某單體大面積鋼結(jié)構(gòu)全過程施工技術(shù)探討

林杰

（福建新洲建筑工程有限公司,福建 龍巖 364000）

一、施工特點(diǎn)

（1）“中庭”5層圓管柱柱頭為異型構(gòu)件，傾斜式、多牛腿、空間角度多、單件質(zhì)量大，安裝困難；6層箱梁截面大、跨度大、單件質(zhì)量大、拼接要求極高，焊接工作量大，且均為超高空作業(yè)，施工危險(xiǎn)性大。

（2）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置的塔吊不能滿足鋼結(jié)構(gòu)吊裝需要，受塔吊起重能力的限制，必須采取施工措施。約102件次、總質(zhì)量約920t的鋼構(gòu)件，須經(jīng)二次分段，再利用塔吊進(jìn)行高空拼裝，或現(xiàn)場(chǎng)預(yù)拼裝后卷揚(yáng)機(jī)提升，從而必須大大增加施工胎架及工機(jī)具等措施費(fèi)用和人工的投入，同時(shí)還產(chǎn)生了很大的工期壓力。

（3）大部分超重構(gòu)件無法一次到位，需采取二次轉(zhuǎn)運(yùn)的方法，一般先經(jīng)1#塔吊從一樓設(shè)置的運(yùn)輸通道用人工轉(zhuǎn)運(yùn)至中庭，再由4#塔吊吊裝，人工轉(zhuǎn)運(yùn)直線距離123m。轉(zhuǎn)運(yùn)工作量大，轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間長(zhǎng)，轉(zhuǎn)運(yùn)的道路需采取措施進(jìn)行加固。

（4）鋼結(jié)構(gòu)施工作業(yè)面大，跨越四五個(gè)區(qū)，人員及機(jī)械設(shè)備投入量大，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度復(fù)雜，增加管理難度。

（5）受勁性結(jié)構(gòu)特點(diǎn)影響，鋼結(jié)構(gòu)施工是與土建施工穿插進(jìn)行的，相互制約因素較多，且工期十分緊張，因此，如何協(xié)調(diào)和組織好交叉施工及安全防護(hù)也是我們所面臨的主要問題。

二“、中庭”鋼結(jié)構(gòu)安裝

2.1 多牛腿傾斜式圓管柱柱頭安裝

“中庭”5層的圓管柱柱頭在建筑外先采用自制小車通過地面25t汽車吊將構(gòu)件吊上運(yùn)輸車，經(jīng)水平轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入一層中庭，到達(dá)4#塔吊起重能力范圍內(nèi)，再用4#塔吊垂直運(yùn)輸?shù)踹\(yùn)到事先放置5層樓面的小車上，經(jīng)二次轉(zhuǎn)運(yùn)至指定位置，然后進(jìn)行土法吊裝。先安裝離4#塔吊最遠(yuǎn)的柱頭，最后安裝4#塔吊能夠吊裝的柱頭，安裝一個(gè)，校正一個(gè)，固定一個(gè)，直至完成此部分作業(yè)內(nèi)容。

（1）圓管柱柱頭轉(zhuǎn)運(yùn)

圓管柱柱頭地面轉(zhuǎn)運(yùn)：特制可承載20t輕便轉(zhuǎn)向式小車先擺放在建筑場(chǎng)外，由25t汽車吊將16t圓管柱柱頭吊運(yùn)到小車上，經(jīng)捆綁固定好后，再由設(shè)置在中庭的5t的卷揚(yáng)機(jī)牽引，人工轉(zhuǎn)向控制從一層樓面水平運(yùn)輸?shù)街型ィ７旁?#塔吊起重能力范圍內(nèi)，水平運(yùn)輸123m。圓管柱柱頭轉(zhuǎn)運(yùn)5層樓面：待5層樓面混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%后，用4#塔吊將圓管柱柱頭垂直吊運(yùn)到事先放置在5層樓面的運(yùn)輸車上，經(jīng)人工推拉轉(zhuǎn)運(yùn)至吊裝位置，此部分的行走路線在3層、4層樓面鋼管腳手架支撐局部均適當(dāng)增設(shè)了立桿進(jìn)行加固。

（2）龍門架的制作及布置

土法吊裝采用龍門架方式，龍門架為分離式的，其制作由H型及槽鋼支撐制作而成，底座采用 400mm×400mm×15mm×20mmH 型鋼，立柱采用雙排300mm×300mm×10mm×15mmH型鋼組合，立橫梁采用400mm×400mm×15mm×20mmH型鋼，龍門架高9m、寬2.5m，經(jīng)驗(yàn)算荷載承載力滿足設(shè)計(jì)要求。

