塔冠鋼結構施工技術措施

劉鑫，朱德偉

（中交四航局珠海工程有限公司，廣東 珠海519000）

1 工程概況

中交國際中心項目位于成都市天府新區天府公園旁。由一棟辦公主樓、商業及酒店組成。地下室共計3 層，主要為設備房，酒店后勤和自行車庫布置在負1 層，其余區域為汽車庫。地上建筑包含辦公寫字樓、商業和酒店，其中，1～4 層為商業，4～12 層為酒店，辦公塔樓地上共39 層，高度170.65m，造型幕墻頂為216m；地下室建筑面積為46 969.2m2，地上建筑面積為115 515.44m2。1 層層高6.0m，2 層、4 層層高4.8m，3 層層高4.7m，5～38 層為標準層，層高4.2m，其中，12 層、23 層、34層為避難層，層高為5.0m，避難層下部樓層11 層、22 層、33 層，層高4.3m，39 層層高為4.45m，結構形式為核心筒剪力墻+框架結構。

2 塔冠鋼結構概況

本項目塔樓大屋面上部為鋼結構門廊，高度46m，跨度48m，塔冠標高為170.20～216.00m，主結構形式為全鋼結構，其中兩側桁架標高為170.20～203.00m，中間主要三榀標高為170.20～216.00m，標高197.85～203.00m 為跨度48m 的水平桁架連廊。本工程主要結構用鋼為Q390B、Q345B，構件形式主要為箱型柱、H 型鋼梁，焊縫等級全部為一級焊縫，總用鋼約1 600t。鋼結構作業是由辦公樓西側塔吊將鋼構件吊至設計高度進行吊裝，校正后進行焊接，焊接后經第三方檢測單位對焊縫進行探傷實驗，實驗結果合格方可進行下一層鋼結構施工【1】。塔冠鋼結構整體概況模型如圖1 所示。

圖1 塔冠鋼結構整體概況模型圖

3 鋼結構深化設計

3.1 深化設計要點

鋼結構前期深化設計過程中，綜合后期施工進度與其他專業塔吊使用情況，有效安排塔吊的使用，在鋼結構施工期間將塔吊使用率調至最大。

本工程結構比較復雜，體量較大，深化設計工作顯得非常重要，在深化設計過程中一定要考慮全面，要為后續施工奠定良好的基礎。在施工基礎上考慮以下因素進行深化設計。

1）結構施工預調整值：施工中的結構預調整值始終是一個動態的調整過程，部分結構預調整（即制作預調整值）將在施工詳圖設計和構件加工階段進行，使結構階段性完成狀態符合結構分析時要求的初始位形。

2）鋼結構安裝方法及施工措施：依據塔吊選型和安裝方法進行合理的分節（分段），構件分段要滿足塔吊的吊運參數；塔吊安裝、爬升所需的附加連接板件；構件吊裝時所需的吊耳、臨時連接板、臨時變形加固結構等；符合現場安裝條件的合理的節點形式、焊縫形式等。

3）與土建結構施工的銜接措施：土建專業所需的鋼筋接駁器；需穿過鋼筋的孔眼；工地現場不易焊接的栓釘；固定模板可能需要的連接件；樓板混凝土施工需增加的鋼支撐（包括永久性的和臨時性的）等。

4）機電各專業的需求：機電管線穿過構件的預留孔洞及其開孔的加固措施；需預設的連接件；機電設備基座需與鋼結構連接的板件；設備吊裝所需的與鋼結構臨時連接的板件【2】。

5）幕墻系統及裝飾專業的需求：幕墻系統及裝飾工程與鋼結構的連接、固定板件、孔眼等，需符合鋼結構制作及安裝的施工精度。

3.2 鋼結構深化設計組織

根據施工詳圖設計的工作內容，結合本工程的專業承包模式，采用“施工總承包組織及協調、專家進行論證、鋼結構專業施工單位進行施工詳圖深化設計、其他各專業工程參與、設計單位審定”的形式進行鋼結構施工詳圖設計工作。

