大跨扭轉(zhuǎn)異型曲面鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工技術(shù)

韓竣崶 趙赫 張淇皓

中建二局土木工程有限公司 北京 100000

建筑領(lǐng)域中復(fù)雜形狀的建筑設(shè)計(jì)理念及創(chuàng)意思維呈多樣化發(fā)展，國(guó)內(nèi)外愈發(fā)成熟的鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工技術(shù)逐漸成為復(fù)雜形狀建筑最可靠的實(shí)現(xiàn)手段，因此對(duì)復(fù)雜形狀鋼結(jié)構(gòu)安裝綜合施工技術(shù)的需求日益明顯。本文以我司承建的某大跨扭轉(zhuǎn)曲面鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工為例，對(duì)該類型復(fù)雜形狀大跨度鋼結(jié)構(gòu)的吊裝施工技術(shù)、施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)與分享。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目總體概況

項(xiàng)目位于安徽省滁州市，總建筑面積為14．26 萬m2，其中展覽展示中心單體結(jié)構(gòu)類型為框架剪力墻+鋼結(jié)構(gòu)，其頂棚為大跨度扭轉(zhuǎn)曲面鋼結(jié)構(gòu)（建筑效果見圖1），單體建筑面積1．84 萬m2，地上6 層，地下1 層，建筑類別為一類高層公共建筑，使用功能為大型展廳。

1.2 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概況

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為50 年，結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，主體結(jié)構(gòu)外罩扭曲面開孔鋁板。鋼結(jié)構(gòu)梁跨度最大44m，吊裝單個(gè)構(gòu)件最重20t。鋼結(jié)構(gòu)總體量1030t，吊裝最大高度42m，結(jié)構(gòu)模型見圖1。

2 主要吊裝方案選擇

本工程鋼結(jié)構(gòu)主構(gòu)件跨度大、重量大、高度高，結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件，選擇主要吊裝方案如下：

鋼柱采用120t 汽車吊吊裝、鋼梁采用400t 履帶吊吊裝。次結(jié)構(gòu)均采用塔吊吊裝。現(xiàn)場(chǎng)配備一臺(tái)50t 汽車吊輔助吊裝、構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)卸車。鋼柱安裝采用胎架上整體拼裝，整體吊裝的安裝方法。

2.1 鋼柱吊裝

鋼柱吊裝完成后要及時(shí)進(jìn)行測(cè)量、校正和焊接，校正后及時(shí)于柱頂設(shè)置臨時(shí)支撐體系，采用正反絲拉緊裝置（圖2 所示）對(duì)鋼柱進(jìn)行臨時(shí)固定和有效的調(diào)整，形成臨時(shí)框架保證鋼柱整體穩(wěn)定性。

在拼裝場(chǎng)地上布置好胎架，胎架上拼裝鋼柱，根據(jù)鋼柱長(zhǎng)度40m，重量15．3t，作業(yè)半徑14m。選用120t 汽車吊：作業(yè)半徑14m，主臂長(zhǎng)度44．5m，額定吊重16．8t，吊機(jī)負(fù)荷率91%，滿足吊裝要求。

吊裝時(shí)，選用一臺(tái)50t 汽車吊予以協(xié)助吊裝。

2.2 鋼梁吊裝

在拼裝場(chǎng)地上布置好胎架，在胎架上拼裝鋼梁，根據(jù)最長(zhǎng)鋼梁長(zhǎng)度44m，最大重量16．8t，總吊重19．8t，配合3t 重扁擔(dān)輔助的吊裝方式。選用400t 履帶吊進(jìn)行大跨鋼梁吊裝作業(yè)。履帶吊作業(yè)半徑44m，主臂長(zhǎng)度98m，額定吊重22．3t，吊機(jī)負(fù)荷率88．8%，滿足吊裝要求。采用扁擔(dān)輔助吊裝大跨度梁示意詳見圖3 所示：

3 施工工藝流程及控制要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

構(gòu)件加工制作→防腐涂料→構(gòu)件運(yùn)輸→測(cè)量放線→預(yù)埋件安裝→主構(gòu)件拼裝→主構(gòu)件吊裝→定位螺栓安裝→主構(gòu)件焊接→次構(gòu)件吊裝→次結(jié)構(gòu)焊接→焊縫油漆修補(bǔ)→防火涂料→驗(yàn)收