龍門架移位方法：龍門架本身制作成可分離式，分解后每個(gè)不超過3t，可利用塔吊吊運(yùn)至任一安裝位置，當(dāng)一個(gè)支腿吊到安裝位置后，用纜風(fēng)繩固定，再將第二個(gè)支腿吊運(yùn)過來后用纜風(fēng)繩固定，分體連接部位用螺栓固定，最終形成一個(gè)整體龍門架。

龍門架安裝定位：龍門架安裝前預(yù)先在五層樓面投放定位線和幾何尺寸控制線。龍門架主梁中心安裝擺放在鋼管柱中心上方，兩側(cè)底座原則是擺放在混凝土主梁上，頂部設(shè)置4根φ17.5mm的纜風(fēng)繩，分布四個(gè)斜向進(jìn)行固定和穩(wěn)定。根據(jù)鋼柱牛腿方向，龍門架定位點(diǎn)有所不同，當(dāng)龍門架下方無主梁時(shí)，則在龍門架底座加設(shè) 400mm×400mm×15mm×20mmH 主鋼梁，主鋼梁擺放在混凝土主梁兩端，龍門架底座落在主鋼梁上連接固定，使龍門架受力傳遞到鋼梁上，以確保樓面安全。

（3）圓管柱柱頭吊裝方法

龍門架安裝圓管柱柱頭施工方法：先將鋼管柱用4#塔吊吊運(yùn)到小車上面，固定好后，用人工拖運(yùn)到吊裝位置，運(yùn)輸時(shí)柱頂朝向龍門架吊點(diǎn)處，由于鋼柱為傾斜式，因此需設(shè)置兩點(diǎn)起吊，主點(diǎn)設(shè)置在柱頂處，另一點(diǎn)設(shè)置在柱頂往下1.5m～2m處并用倒鏈調(diào)整角度，頂部吊點(diǎn)采用吊耳，下部吊點(diǎn)采用鋼繩捆綁在牛腿下方，鋼柱提升采用2臺(tái)10t葫蘆同時(shí)提升，提升時(shí)使鋼柱呈傾斜式，緩慢提升。就位后，用螺栓臨時(shí)擰緊連接板，再根據(jù)圖紙預(yù)先用全站儀測(cè)出各牛腿中點(diǎn)在5層樓面的投影位置，做好標(biāo)志，精確調(diào)整圓管柱柱頭方向，用鉛垂將各牛腿的中點(diǎn)引至5層樓面，當(dāng)各牛腿中心投影與5層樓面的中心標(biāo)志重合，實(shí)現(xiàn)空間控制轉(zhuǎn)化為平面控制，一次控制準(zhǔn)確，達(dá)到安裝定位準(zhǔn)，校核速度快的目的。調(diào)整好后將圓管柱柱頭進(jìn)行最終固定，并在柱頂三個(gè)方向拉設(shè)纜風(fēng)，即該鋼管柱安裝完成，然后利用4#塔吊將龍門架吊運(yùn)到下一個(gè)鋼管柱安裝位置。

2.2 “中庭”主箱梁安裝

（1）胎架的布置與搭設(shè)

① 胎架及支撐胎架型鋼地梁的平面布置

"中庭"大跨度箱梁的支撐胎架布置是安裝和搭設(shè)的關(guān)鍵。胎架布置除考慮樓面承載能力及各分段節(jié)點(diǎn)的分段部位，更多的是要考慮X形節(jié)點(diǎn)施工的主要問題。因此在布置時(shí)，在“中庭”±0.000平面布置4個(gè)獨(dú)立格構(gòu)式支撐胎架，在五層通過型鋼與5層的獨(dú)立式支撐胎架組成一個(gè)橋型結(jié)構(gòu)。主箱梁的軸心通過各布置支點(diǎn)，使支點(diǎn)受力正確、穩(wěn)定。為了確保布置準(zhǔn)確，采用了三位模型模擬，全站儀測(cè)量定位，實(shí)現(xiàn)地面與五層樓面測(cè)放一致的目的。

② 胎架的制作及搭設(shè)

