大跨度空间桁架式钢结构空中连廊施工技术

郑 杰

上海建工七建集团有限公司 上海 200050

随着城市的发展，超高层建筑向功能多样化、结构复杂化逐步发展，其中空中连廊以其不拘一格的创新设计，突破常规的空间布局，深受广大设计师的青睐。关于超高层建筑的空中连廊，越来越多的设计者选择采用大跨度空间桁架式钢结构作为设计亮点，但随之也产生了很多建筑技术难题。

大跨度空间桁架式钢结构具有跨度大、架空高、加工拼装精度高、吊装难度大、施工工序复杂等难点，因此其施工技术的选择、连接质量的保证、安装精度的控制等关键技术问题如何解决尤为关键[1-3]。

本文以绿地中心·杭州之门项目为工程背景，对大跨度空间桁架式钢结构空中连廊施工技术进行研究，对施工技术选择进行分析，期望能提供一种新的施工思路。

1 项目概述

1.1 工程介绍

杭州绿地双塔（图1）位于浙江省萧山区钱江世纪城，规划成为集综合写字楼、高品质酒店及繁华商业区等多用途为一体的全方位大型项目。

图1 杭州绿地双塔项目

本工程主要由主塔楼超高层部分、跨中裙楼部分组成，其中主塔楼超高层区由2幢超高层塔楼组成，为对称双塔结构，项目总占地面积约77 572 m2，总建筑面积约为513 226 m2。

双塔地上63层，建筑高度达302.6 m，在项目结束时，它将以流畅的线条和独特的形状成为杭州城市形象中极具代表性的组成部分。

1.2 结构概况

本项目大跨度空间桁架式钢结构位于东、西主塔楼之间，主要包括底层钢拱结构层、拱上柱梁结构、6层型钢桁架结构，整体竖向高度约34.1 m，中间横向跨度约55 m，边部横向跨度约85 m，平面宽度约60 m。大跨度空间桁架式钢结构与2个塔楼在±0 m层以上通过伸缩缝完全脱开，拱脚下方在每幢塔楼地下3层至±0 m层均单独设有6支H形混凝土钢骨柱，如图2所示。

图2 钢拱连桥建筑单元分解示意

2 施工关键点分析

1）建造周期短、多种施工作业关联度高、不确定因素多。本工程作为杭州市代表性建筑，2022年杭州亚运会重要工程，必须在亚运会开幕前投入使用，不仅要进行钢拱连桥安装施工，塔楼部分的各相关专项施工作业也要交叉同步进行，保证总体工程连续施工，因此任务非常繁重。

2）节点制作安装精度要求高。本工程钢拱连桥造型独特新颖，节点复杂，制作安装精度要求高。在制作、安装中必须清楚了解设计意图，严格控制施工顺序，保证制作、安装精度。

3）结构复杂深化难度大。本工程造型独特，结构复杂。在深化设计与工艺设计过程中应最大限度地扩大标准节点的范围，减少构件类型，增加标准件数量，以利于提高构件的加工制作精度、缩短工期。本工程设计图纸出图时间紧迫，深化周期短，为确保深化设计进度，需与设计图纸同步进行深化。

3 施工技术的选择

大跨度桁架式钢结构施工是指建筑物跨度超过36 m，目前主要的施工技术有：高空散装法、分块安装法、整体吊装法、整体提升法、整体顶升法[4]。针对本工程底部大跨度拱形钢桁架安装施工，本文提出了分段旋转起扳顶升施工方法，其余部件拆分进行组装，实际上缩小了建造的困难程度，确保了施工的安全性、可靠性，同时提高了塔吊利用率，减少了对有限施工场地的占用。

4 大跨度空间桁架式钢结构施工技术

4.1 总体施工顺序

先安装底层6榀钢拱杆件，其次安装3—5层柱梁构件，最后安装6层型钢桁架。

4.2 钢拱分段拼装及旋转起扳提升安装工艺

4.2.1 施工流程

钢拱放线及支撑架搭设→钢拱构件分段拼装→搭设提升支撑架→钢拱构件旋转起扳提升安装→跨中嵌补段钢拱杆件安装

先将中间2榀提升行程相同的钢拱同步完成提升安装，然后再对南、北两侧剩余的4榀钢拱分别进行提升安装。

1）钢拱放线及支撑架搭设（图3）。首先进行半榀钢拱的弦长投影放样，不包含东、西半榀钢拱的中间段，中间段作为嵌补段最后单独安装。先进行一侧半榀钢拱的拼装，拼装时在待拼装钢拱下方搭设低空的型钢支撑架。

图3 支撑架搭设

2）钢拱构件分段拼装（图4）。从塔楼一侧的钢拱根部开始拼装，同时在钢拱根部安装转轴。一侧的半榀钢拱分段杆件依次拼装完成。按照前述半榀钢拱的拼装流程，进行另外一侧半榀钢拱的拼装，完成另外一侧半榀钢拱大部分杆件的拼装（与前面半榀钢拱位置相冲突的端部杆件暂时不装，待前面半榀钢拱提升后再进行安装）。

