以免钢柱在起吊过程中将柱脚板损坏。

2）当钢柱吊至距其就位位置上方200 mm时，使其稳定，对准钢柱对接口位置。落实后用专用角尺检查，钢柱采用临时连接板就位。钢柱就位后，对齐安装定位线，将连接板用高强螺栓（充当临时螺栓）固定，并用缆风绳拉好。

3）采用千斤顶进行钢柱标高调整时，先在柱身上标定标高基准点，然后用水准仪测定其差值，旋动调整螺母以调整柱顶标高。

4）先采用水平尺对钢柱垂直度进行初步调整，然后用2台经纬仪从柱的2个侧面同时进行观测，并进行调整。

4.4 钢梁、桁架吊装方法

4.4.1 安装工艺流程

起吊→就位→临时固定→调节水平、竖向调节丝杆→校正轴线垂直度、标高→焊接固定点→焊接→焊缝处理→焊接外观检验→超声波探伤检验

4.4.2 钢梁安装方法

花瓣部分的钢梁采用75 t汽车吊吊运至28.50 m楼面，然后转运至安装位置。构件质量较轻的采用4 t小吊车吊装，构件质量较重的用人字扒杆起吊就位（图3）。钢梁翼缘中心线应对准牛腿中心线，以保证钢梁轴线位置，反复观测并纠正其轴线、标高、垂直度偏差值，直至符合规范要求后，方可进行对接焊。其中较重的桁架采用2台扒杆同时起吊提升至设计标高并与钢柱连接。

图3 采用2台扒杆起吊较重的钢梁

4.4.3 钢结构安装流程

将75 t汽车吊行驶至中庭采光顶三位置，然后将4 t小吊车吊至屋面楼面板之上→采用75 t汽车吊吊装花瓣内圈钢柱（图4）→采用75 t汽车吊吊装钢柱之间的连系桁架→采用4 t小吊车及人字扒杆吊装花瓣钢柱→采用4 t小吊车、人字扒杆吊装连系桁架、钢梁→安装花瓣部分的次梁，完成花瓣钢结构的安装→采用75 t汽车吊吊装花瓣内圈悬挑桁架（图5）→采用75 t汽车吊吊装悬挑桁架及之间的连系构件→采用75 t汽车吊吊装最内圈的主梁（图6）→采用75 t汽车吊吊装最内圈的次梁，完成采光顶三钢结构的安装。

图4 吊装蝴蝶花瓣内圈钢柱示意

图5 吊装花瓣内圈全部悬挑桁架

图6 吊装最内圈的采光顶主梁

5 现场钢结构吊装与改进

在采光顶三钢结构安装过程中，大量构件需要从天井内吊上进行空中组合，安装场地空间狭小，吊装工序复杂，工期仅40 d，且又处于新冠肺炎疫情期间，施工难度大，实际吊装进度缓慢。

为加快安装进度，采取在采光顶三中庭天井内，增加1台50 t汽车吊配合钢结构的垂直水平吊装，在屋面多个钢梁组装时，在屋面上又增加汽车吊篮升降车和行走式高空作业平台设备，直接悬空升到中庭天井钢屋盖下作业，加快了施工进度，确保了现场安全。

在该工程施工中，尽可能做到满堂脚手架搭设与安全网张设配合到位，安全挂篮、挂梯安装到位。由于采光顶三钢结构为蝴蝶形花瓣，且为高空作业，故作业人员在钢结构梁、檩条上行走或操作时将面临各种各样的风险。为确保高空作业人员的人身安全，在施工过程中临时安装一系列的钢丝网格线作为生命线。作业人员在高空作业时将身上佩戴的安全绳扣在生命线上，保证不会坠落到地面。

6 结语

本工程蝴蝶形采光顶三钢结构屋面的中圈投影落于中庭天井位置，部分钢构件较重，吊装难度大。为保证吊装进度，在中庭天井内另增加1台50 t汽车吊配合钢结构吊装，在大屋面增加汽车吊篮升降车和行走式高空作业平台，并对地库顶板进行临时支撑加固处理，确保了大型蝴蝶形采光顶三钢结构吊装的顺利完成，为后续工程施工创造了条件，也为同类型工程积累了经验。