鋼管混凝土外框-鋼支撐筒體桁架體系安裝研究

王志強，尹華松，郭 斌

（中鐵三局集團建筑安裝工程有限公司，山西太原 030000）

0 引言

近年來，隨著建筑業的高速發展，高層建筑快速崛起。在高層建筑中，通常會設有若干道伸臂桁架[1-6]。伸臂桁架具有尺寸大、節點構造復雜、內外筒間沉降壓縮變形值存在差異等特點。因此，伸臂桁架的安裝難度較大[7]。

鋼管混凝土外框-鋼支撐筒體結構鋼柱上設有大量的支撐牛腿，具有構件復雜、制作安裝精度要求遠遠高于一般高層建筑等特點[8-9]。因此，亟須一種安裝精度高、施工效率高的筒體桁架體系安裝施工方法，以此來保證鋼管混凝土外框-鋼支撐筒體結構體系的制作、安裝精度問題[10-12]。

本文以新疆寶能城二期二標段公寓、酒店、商業主體工程實際背景為依托，對傳統筒體桁架體系制作、安裝施工存在的諸多問題進行技術創新，采用桁架廠內預拼裝技術、鋼管柱附牛腿桁架安裝支架體系、桁架單元式整體吊裝安裝技術、伸臂桁架腹桿后裝技術、無線監測技術等。形成了一整套“鋼管混凝土外框-鋼支撐筒體桁架體系安裝技術”。

1 工程概況

新疆寶能城二期二標段公寓、酒店、商業主體工程位于烏魯木齊市經濟開發區玄武湖路666號，北臨萬壽山街，東臨衛星路，南臨南站前路。寶能城二標段2-02#服務型公寓17.15萬m2（地下0.98萬m2、地上16.17萬m2），2-03#商業樓16.12萬m2（地下2.01萬m2、地上14.11萬m2）。塔樓施工階段，先進行核心筒部位鋼柱、鋼梁安裝，待核心筒鋼結構全部校正完畢，并焊接完成形成穩定的框架后再施工外框架部位鋼結構。核心筒鋼結構與外框鋼結構施工層差不超過3層，且現場防腐應及時與安裝作業同步。各層樓承板、二次結構、ALC輕質隔墻板等適時插入，由下至上逐層組織施工。

2 技術原理

根據工程所出現的問題，翻閱相關文獻提出了鋼管混凝土外框-鋼支撐筒體桁架體系安裝技術，主要包括：桁架廠內預拼裝采用復雜節點卡具定位預拼裝胎架，鋼管混凝土柱牛腿連接的快速裝拆抱箍柱臨時支架體系，鋼柱附牛腿桁架安裝支架體系，桁架單元式整體吊裝安裝技術（設計位置輔助專向與臨時固定調整裝置、桁架節點單側可調式后緊固連接技術），桁架安裝定型化操作架采用抱箍固定于鋼管柱技術，水平桿精確安裝技術采用固定于鋼管柱臨時定位調整裝置，伸臂桁架腹桿后裝技術采用固定于鋼柱與水平桿操作平臺，無線監測技術采用多維度機器人監控桁架合龍時機精確確定。鋼管混凝土外框-鋼支撐筒體桁架層斷面結構如圖1所示、多維度機器人監控如圖2所示。

圖1 鋼管混凝土外框-鋼支撐筒體桁架層斷面結構

圖2 多維度機器人監控

3 工藝流程與操作要點

3.1 工藝流程

鋼管混凝土外框-鋼支撐筒體桁架體系安裝施工工藝流程如圖3所示。

圖3 鋼管混凝土外框-鋼支撐筒體桁架體系安裝施工工藝流程

3.2 操作要點

3.2.1 鋼管混凝土外框施工

（1）在方鋼管柱內設有加勁板，柱在與梁翼緣對應位置設置的內隔板，內隔板四角應設透氣孔，孔徑為25mm，水平隔板下方柱身上應留置20mm透氣孔。

（2）利用內爬式布料機，采取串筒澆筑自密實混凝土輔助機械振搗的方法進行施工。對加勁板處混凝土加強振搗，保證混凝土的密實度。

（3）鋼管柱澆筑頂部時離柱子頂部下料50cm處停止澆筑，后續留置毛面、剔鑿浮漿在進行焊接上一節鋼柱和混凝土澆筑[13]。

（4）當留施工縫時，每次澆筑混凝土前應先澆一層厚度50～100mm的與混凝土強度等級相同的水泥砂漿。

（5）在鋼管內澆注混凝土，應切實采取措施，保證混凝土的密實度和強度。

3.2.2 預埋件安裝

（1）在混凝土澆筑前應再次復核埋件位置，復核無誤后方可進行混凝土澆筑。

（2）安裝完成后經檢驗合格后，在錨栓絲扣表面涂黃油保護，并用油紙包裹好，防止澆筑混凝土過程中污染和碰傷螺紋。

3.2.3 鋼柱安裝

根據鋼構件的重量及吊點設置情況，準備足夠不同長度、不同規格的鋼絲繩和卡環，并準備好倒鏈、爬梯、工具包等機具，在柱身上綁好爬梯，并焊接好安全環，確保鋼柱安裝質量及安全。

