鋼結構鋼吊柱及鋼桁架安裝施工技術

摘要：鋼結構工程由鋼芯柱、鋼吊柱、型鋼梁、鋼桁架組成；吊車的選擇、胎架形式和驗算，鋼梁 、鋼吊柱、鋼桁架吊裝安裝方法。

關鍵詞：鋼結構型鋼梁 鋼吊柱 鋼桁架 胎架安裝 鋼結構吊裝安裝

1、工程概況

某鋼結構工程由鋼芯柱、鋼吊柱、型鋼梁、鋼桁架組成。+9.2 m以下為φ600*20的鋼管鋼芯柱，柱腳連接方式為預埋件形式； +9.2 m以上為樓板鋼結構和鋼柱及屋蓋鋼結構部分。+9.2m層樓板鋼結構主要由H型鋼梁組成，規格有H1000*600*28*40、H588*300*12*20、H594*302*13*24、H390*300*10*16，鋼梁與鋼柱（或混凝土柱）連接方式主要采取高強螺絲連接和焊接，鋼梁安裝標高為9.150m～9.200m（鋼梁上表面）；鋼柱主要有鋼芯柱φ600*20和鋼吊柱φ500*28組成；屋蓋鋼結構由四組單片鋼管主桁架、四榀單片鋼管次桁架及H型鋼梁組成，鋼管主桁架長約37800mm，高約3246mm，就位標高為3.75m（上弦桿上表面）；次桁架長約15.000m，高約1650mm，重約30t；鋼管規格有D600*30、D500*28、D299*18、D299*16、D299*12，鋼梁為H型鋼梁和方管鋼梁，鋼梁與鋼梁間連接方式為高強度螺絲和焊接、鋼梁與鋼柱連接方式為高強螺絲連接，就位標高由14.950m～20.460m，中心環局部標高為22.660m。

2、現場環境

（1）本工程的現場施工場地有限，可以利用來作為拼裝及吊裝的場地僅有南北兩側，可利用場地也十分有限。

（2）地下室結構范圍廣，對大型吊裝機械的布置有一定的限制。

（3）在本工程的東北角布置有一臺JC6013塔吊，主臂60m，末端吊裝起重量為1.3t，可作為大型吊車進場前，預埋及地下室鋼柱吊裝。

3、施工重點和難點

（1）本鋼結構工程重點在于科學利用有限的空間來布置起重設備，合理選擇起重設備，以減低對周邊環境的要求。

（2）鋼結構制作安裝的重點是在于將結構合理的劃分單元和正確的施工順序，這樣即保證安裝效率，又能盡量避免使用過大的起重機械，在這兩點上尋求最佳的結合點。

（3）鋼吊柱下節點安裝、9.2m層主梁安裝、鋼吊柱及上節點安裝、主桁架吊裝就位

4、主要施工方法

4.1 方案選擇

根據本工程樓土建結構形式和鋼結構形式，選擇跨外吊機吊裝，桁架進行合理分段，分段進場后拼裝成吊裝單元進行單元吊裝，其余零星構件進行散裝。結構安裝次序為先低后高，先樓面后屋蓋，確保結構在安裝過程始終處于穩定狀態。

土建交出工作面支座預埋完成后，在鋼吊柱正下方設置支撐胎架，先對樓面結構進行安裝，再對鋼吊柱帶節點安裝，鋼吊柱帶節點安裝完成后進行主桁架分段安裝（此時由于有支撐胎架的存在，吊柱在屋蓋結構安裝過程轉化為支撐柱），利用四周支座支撐及吊柱支撐完成主體桁架安裝后進行其余次結構安裝，結構安裝、焊接完成后進行后續涂裝工程。

4.2 吊車的選擇

（1）典型單元及構件參數

本鋼結構工程最終單位為桁架單元，桁架單元總長約37.2m，高3.246m，總重約54t。根據主桁架參數及結構特點，將主桁架以鋼吊柱為分界線分為三個分段，桁架與吊柱的節點將與第二分段和第三分段拼裝在一起，充分發揮起重機械近距離的起重能力。

主桁架分段示意圖

根據上述分段，在本鋼結構工程的北側布置一臺160噸履帶吊進行吊裝，南側布置一臺300噸汽車吊進行吊裝。

（2）起重機起重能力校核

根據吊裝方案，桁架采取分段單元吊裝的方法，故在本鋼結構工程吊裝單元中，以桁架單元最重，在校核起重機械起重能力時，以桁架單元為校核對象。

吊裝參數分布圖

4.3 安裝順序

（1）安裝順序：測量網建立→地腳螺栓及埋件安裝→支座安裝→支撐胎架安裝→吊柱下節點安裝→樓面鋼梁安裝→吊柱及上節點安裝→主桁架分段安裝→鋼梁安裝→屋頂結構安裝→結構卸載就位→中間驗收