1）施工總承包負責組織及協調工作。

2）由專業制作單位負責鋼結構施工詳圖設計。

3）各專業參與：土建結構、鋼結構安裝、幕墻、機電各專業（消防、暖通等）根據各專業的施工要求，對鋼結構詳圖設計提前提出準確的要求。主要內容有構件分段分節要求、節點及剖口形式、連接板件及接駁器、預留孔及螺栓孔等。

3.3 BIM模型設計演示

本工程設計院采用BIM 技術進行總體設計建模，鋼結構專業單位利用設計單位提供的模型進行屋頂鋼結構連廊的深化設計，并進行施工方案的虛擬建造；利用三維展示直接展現鋼結構安裝過程，有利于施工方案的優化與安全措施的制定。

4 鋼結構施工流程

本工程按照自兩側向中間的總體安裝流程進行施工。具體流程如下：

1）首先安裝塔冠兩側豎向桁架，由于豎向桁架頂端將會安裝橫向桁架，必須嚴格控制好安裝垂直度。

2）安裝3 組胎架，胎架之間增設系桿及支撐確保胎架在施工荷載下的穩定。

3）由北向南，依次安裝橫向桁架下弦桿及其平面內其他桿件。

4）安裝橫向桁架的豎腹桿。

5）由南向北，依次安裝橫向桁架的上弦桿及其平面內其他桿件。

6）安裝塔冠頂部桿件。

7）胎架卸載及拆除、樓承板安裝、鋼結構安裝完成。

5 鋼結構的遠程監控

5.1 組織分工

為了順利、圓滿地實現鋼結構的遠程監控。業主單位聘請第三方專業單位（北京瑞騰通軟科技有限公司）采用鋼結構三維過程管控系統對鋼結構的應力變形進行監測，實現了遠程監控。監測過程中的數據會上傳BIM 平臺，若有預警情況會立即報業主單位、監理單位、設計單位、施工總承包單位。

5.2 鋼結構的變形監測

為確保鋼結構安裝過程的安全和質量，項目部在采用應力應變實時變形監測技術的基礎上增加人工測量，共同對鋼結構的變形進行監測。在鋼結構桁架主要受力點安裝應力應變片，并與數據監測器連接，通過網絡傳輸到BIM 平臺，項目業主、監理及總包方可實時動態監測，隨時掌握現場鋼結構變形情況。基于應力應變實時變形監測技術，項目部安排專業測量人員對變形數據進行人工測量，人工測量數據與設備檢測數據互相進行驗證，確保數據的準確性，從而做到發生變形時能及時采取應急措施，確保鋼結構安全可靠。

應力監測主要有以下3 個要點：

1）主桁架的擾度，測量點為桁架分段處；

2）大屋面型鋼梁的撓度，測量點為鋼梁分段處；

3）側向桁架（格構柱）鋼梁的位移，測量點為鋼柱頂端。

5.3 監測數據的傳輸與分析

5.3.1 鋼結構應變數據采集

鋼結構表面應變計主要布置在塔冠2 軸、1/2 軸、3 軸桁架的豎向柱與桁架上，共計42 個，編號分別為YB01～YB42；其中YB05、YB06 應變計安裝在鋼結構腹板兩側，其余應變計均安裝在上下翼緣。

5.3.2 鋼結構變形數據采集

鋼結構變形數據采集及分析的對象主要針對水平桁架，擬布置9 個沉降水準儀、1 個基準點。在編號2、1/2、3 三榀桁架布置9 個變形數據采集點，位置分別為BX01～BX03、BX04～BX06、BX07～BX09，基準點只有中間一榀（1/2 軸）布置BXZ。

5.3.3 鋼結構變形數據分析

若變形數據超過控制范圍值，模型中會出現紅色預警，施工單位可根據預警位置進行調控。施工過程中的安全措施：除了對構件進行變形監測以外，總承包部采用BIM 5D 平臺進行安全質量管控，做到安全質量全員參與管理，增強所有施工人員的責任心，項目領導也能更為直觀地了解到施工過程中出現的具體問題，以便更好地對項目進行管理。

6 結語

在房建項目施工中，尤其是寫字樓等高層建筑施工中，常會遇到鋼結構施工的情況。本文從實際案例出發，闡述了鋼結構施工的設計深化、構件安裝、信息化測量監測等方面的內容，并對施工經驗的不足之處進行總結，希望本文能對今后類似工程有所幫助。