簡析大跨度、多層空間鋼結構整體吊裝施工技術

陳振江 趙杰 張國松 柳綠

簡析大跨度、多層空間鋼結構整體吊裝施工技術

陳振江 趙杰 張國松 柳綠

隨著現代建筑業施工技術不斷發展，大跨度、多層空間鋼結構整體吊裝施工技術應用越來越廣泛。本文對大跨度、多層空間鋼結構整體吊裝施工的特點進行了詳細的介紹，并就其在施工中值得注意的技術問題進行分析，以期對施工技術有所幫助。

大跨度；多層；空間鋼結構；整體吊裝；施工技術

近30年的時間，大跨度空間鋼結構在美國、歐洲、澳大利亞、日本等發達國家得到了快速的發展，它的跨度、規模變得越來越大，新的材料、技術的應用更為廣泛，結構形式變得更加豐富。我國大跨度空間結構基礎相對薄弱，隨著國家經濟的發展和實力水平的提高，近年來的發展相對迅速。2008年的奧運場館建設為大跨度空間鋼結構的發展帶來新的契機，涌現了一批結構新穎、技術水準較高的建筑，同時，也給中國的建筑業帶來新的挑戰。

本文以杭州中大圣馬廣場辦公用房一標段項目為例，簡述了大跨度、多層空間鋼結構整體吊裝的施工技術。

1.工程基本情況

本工程為杭政儲出［2010］6號地塊商業辦公用房一標段（杭州中大圣馬廣場商業辦公用房一標段）鋼結構連廊，鋼連廊位于14層（結構標高為56.4m）至屋面層（結構標高為74.5m），共5層鋼結構，層高均為3.9m。其中，14層至15層由4榀鋼桁架及鋼梁組成，15層至屋面層由鋼梁組成。鋼結構連廊跨度為東西向跨度27m、南北向寬度32m，用鋼量總重約500t。

考慮到14層至15層的鋼連廊主要構件為4榀鋼桁架，單榀桁架重量約40噸，使用普通吊裝機械無法進行安裝。綜合考慮施工安全性、經濟性等，采用如下施工方法：

1.1 14層至15層鋼連廊整體吊裝、16層至屋面層鋼梁使用塔吊逐根吊裝；

1.2 14層至15層鋼連廊在5層裙樓屋頂進行拼裝；

1.3鋼連廊整體提升。

1.4層鋼連廊平面布置圖如圖1、圖2所示：

圖2 14層鋼結構連廊立面圖

2.鋼連廊整體吊裝施工流程

施工流程為：鋼構件工廠加工制作→散件運輸至施工現場→鋼連廊構件拼裝→提升裝置安裝→鋼連廊整體提升→鋼連廊就位安裝→拆除吊具。

2.1鋼構件工廠加工制作

綜合考慮現場塔吊等起重機械的起重量、施工場地可利用情況、運輸路況等要求，將鋼連廊分為鋼桁架（若干桿件組成）、鋼梁等構件，并繪制完成鋼結構深化圖紙，分別在工廠內加工制作完成。

鋼桁架組成構件分解如圖3所示。

圖3 鋼桁架構件分解示意圖

圖4 鋼連廊拼裝示意圖

2.2散件運輸至施工現場

合理安排汽車等運輸機械，根據鋼連廊拼裝進度，將構件按順序依次運輸至施工現場，減少現場堆置時間及場地占用。

2.3鋼連廊構件拼裝（如圖4所示）

鋼連廊拼裝前，先在結構樓層上部的拼裝區域按設定的位置放置四根通常H型鋼梁，并用水準儀調整各根鋼梁標高，使用墊木等固定鋼梁，使其標高、位置等符合鋼連廊拼裝要求。

鋼連廊拼裝時，使用塔吊將各構件吊運至拼裝位置。拼裝時，先拼裝1和2鋼桁架，再將其中間的鋼梁安裝連接，以形成穩定的整體，再依次拼裝3、4桁架及其中間部位的鋼梁。

鋼桁架拼裝時，先水平放置各構件，拼裝完成后利用手拉葫蘆等將其豎立，并利用纜風繩將其拉牢固定，防止傾倒（如圖4所示）。

2.4提升裝置安裝

提升裝置分為下吊具（安裝在鋼桁架上）、提升鋼支架、液壓提升器、提升用鋼絞線四部分。

安裝順序為：提升鋼支架→液壓提升器→下吊具→提升用鋼絞線。

下吊具、提升鋼支架由型鋼焊接而成，用于承載鋼連廊荷載，其規格型號、長度等由計算確定。

液壓提升器由計算機控制，以達到同步提升，提高鋼連廊提升的穩定性。

鋼絞線用于連接液壓提升器和下吊具，其規格、型號經計算確定（如圖5、圖6所示）。

圖5 下吊具安裝示意圖

圖6 提升鋼支架安裝示意圖

圖7 鋼連廊整體提升施工圖

圖8 鋼連廊整體提升示意圖

圖9 鋼連廊就位安裝示意圖

2.5鋼連廊整體提升

提升裝置安裝完成后，同時啟動所有液壓提升器，將鋼梁整體提升。提升時，需先提升至拼裝平臺上部50cm位置，并靜止24小時，觀察提升架、鋼絞線、下吊具、提升器等的位移、結構變動等，在確保符合方案設計要求的情況下再提升（如圖7、圖8所示）。