（2）+9.2m層和鋼桁架的吊裝順序：鋼吊柱下節點→三層結構鋼梁吊裝→鋼吊柱及上節點吊裝→鋼桁架單元吊裝→鋼屋蓋鋼梁吊裝

4.4 預埋及鋼芯柱吊裝

（1）預埋

為了配合混凝土結構施工，在大型起重機械進場前，需完成本鋼結構工程的預埋件及鋼柱安裝。

預埋件安裝采取預制模板定位法，即在進行預埋前，根據預埋螺栓直徑及位置分布，在4mm鋼板開孔，開孔大小等于螺栓直徑+2mm。開孔完成后，在模板上標識出十字中心線，用于預埋時，預制模板的定位。預制模板定位法，通過定位預制模板來實現預埋螺栓的定位，定位完成后，將模板和預埋螺栓通過焊接與混凝土鋼筋籠固定牢固，并實現通過模板固定并限制預埋螺栓在混凝土澆筑過程中的位移和標高。

（2）鋼芯柱吊裝

根據現場施工進度及與混凝土施工的配合，本鋼結構工程鋼芯柱的安裝在大型起重機械進場前需完成。根據混凝土施工階段的劃分，將鋼柱進行分為三段，即地下二層（-8.800m至-4.100m）、地下一層（-4.100m至+0.400m）、地上部分（+0.400至柱頂）。

地下二層的鋼芯柱分段根據位置不同采取不同的施工方法，靠近北邊的5條鋼柱分布于塔吊吊裝半徑內，且塔吊起重能力能滿足其吊裝需要則采取塔吊直接吊裝。位于南邊的3條鋼柱由于不在塔吊吊裝半內或不能滿足其吊裝要求，則采用在基坑支撐混凝土梁上布置鋼絲繩吊點，輔助以手動葫蘆進行安裝。

地上部分鋼芯柱由于長度較長，自重較重，則臨時租用一臺80噸吊車站位于B棟北側基坑邊進行吊裝。

4.5 +9.2m層鋼結構安裝

在進行+9.2m層結構安裝前，布置于北側的160噸履帶吊和布置于南側的300噸汽車吊進場。

（1）整體安裝順序

+9.2m層鋼結構整體安裝順序為：胎架位置地下室支頂加固安裝→胎架安裝→操作平臺安裝→鋼吊柱支撐節點布置→鋼吊柱安裝→+9.2m層主梁安裝→+9.2m層次梁安裝→鋼吊柱上節點安裝

（2）具體布置

胎架穿過首層樓板，胎架主肢底部固定在負一層樓板上，在負一層樓板下采用格構式支架進行支頂。胎架與樓板接觸點的胎架底部采用25mm鋼板加膨脹螺絲的方式進行穩固，胎架頂部則布置纜風繩進行拉緊。

每組胎架頂部布置工字鋼橫梁，在橫梁上布置4組千斤頂，用于支頂吊柱節點。千斤頂用于結構安裝完畢后胎架的釋放。

（3）具體安裝順序

根據深化設計后鋼構件之間的關系，分別進行+9.2m層主次梁的安裝，具體順序如下：

4.6屋蓋鋼結構安裝

（1）安裝整體順序

鋼桁架第二分段安裝→鋼桁架第一分段安裝→桁架下弦鋼梁安裝→桁架上弦鋼梁安裝→八角型屋頂封頂

（2）具體安裝順序

4.7胎架安裝

（1）胎架形式

根據9.200m鋼平臺主梁節點的尺寸，設計胎架為2000mm*2000mm，胎架主要由角鋼和工字鋼組成具體構造及桿件截面形式和規格如下圖所示：

主梁節點支撐大樣圖

（2）胎架安裝

根據吊裝方法，胎架的布置位置位于四個鋼吊柱的正下方，胎架采用型鋼組成的格構式柱的形式，底端通過膨脹螺絲與混凝土樓板連接。頂端布置操作平臺，并拉結纜風繩，起保護作用。

在吊柱所在位置設置4組支撐胎架，是為了滿足樓面鋼結構的安裝及穩定，另外作為屋蓋結構主桁架分段安裝的支撐點，保證屋蓋主桁架安裝就位。胎架的設置不僅要滿足自身承載要求，對胎架所處地下室樓板進行加固以滿足樓板承載要求。

（3）胎架驗算

通過midas結構分析軟件進行驗算，按最不利條件，即整個屋蓋荷載全部由胎架支撐（八組混凝土鋼柱承載暫不考慮），整個屋蓋重量約435噸，考慮不均衡系數1.1，故四組胎架承載的總荷載為480噸，即每個胎架承受120噸荷載，其驗算結果支撐胎架滿足要求。

5、安裝過程中的穩定措施

本鋼結構工程結構安裝過程中需要進行穩定措施的包括，鋼柱安裝、胎架安裝及9.2m層平臺吊柱安裝，根據現場實際情況，鋼柱安裝和胎架安裝時以φ12鍍鋅鋼絲繩作為纜風繩，增加其安裝及使用過程中的穩定措施。由于9.2m層吊柱安裝過程中，胎架已經安裝且采用了φ12鍍鋅鋼絲繩作為纜風繩，故吊裝安裝過程中，采用[20槽鋼從兩個方向頂住吊裝。