图4 钢拱构件分段拼装

3）前半榀钢拱构件旋转起扳提升安装（图5）。搭设先拼装的半榀钢拱的提升支撑架，在钢拱两侧各设1个支撑架，在2个支撑架上端设置提升横梁，在横梁上安装提升设备（支撑架高度高出钢拱的就位高度，支撑架高度22.4 m，钢拱高度20.225 m）。采用提升设备将先拼装完成的半榀钢拱旋转起扳提升至安装高度，将后拼装的半榀钢拱的端部剩余杆件拼装完成。

图5 前半榀钢拱构件旋转起扳提升安装

4）后半榀钢拱构件旋转起扳提升安装（图6）。按照前面半榀钢拱的操作流程，搭设后拼装的半榀钢拱的提升支撑架，采用提升设备将后拼装的半榀钢拱同样旋转起扳提升至安装高度。

图6 后半榀钢拱构件旋转起扳提升安装

5）跨中嵌补段钢拱杆件安装（图7）。最后吊装2个半榀钢拱中间的跨中嵌补段钢拱杆件。

图7 跨中嵌补段钢拱杆件安装

4.2.2 提升支撑架主要构造

每半榀钢拱的提升，均需在钢拱两侧各设置1副提升支撑架，在支撑架顶部设置提升梁及挂设提升设备，6榀钢拱共需设置24副提升支撑架。

提升支撑架全高22.4 m，每副均由8个尺寸为1.6 m×1.6 m×2.80 m，主肢规格为□135 mm×135 mm×10 mm的塔吊标准节构成，标准节之间采用专用螺栓连接固定。为了保证施工中提升支撑架的侧向稳定，在支撑架的两侧分别拉设缆风绳，设置斜抛撑，如图8、图9所示。

图8 提升支撑架侧向稳定措施设置示意

图9 钢拱杆件侧向稳定措施设置示意

提升支撑架设置在钢拱连桥下方的地下室顶板结构上，撑架底部设置井字形转换钢梁支座，包括2支主转换钢梁和2支次转换钢梁。

4.2.3 拱脚转轴节点设置

钢拱的分段杆件完成拼装后需进行提升安装，每榀钢拱两端拱脚部位均设置提升转轴，以作为钢拱起扳施工的旋转基点。每端的钢拱转轴节点均包括2组转轴，每组转轴均由转轴连接板、钢销轴及加劲板组成，转轴设置在钢拱杆件与原预埋钢牛腿对接部位的下方。钢拱转轴节点及旋转如图10所示。

图10 钢拱拱脚转轴节点旋转示意

4.2.4 提升施工工艺的特点

结合液压同步提升施工技术，对钢拱杆件采用旋转起扳提升的施工工艺进行安装。液压同步提升技术的原理为采用液压提升器作为提升机具，采用柔性钢绞线作为承重索具。

1）主要钢构件的组装、焊接及喷漆等任务在地面上进行，施工安全性及质量容易控制。

2）通过钢构件的起吊，最大程度降低高空作业量，缩短液压提升作业时间，使安装过程更加高效。

3）液压提升设备体积小、质量轻，活动性较强，倒运和安装方便，设备承载能力大，适用于大质量构件的提升。

4）提升上下吊点等主要临时结构利用自身结构设置，加之液压同步提升动荷载较小的优势，可以使提升临时设施用量降至最低，有利于施工成本控制。

5）液压提升器锚具具有反向运动自锁性，保障提升过程的安全性，而且构件可在提升过程中的任何位置长期可靠锁定。

6）任一提升器都可以单独调节，调整精度高，使得结构提升过程中安装精度的可控性得到保障。

4.3 3—5层钢柱、钢梁安装

拱间水平支撑安装→拱上钢柱及支撑安装→3层钢梁安装→3—5层钢柱安装→5层钢梁安装

采用分块安装法，待全部6榀钢拱的安装完成后，依次向上完成拱上钢柱及3层钢梁的安装，然后依次向上安装完成4—5层结构的柱、梁构件。

4.4 6层钢桁架安装

6层临时支撑架搭设→6层钢桁架分段安装→6层楼层钢梁安装

搭设完钢拱连桥6层第1榀型钢桁架安装所需的2支临时支撑柱后，首先安装第1榀钢桁架两侧的分段桁架，然后安装跨中的分段桁架。待第1榀钢桁架分段拼装完成后，将其与塔楼边部的柱梁结构进行连接以保证稳固性，并依次安装第2榀钢桁架。最后安装第2榀钢桁架与第1榀之间的连系杆件，以形成稳固单元。

按照同样的方式依次安装完成剩余的钢桁架后，安装钢桁架两侧的楼层梁及外侧钢柱，最后完成钢拱连桥整个6层结构的安装。

5 结语

本文以绿地中心·杭州之门项目为工程背景，对大跨度空间桁架式钢结构空中连廊施工技术进行研究，对施工技术的选择进行分析，针对大跨度拱形钢桁架采用了分段旋转起扳顶升法进行安装，其余构件则采用分块安装法，有效地降低了工程施工的难度，确保了施工的安全性、可靠性，同时提高了塔吊的利用率，减少了对有限施工场地的占用，期望能为类似工程提供技术参考。