趣店集團(tuán)新總部主樓鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

巫明杰

(江蘇滬寧鋼機(jī)股份有限公司,江蘇 宜興 214231)

0 引言

隨著社會(huì)的發(fā)展,越來越多的具有大規(guī)模、多單體、整體地下室、復(fù)雜受力體系的鋼結(jié)構(gòu)建筑應(yīng)運(yùn)而生。本文依托趣店集團(tuán)新總部項(xiàng)目,來研究這種復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)的施工。

1 工程概況

趣店科技金融創(chuàng)新園區(qū)位于廈門市同安區(qū),主要由三棟樓組成,是趣店集團(tuán)未來的總部。本項(xiàng)目用地紅線范圍300 m×200 m,紅線范圍內(nèi)都設(shè)有地下室,其中1號(hào)樓范圍內(nèi)地下2層,其余部位地下1層。

此次施工范圍為1號(hào)樓及其裙樓內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)。1號(hào)樓地下2層、地上9層,總高45.25 m,呈“回”字形布置,外側(cè)尺寸139.2 m,內(nèi)側(cè)尺寸84 m。

本項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)最大跨度50.4 m,用鋼量約19 500 t,最大板厚100 mm,最高材質(zhì)Q460GJC。園區(qū)整體三維軸側(cè)圖見圖1。

1號(hào)樓主樓主要由核心筒(8個(gè))、樓層梁(2層—7層)、水平桁架(8層—9層)、巨型拱(7層—9層)及吊柱(2層—8層)組成。

核心筒共8個(gè),單筒平面尺寸9.6 m×12.6 m,筒內(nèi)有十字型、H型和L異型鋼骨柱,材質(zhì)Q460GJC,最大板厚100 mm。核心筒鋼骨示意圖見圖2。

核心筒之間上部設(shè)巨型拱相連,拱最大長(zhǎng)度57 m,最大斷面規(guī)格□1 000×80×80×100,材質(zhì)Q460GJC。拱跨越3層結(jié)構(gòu),中部及上部設(shè)拉梁和水平桁架、下部設(shè)拉索,形成自平衡體系。巨型拱示意圖見圖3。

2層—7層為樓層鋼梁結(jié)構(gòu),上下層鋼梁通過吊柱相連,組成懸吊受力體系,吊柱直徑150 mm～325 mm,從上往下逐層遞減,材質(zhì)Q460GJC。鋼梁和吊柱立面示意圖見圖4。

2 施工重難點(diǎn)分析

1)地下室范圍大,鋼結(jié)構(gòu)吊裝困難。上部結(jié)構(gòu)施工時(shí),下部及周邊地下室已經(jīng)施工完成,上部結(jié)構(gòu)變成一座“孤島”,給鋼結(jié)構(gòu)的運(yùn)輸和吊裝帶來了巨大的難度,需在地下室頂板上設(shè)置加固通道,加固點(diǎn)多,加固難度大。

2)結(jié)構(gòu)體系復(fù)雜,安裝難度大。主體采用上部巨型拱+下部懸吊結(jié)構(gòu)體系,主受力構(gòu)件為核心筒頂部的巨型拱。因此安裝時(shí)要上部巨型拱先成體系,下部樓層梁后成體系。

3)結(jié)構(gòu)跨度大,變形控制是重點(diǎn)。巨型拱最大跨度50.4 m,水平桁架最大懸挑12.8 m,且安裝過程中巨型拱未成體系,因此變形控制是施工重點(diǎn)和難點(diǎn)。

4)節(jié)點(diǎn)復(fù)雜、重量大。巨型拱桁架區(qū)和核心筒節(jié)點(diǎn)復(fù)雜,節(jié)點(diǎn)質(zhì)量約20 t～29 t,吊裝和安裝定位難度大,小型吊車無法完成作業(yè)。

5)工期壓力大。含地下室在內(nèi),主樓總工期只有約11個(gè)月,其中地上結(jié)構(gòu)施工工期只有7個(gè)月,工期壓力非常大,因此選用何種施工方案最節(jié)約工期也是本工程的重點(diǎn)。

3 現(xiàn)場(chǎng)施工方案

3.1 總體施工部署

地下階段施工部署:采用現(xiàn)場(chǎng)既有塔吊和2臺(tái)50 t汽車吊相結(jié)合的方案吊裝地下室鋼骨。以現(xiàn)場(chǎng)既有塔吊為主,塔吊覆蓋范圍以外的構(gòu)件用汽車吊下到基坑內(nèi)就近吊裝,盡量避免汽車吊下到基坑內(nèi)作業(yè),減少鋼結(jié)構(gòu)和土建施工交叉,降低施工難度(見圖5)。