2.6就位安裝

鋼連廊吊至設計標高后，微調液壓提升器，使鋼連廊各桁架接頭與預埋鋼牛腿對齊，然后安裝鋼結構連接板并與鋼牛腿焊接。在鋼連廊連接完成后，緩慢松動鋼絞線，使鋼連廊重力緩慢加載在鋼桁架上，待結構穩定后，拆除提升吊具（如圖9所示）。

3.工程施工重點、難點分析及對策

序號　主要施工重點、難點對 策1　鋼桁架拼裝作業區位置高度高（位于商業裙樓五樓樓面，距離地面高度25米）。　對懸挑部位搭設用型鋼焊接成的拼裝支架，并逐段與樓層板固定。提高其穩定性。2　鋼連廊重量大，總重約200噸，對樓面壓力大。　先對樓層承載力進行驗算，再根據驗算結果用型鋼做臨時支撐進行加固，提高樓層承載力，確保能承載鋼連廊荷載，且樓層混凝土不開裂、不變形。3鋼連廊的單榀鋼桁架重量大（單榀重約40噸），安裝高度高（安裝底面標高55.68m，頂面標高59.5m），無法在現場采用塔吊直接吊裝到位。將鋼連廊在5層裙樓屋面拼裝成整體，然后采用國內先進的“數控液壓提升器”整體提升安裝到位，提升高度可由原55.68米縮短為30.68米。4　鋼連廊整體提升高度大，垂直提升距離35.1m，提升過程中產生的不確定因素多。1.通過現場精確測量，通過事先處理確保整個提升過程無障礙物阻擋。2.在計算機建立模型，事先進行模擬提升，確保提升行程順利進行。3.從當地氣象局預先訂購提升時期的天氣預報，確保提升時期天氣良好。5　鋼連廊整體提升的接口數量較多（平直牛腿接口16個，斜牛腿接口8個），牛腿對接難度大。鋼桁架平直接口焊接固定，斜接口先用螺栓臨時固定在桁架上。桁架提升就位后，先對接安裝平直牛腿接口并焊接牢固，再松動斜接口的螺栓對斜鋼梁位置進行調整，待與斜牛腿對接好后再焊接固定。6　液壓提升器數量多（共8個），同步啟動、停止難度大，提升速度同步控制難度大。采用計算機數據同步控制系統，確保一鍵各液壓提升器同時啟動、同時停止，達到液壓提升器的同步工作。7　提升過程中，因鋼連廊各部分自重大小不同，提升架沉降量偏差大。計算鋼連廊自重荷載分布，根據各吊點受到的實際荷載大小，設計提升架的型鋼型號、尺寸，確保能承受相應荷載，減小提升架在桁架提升過程中的沉降。8　吊裝持續時間長，溫差較大，構件伸縮變形量大。　根據施工時氣溫，提前分析吊裝持續時間與構件伸縮量變化的關系，選擇適當的時間起吊，在溫度合適的時間吊裝就位并連接安裝。

圖10 液壓提升器

圖11 計算機數據同步控制系統

圖12 對接接口

圖13 對接接口微調

4.施工優點分析

采用大跨度、多層空間鋼結構整體吊裝施工技術，主要有以下優點：

4.1施工機械設備體積小、重量輕、結構簡單，安裝方便；

4.2施工作業不受建筑物高度限制，可廣泛用于高層、超高層建筑施工；

4.3不受構件跨度、重量等限制，可廣泛應用于各種施工條件；

4.4采用計算機同步控制系統，可同步控制多個液壓提升器工作，并對其中任意一個液壓提升器的運行進行操作控制；

4.5液壓提升器具有自動鎖死起吊鋼絲的功能，能夠在突然斷電等突發情況下有效地防止起吊鋼絲下滑，確保起吊重物不墜落，施工安全性高。

5.結語

通過本項目大跨度、多層空間鋼結構整體吊裝施工的工程實例，對施工方法、施工過程、施工重難點及解決方法進行梳理和總結，對該類工程施工，施工重難點在于構件重量大、構件跨度大、安裝高度高、整體提升的同步性、提升過程中各吊點的沉降觀測和及時調整等，認為解決此類問題，需要根據施工實際工況、施工場地條件、施工現場天氣條件等因素，采取有效的預防措施。

（作者單位：浙江省二建鋼結構有限公司）

TU393.3

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1671-3362（2016）07-0060-04