3.2 測(cè)量控制要點(diǎn)

（1）測(cè)量方案選擇。測(cè)量施工前，計(jì)算出每個(gè)構(gòu)件的控制點(diǎn)位坐標(biāo)，模擬進(jìn)行構(gòu)件安裝及構(gòu)件控制點(diǎn)位的測(cè)量。采用激光鉛直儀測(cè)量鋼柱垂直度，用全站儀測(cè)量軸線、標(biāo)高，利用激光垂準(zhǔn)儀投測(cè)點(diǎn)位，用全站儀進(jìn)行投點(diǎn)的閉合測(cè)量和數(shù)據(jù)平差計(jì)算確定測(cè)量平臺(tái)上的基準(zhǔn)點(diǎn)。

（2）控制點(diǎn)的向上引測(cè)。樓板混凝土澆筑完成且具有強(qiáng)度后，再次放樣激光控制點(diǎn)并進(jìn)行多邊形閉合復(fù)測(cè)，調(diào)整點(diǎn)位誤差，打上陽沖眼十字中心點(diǎn)標(biāo)示。

上部樓層平面軸線控制點(diǎn)的引測(cè)，首次在首層混凝土樓面激光控制點(diǎn)上架設(shè)激光鉛直儀，垂直向上投遞平面軸線控制點(diǎn)，以后每隔50m 中轉(zhuǎn)一次激光控制點(diǎn)。為提高激光點(diǎn)位捕捉的精度，減少分段引測(cè)誤差的積累，制作激光捕捉靶。

3.3 構(gòu)件吊裝步驟

吊裝流程：鋼柱拼裝、吊裝→鋼梁拼裝、吊裝→連系梁吊裝→柱間剪刀撐吊裝→銷軸安裝。

第一步：吊裝單元南、北側(cè)第一、二鋼柱吊裝，第一、二根主梁吊裝，梁柱節(jié)點(diǎn)銷軸安裝。

第二步：吊裝單元連系梁、單元柱間剪刀撐吊裝（圖4 所示）。

第三步：完成第一個(gè)吊裝單元，然后逐步推進(jìn)，完成整體鋼結(jié)構(gòu)的吊裝（圖5 所示）。

3.4 焊接控制要點(diǎn)

（1）主構(gòu)件焊接順序。

表1 主構(gòu)件焊接順序表

（2）鋼結(jié)構(gòu)安裝就位校正完成后，正式焊接施工前，應(yīng)對(duì)焊接接頭進(jìn)行定位焊接。

（3）鋼結(jié)構(gòu)焊接完成后，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行焊縫質(zhì)量檢查、焊縫焊腳尺寸偏差檢查、焊縫的無傷檢測(cè)，對(duì)有問題的焊縫及時(shí)進(jìn)行返修。

4 結(jié)語

大跨扭轉(zhuǎn)異型鋼結(jié)構(gòu)類型的復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)工程，需根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概況、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件、施工成本、安全質(zhì)量等各方面因素綜合選定吊裝方案。將吊裝施工分解為吊裝作業(yè)平面布置、測(cè)量定位、預(yù)埋件安裝、吊裝步驟、焊接等幾個(gè)重要控制組成，分別進(jìn)行論證及方案選取。本文對(duì)大跨扭轉(zhuǎn)異型曲面鋼結(jié)構(gòu)吊裝技術(shù)進(jìn)行了技術(shù)性總結(jié)，在以下方面取得創(chuàng)新應(yīng)用：

（1）通過巧妙合理地應(yīng)用正反絲頂緊設(shè)備，實(shí)現(xiàn)鋼柱臨時(shí)固定和有效的調(diào)整，且在形成框架后，能反復(fù)利用。

（2）利用扁擔(dān)梁、鋼絲繩和吊點(diǎn)的合理設(shè)置，減少鋼梁豎直和側(cè)向的變形量，有效的保證鋼梁的剛度。