3.2.4 鋼梁安裝

（1）次梁與小梁的吊裝采用串吊來減少吊次，加快安裝速度[14]。

（2）型鋼梁采用鋼絲繩捆扎時須采用護角器作保護以防止鋼絲繩割傷。

（3）鋼梁安裝前應對鋼柱上的連接件或混凝土核心筒壁上的埋件進行預檢。

（4）鋼梁起吊前，在沿鋼梁通常梁面安裝扶手桿及安全繩，將腹板的連接板用兩顆普通螺栓連接在腹板相應的位置，并與梁齊平不能伸出梁端[15-16]。

（5）就位時嚴禁與已安裝好的鋼柱發生碰撞。鋼梁安裝就位如圖4所示。

圖4 鋼梁安裝就位

3.2.5 鋼結構焊接

（1）H型鋼與H型鋼栓焊對接，焊接結束，待翼緣板焊縫冷卻之后，再對腹板高強螺栓進行終擰，焊接過程采用多層多道焊。H型鋼栓焊連接坡口形式如圖5所示。

圖5 H型鋼栓焊連接坡口形式

（2）箱型、矩形柱梁對接。根據工程結構特點，焊接時采取組合式焊接方式，焊接過程中要始終進行結構標高、水平度、垂直度的監控[17-19]。

3.2.6 高強螺栓安裝

（1）對每一接頭，采用臨時螺栓沖釘定位，嚴禁把高強螺栓作為臨時螺栓使用。

（2）嚴禁強行穿入螺栓，若不能自由穿入，可用絞刀進行修整。

（3）螺栓孔連接面應平整，不得有污物及不需要的涂料，摩擦面上不允許存在鋼材卷曲變形及凹陷變形等現象，要考慮摩擦面的處理及污染保護。

（4）高強螺栓的緊固。

①扭剪型高強螺栓施工。

施工扭矩值和檢查扭矩值的確定。初擰：初擰扭矩值應在400～600N·m（根據復驗所得數據計算）。終擰：扭剪型終擰以擰掉螺栓尾部的梅花頭為準。

②大六角高強螺栓施工。

初擰：初擰扭矩值應在200～300N·m（一般使連接板縫密貼為準）。初擰檢查：用敲擊法，即用小錘敲擊逐個檢查，防止螺栓漏擰。劃線：初擰后對螺栓逐個進行劃線。終擰：用專用扳手使螺母再旋轉一個額定角度，緊固順序同初擰。

4 優勢及特點

（1）鋼支撐筒體桁架采用桁架廠內預拼裝技術，利用復雜節點卡具定位預拼裝胎架，有效提高鋼支撐筒體桁架的廠內拼裝效率。

（2）本研究采用鋼管柱附牛腿桁架安裝支架體系，現場鋼支撐筒體桁架安裝充分利用鋼管柱牛腿支架輔助安裝。

（3）本研究采用桁架單元式整體吊裝安裝技術，在設計位置輔助專向并設置臨時固定調整裝置，桁架節點單側可調式后緊固連接，有效保證桁架單元式整體吊裝的安全、高效。

（4）本研究采用伸臂桁架腹桿后裝技術，利用固定于鋼柱與水平桿的操作平臺，保證伸臂桁架腹桿安裝質量。

（5）本研究采用無線監測技術，通過多維度機器人監控鋼支撐筒體桁架，確定合攏時機，保證鋼支撐筒體桁架的精確安裝。

5 結語

本文結合新疆寶能城二期二標段公寓、酒店、商業主體工程，提出的鋼管混凝土外框-鋼支撐筒體桁架體系安裝施工技術，有效保證了鋼支撐筒體桁架的安裝施工質量，提高了鋼管混凝土柱及鋼支撐筒體桁架施工效率，降低了鋼支撐筒體桁架安裝風險，提高了桁架安裝精度。本技術能充分發揮技術應用優勢，對類似工程具有很好的推廣應用前景。