根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)和主箱梁的關(guān)系設(shè)計(jì)了三種支撐胎架，分別是：①格構(gòu)式支撐胎架：由640t·m 塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)、400mm×400mm×13mm×21mmH 型鋼、300mm×300mm×10mm×13mm H型鋼和20a槽鋼組成格構(gòu)式胎架體系，用于懸空箱梁安裝。從1層樓面起，至27.4m箱梁底標(biāo)高，對(duì)于中間起拱的加焊由型鋼及鋼板組成的小墩子。為滿足1層樓板承載力要求，在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)下部增設(shè)井字形底座梁，通過鋼梁將上部荷載分散到樓層混凝土主、次梁上，同時(shí)對(duì)1層主梁節(jié)點(diǎn)設(shè)型鋼支撐。格構(gòu)式胎架頂端設(shè)置有"橋形"措施，方便該處多分段鋼梁的安裝并增加胎架整體穩(wěn)定性。

③獨(dú)立式支撐胎架，由400mm×400mm×13mm×21mmH型鋼和20a槽鋼構(gòu)成，400型鋼頂撐在主箱梁底部，頂撐型鋼四個(gè)方向?qū)ΨQ設(shè)支腳，以增強(qiáng)胎架整體穩(wěn)定性。為滿足混凝土結(jié)構(gòu)承載力要求，在胎架下增設(shè)長(zhǎng)條形底座梁，將上部荷載分散到樓層混凝土主梁上，同時(shí)對(duì)5層主梁的節(jié)點(diǎn)設(shè)型鋼支撐。此類胎架主要用于支撐主箱梁投影位置處于5層樓面范圍的箱梁安裝。④龍門架，由300mm×300mm×18mm×20mmH型鋼和400mm×400mm×20mm×20mmH型鋼構(gòu)成，并四向用攬風(fēng)繩固定。吊裝動(dòng)力采用5t卷揚(yáng)機(jī)走六線，并配備2個(gè)10t葫蘆進(jìn)行調(diào)整和就位，卷揚(yáng)機(jī)與導(dǎo)向輪錨固于4層中庭鋼骨柱上。用于中庭兩件超重X節(jié)點(diǎn)梁的吊裝。

（2）主箱梁安裝方法

“中庭”主箱梁經(jīng)過合理分段，除中間的X形節(jié)點(diǎn)外，其余均在4#塔吊吊裝范圍之內(nèi)。由于主箱梁分段較多，為保證其安裝精度，主箱梁安裝前，沿主箱梁頂端的一側(cè)拉鋼絲，進(jìn)行主箱梁直線的整體控制；再根據(jù)圖紙由全站儀測(cè)出各梁段端頭中點(diǎn)在支撐胎架上的位置，做上標(biāo)記。主箱梁吊裝就位后，用鉛垂將梁段端頭中點(diǎn)引至支撐胎架上，待鉛垂與標(biāo)記重合后，對(duì)接下翼緣，兩側(cè)用調(diào)整板將相鄰梁腹板對(duì)位，臨時(shí)固定。先焊接下翼緣，再焊接側(cè)板焊縫，最后焊接上翼緣，同時(shí)嚴(yán)格控制對(duì)接焊縫變形及起拱度，減小誤差累積，逐段安裝，完成各個(gè)梁段的高空拼接，最終形成單根框架梁。

（3）X形節(jié)點(diǎn)的安裝

“中庭”兩個(gè)X形節(jié)點(diǎn)單件質(zhì)量重約為13.6t，由于節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)原因，無法再行分段，塔吊又不能滿足吊裝需要，通過自行設(shè)計(jì)的龍門架在32m高空實(shí)施吊裝操作。龍門架在安裝就位后，在X形節(jié)點(diǎn)吊裝之前，組織工人對(duì)龍門架的各個(gè)節(jié)點(diǎn)、吊耳的焊接、纜風(fēng)繩及其固定點(diǎn)、卷揚(yáng)機(jī)固定的綁扎點(diǎn)、轉(zhuǎn)向滑輪的固定點(diǎn)、鋼繩等進(jìn)行詳細(xì)檢查。

X形節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)運(yùn)路線及方法與圓管柱柱頭轉(zhuǎn)運(yùn)一樣。由25t汽車吊將X形節(jié)點(diǎn)吊運(yùn)到小車上，經(jīng)捆綁固定好后，再由5t的卷揚(yáng)機(jī)牽引，人工推拉在1層樓面水平運(yùn)輸至中庭吊裝位置。在X形節(jié)點(diǎn)吊到接近安裝位置時(shí)，為了更好、更安全地控制X形節(jié)點(diǎn)的對(duì)接，采用2臺(tái)10t倒鏈，人工緩慢提升就位。全部對(duì)位調(diào)整、并固定好后，可撤去卷揚(yáng)機(jī)。

X形節(jié)點(diǎn)安裝就位后，用馬板將其與相鄰梁段臨時(shí)固定，經(jīng)調(diào)整校正后，先焊接下翼緣，再焊接兩邊側(cè)板，最后焊接上翼緣，焊接完成24 h后安排探傷，探傷合格之后再拆除龍門架。

