高層鋼結構轉換層桁架施工技術

文/梁旭、李溯 元隆盛建設工程有限公司 山東濟寧 272000

1、工程案例

某建筑工程其建筑面積為80000m2，地下3層，裙房地上4層，東塔樓地上55層，196m為其結構高度。工程總體為混合結構，由地上5層為鋼結構，核心筒內設置有勁性型鋼柱，矩形鋼柱、樓層鋼梁為構成外框架構成部分，鋼筋桁架樓承板為樓板類型，轉換桁架設置于5～6層外圍，且將伸臂桁架設置于第15，26，37層內。15t為1根構件重量最大值，8000t為鋼結構總重量，Q345B為鋼構件材質類型。選取栓焊鋼接方式作為鋼柱、框架鋼梁連接節點形式，高強螺栓10.9級，主要以一級、二級為焊縫類型。Sa2.5級為鋼筋除銹規定，且進行無機富鋅涂料噴灑。轉換桁架、伸臂桁架及鋼柱防火涂料耐火極限為3h，鋼梁防火涂料耐火極限為2h，樓板為1.5h。

2、高層鋼結構轉換層桁架施工技術

2.1 建立測量控制網

1）測放基準點。在工程施工以前，要將測量控制點布設在鋼結構中，所布設的控制點一般為永久性水平基準點樁和長期性的坐標樁，想要避免受到破壞，需要通過相應的保護措施來實現。施工單位在測量和放線鋼結構軸線以及基準線時，需要按照所提供的基準點進行。

2）建立平面控制網。一是建立標高控制網，在地上結構的首層標記出外圍高程基準點引測至核心筒外墻面的四角位置，使閉合的標高控制網在地上結構中形成，結構的標高起始基準點可以根據該控制網進行確定；二是建立平面控制網，平面控制網的建立可以將提前計算好的控制網坐標數據有效結合建筑物的軸線點，從而完成測放鋼結構平面控制網。平面控制網的建立需要根據工程結構特點和施工要求完成。一般情況下，將內控法應用于地上鋼桁架轉換層，即把兩個矩形控制網建立在樓層內或者首層，從而實現復測軸線偏差，測量校正鋼柱；三是對控制網的垂直傳遞進行測量，將30cm×30cm預留洞留設在首層以上控制點位置，并將激光板放置在首層預留洞口，引測工作可以通過激光鉛錘儀完成。

2.2 鋼結構框架施工

按照中間－周圍、下面－上面、柱－梁、主－次的順序進行施工。在吊裝各層柱梁時，中間位置將有一個標準剛性框架形成，且根據節間不斷向外擴展。鋼結構在豎向平面內安裝需根據單元結構層進行。為保證吊裝施工質量，必須確保框架具有較高穩定性，且做好校正工作，完成鋼柱吊裝作業后，需防止出現獨立柱問題，樓層相同平面內吊裝鋼柱應與吊裝鋼梁同步進行。

2.3 安裝鋼架結構

1）鋼架結構安裝順序。在安裝鋼結構框架時，需要按照先主后次、先上后下以及先柱后梁的順序完成施工。在吊裝每層柱梁時，首先有一個標準剛性框架在中間形成，隨后往外拓展時按節間依次進行。鋼結構在豎向平面內安裝需要根據單元結構層進行施工，為了使吊裝質量得到保障，便于校正和穩定框架，需要按照由下向上的順序吊裝同一跨內鋼梁。施工單位要盡可能的避免有獨立柱在吊裝完鋼柱后形成，同一樓層平面內依次跟隨相應鋼柱對鋼梁進行吊裝。

2）設置鋼柱吊點。在設置鋼柱吊點時需要對吊裝的穩定性和簡便性進行綜合考慮，防止鋼構件變形情況的出現。施工人員要在鋼柱的頂部設置鋼柱吊點，將吊裝孔預留在臨時連接板上。為了使吊裝保持平衡，需要將四根足夠強度的單繩掛設在吊鉤下，施工人員還要將足夠數量的枕木鋪墊在鋼柱下方，防止起吊時地面或鋼柱因地面拖拉出現損傷。

3）吊裝第一層鋼柱。將每組不超過4塊的墊塊設置在鋼柱下部，使柱地面與基礎面緊密接觸墊塊。使用塔吊將鋼柱吊裝到指定地點以后，首先需要將底腳螺栓穿入鋼柱地板，確保基礎放線中心線對齊柱的四面中心線，隨后用雙層螺栓擰緊穿上的壓板，使鋼柱完成就位。當校正完鋼梁與鋼柱吊裝后，需要二次灌注地腳，將混凝土澆灌在鋼柱內。

4）吊裝大噸位鋼柱。由于大噸位鋼柱的截面一般都不對稱，而且極其復雜，因此在吊裝大噸位異型柱時對選擇、起吊以及就位構件吊點重心都有較高的要求。吊裝以前需要認真計算每根異型鋼柱，將吊耳設置牢固，從而確保能夠垂直調整高空就位后的鋼柱。

2.4 鋼桁架轉換層鋼梁安裝

與鋼柱數量相比，轉換層內安裝鋼梁的數量要多出許多，伴隨建筑物高度的不斷增加，起重吊鉤每次上下時間也不斷增多，因此綁扎、提升及卸鉤施工方式是否合理有效，將對吊裝效率起到直接重要的作用。吊裝就位鋼梁后，需進行臨時連接作業，選取的工具一般為普通螺栓。安裝鋼梁時要求先通過臨時螺栓對腹板連接板進行規定，隨后做好調整、校對工作，并進行高強螺栓的更換，要求嚴格按照施工規定，擰緊高強螺栓及焊接好鋼梁。

2.5 焊接鋼桁架

作為高層建筑鋼結構轉換層，其具有較大的安裝難度和復雜的結構，一般施工人員采用CO2氣保焊和手工電弧焊的方式進行現場焊接，焊接時要以節點為中心向外擴散，而且需要按照“立焊、仰焊、平焊”的順序，立焊時要讓2名焊工通過相同的焊接速度和電流進行對稱焊接，從而確保焊縫收縮的均勻性。其中，“退焊”“錘擊”“加圓鋼固定”等工藝應用于焊接過程中，能夠使焊接變形和應力有效減少。在焊接節點時需要隨時進行觀測，防止有節點桁架在焊后出現超偏的現象。

結語：

轉換層桁架施工技術因其特有優勢在鋼結構建筑中得到廣泛應用，它具有作業效率高、投入成本低以及施工進度快等特點，它不但使建筑能夠承受較大載荷量，而且能夠使建筑工程的整體協調性大幅提升。同時，鋼桁架結構具有較輕的結構自重、便捷的結構開洞、明確的傳力途徑以及優越的受力性能等優點，能夠使建筑功能的需求得到滿足，具有廣闊的發展前景。