三、“天河”主結(jié)構(gòu)的土法安裝

3.1 主箱梁的轉(zhuǎn)運(yùn)

保留3層～4層3-1～3-6及3-9～3-14軸挑檐板的滿堂腳手架，對(duì)箱梁轉(zhuǎn)運(yùn)區(qū)域間的腳手架進(jìn)行加密。用20a槽鋼制作水平運(yùn)輸車，車長(zhǎng)2100mm，寬100mm，高500mm。獨(dú)角桅桿高1.5m，采用雙拼20a槽鋼制成立桿、橫桿及斜撐，將其設(shè)置在型鋼柱牛腿上，桅桿向三個(gè)方向拉設(shè)纜風(fēng)繩，以保持獨(dú)角桅桿的穩(wěn)定。

利用1#塔吊將分段構(gòu)件吊到五層樓面拼裝區(qū)域里開始拼裝，拼裝時(shí)在鋼梁下部墊型鋼，增大鋼梁荷載傳遞到樓層板時(shí)的接觸面積。鋼梁拼裝后進(jìn)行探傷檢驗(yàn)，合格后進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)安裝，部分鋼梁平移以20a槽鋼做導(dǎo)軌，采用導(dǎo)鏈或卷揚(yáng)機(jī)牽引，倒鏈一端拴在混凝土柱身上，柱身四角綁鋼絲繩的部位需要包角鋼保護(hù)。

3.2 主箱梁吊裝

在吊裝上升過程中，派專人指揮，拉倒鏈時(shí)兩邊需步調(diào)一致，控制速度，均勻提升，同時(shí)派專人檢查桅桿節(jié)點(diǎn)、吊點(diǎn)、鋼絲繩等是否出現(xiàn)異常情況。提升就位后，焊接馬板將主箱梁與牛腿進(jìn)行固定，經(jīng)調(diào)整校正后，焊接最終固定。探傷合格后，松倒鏈，卸把桿，再轉(zhuǎn)移到下一根梁安裝。

四、人行通廊鋼結(jié)構(gòu)的土法安裝

先將人行通廊鋼梁的分段構(gòu)件由1#塔機(jī)吊運(yùn)到水平運(yùn)輸車上，轉(zhuǎn)運(yùn)到“天河”各層樓面拼裝區(qū)域，進(jìn)行拼裝。同時(shí)在6層已完工主箱梁下翼緣設(shè)置吊點(diǎn)，利用5t卷揚(yáng)機(jī)走四繩，自上而下，完成四個(gè)樓層通廊的安裝（次梁則采用1#和4#塔吊完成安裝），吊點(diǎn)用一橫梁兩端栓接在"天河"主梁面上，在“天河”上方焊接立桿2.5m，在立桿頂端設(shè)置滑輪通過φ20mm鋼繩和10t手動(dòng)葫蘆，增強(qiáng)主梁剛度。5t卷揚(yáng)機(jī)設(shè)置在天河±0.000樓層，鋼繩走四線，將已拼裝成整體通廊構(gòu)件緩慢提升到安裝位置。

鋼梁吊裝采用兩點(diǎn)綁扎，一次起吊。起吊時(shí)，離開地面300mm暫停，經(jīng)檢查各錨固點(diǎn)及導(dǎo)向點(diǎn)無問題后，再緩慢提升到指定位置。就位后，及時(shí)安裝臨時(shí)螺栓，測(cè)量固定軸線和標(biāo)高，經(jīng)檢查合格后，用高強(qiáng)螺栓替換臨時(shí)螺栓，經(jīng)初擰緊固后，緩慢松鉤，復(fù)核軸線、標(biāo)高。合格后，高強(qiáng)螺栓最終固定，然后解除吊索鋼繩，構(gòu)件安裝完畢，轉(zhuǎn)入下一道工序施工。

結(jié)語

該項(xiàng)目單體建筑面積大，塔吊吊裝能力有限；鋼結(jié)構(gòu)安裝工期短，鋼構(gòu)件重，跨度大，懸空位置高，現(xiàn)場(chǎng)安裝難度大。但在工程技術(shù)人員的不懈努力下，土法上馬，以較小的投入，安全、快速地完成了鋼結(jié)構(gòu)安裝任務(wù)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，并形成了一套行之有效的安裝技術(shù)。

[1]GB50205-95.鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].

[2]GB50221-95.鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3]《焊接標(biāo)準(zhǔn)》AWS D1.1-98.[Z].