地上階段施工部署:采用2臺(tái)260 t履帶吊、2臺(tái)300 t履帶吊及現(xiàn)場(chǎng)既有塔吊配合吊裝主體結(jié)構(gòu);先施工主樓,主樓施工完成以后再施工裙房。履帶吊通過加固通道在地下室頂板上作業(yè)(見圖6)。

平面施工分區(qū):平面上以核心筒為界,分為8個(gè)施工分區(qū),8個(gè)分區(qū)同步施工。

立面施工順序如下:1)地下結(jié)構(gòu)吊裝;2)設(shè)置地下室頂板加固通道回頂支撐;3)設(shè)置臨時(shí)支撐,從下往上逐層安裝2層—7層鋼梁及吊柱;4)設(shè)置臨時(shí)支撐,安裝巨型拱、水平桁架及斜拉桿;5)施工拉索,然后從下往上拆除臨時(shí)支撐,結(jié)構(gòu)從施工狀態(tài)轉(zhuǎn)入設(shè)計(jì)狀態(tài)。

3.2 履帶吊加固通道設(shè)計(jì)

南北履帶吊可行走在回填通道上,東西側(cè)履帶吊需上地下室頂板。

履帶吊加固通道分別在裙房影響區(qū)和非裙房影響區(qū)。非裙房影響區(qū)加固通道可直接設(shè)于地下室頂板上。裙房影響區(qū)有超出地下室頂板的混凝土柱筋,加固通道需水平避開或者抬高避開鋼筋。兩種情況吊車通道加固方案如下。

非裙房影響區(qū):鋼支撐優(yōu)先設(shè)于混凝土柱頂,然后在鋼支撐上橫向鋪路基箱,最后在橫向路基箱上再鋪一層縱向路基箱;如鋼支撐不在混凝土柱的位置,則設(shè)于混凝土主梁上,主梁底設(shè)置回頂支撐。

裙房影響區(qū):裙房影響區(qū)內(nèi)混凝土柱頂鋼骨柱及甩筋超出地下室頂板約1 m,影響加固通道布置,因此加固通道的橫向路基箱需避開結(jié)構(gòu)柱,先在混凝土梁上設(shè)置橫向路基箱,然后在橫向路基箱上鋼墊塊,最后在鋼墊塊上鋪縱向路基箱,混凝土主梁底設(shè)置回頂支撐。加固通道做法見圖7。

混凝土區(qū)域內(nèi)回頂支撐為φ351×12圓管,洞口處路基箱下部為格構(gòu)式支撐。回頂支撐橫斷面2 m×2 m,弦桿規(guī)格φ325×10,腹桿規(guī)格φ180×8,支撐頂部用HW400×400做成“田”字形平臺(tái),支撐底部與大底板上的埋件相連。路基箱置于鋼平臺(tái)上時(shí),只需設(shè)置限位板,不必焊接(避免在此處產(chǎn)生彎矩,對(duì)支撐體系不利)[1]。

路基箱厚度0.74 m,寬度2 m,長(zhǎng)度8 m～18 m,采用HN700×300和20 mm厚鋼板拼制而成,材質(zhì)Q355B。加固通道現(xiàn)場(chǎng)見圖8。

3.3 典型構(gòu)件安裝工藝

3.3.1 鋼柱和鋼梁安裝工藝

鋼柱起吊前應(yīng)將登高爬梯、防墜器等掛設(shè)在鋼柱預(yù)定位置并綁扎牢固,起吊時(shí)確保根部不拖。利用柱頂臨時(shí)連接的螺栓孔作為吊點(diǎn)。起吊回轉(zhuǎn)過程中應(yīng)注意避免同其他已吊好的構(gòu)件發(fā)生碰撞,吊索保持一定的有效高度。

鋼柱起吊就位后臨時(shí)固定,并初校垂直度,然后再松開吊鉤,進(jìn)行下一根鋼柱吊裝。

每個(gè)區(qū)域鋼柱安裝時(shí),應(yīng)及時(shí)安裝上柱頂?shù)目蚣芰?形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體系。

鋼梁安裝時(shí),在梁上翼緣設(shè)置定位卡板,起吊前,先將鋼梁腹板上的連接板用安裝螺栓固定在腹板上。對(duì)于采用雙剪板連接的鋼梁,安裝時(shí)先將梁兩端腹板同一側(cè)的連接板安裝在就位位置,而另一側(cè)的連接板則伸入至鋼梁內(nèi),以便高空安裝定位[2]。

3.3.2 吊柱安裝工藝

本項(xiàng)目為懸吊結(jié)構(gòu)體系,體系轉(zhuǎn)換以前,吊柱既不能受拉,也不能受壓。所以從下往上逐層安裝,且安裝過程中在吊柱兩側(cè)設(shè)置臨時(shí)支撐,確保吊柱不參與受力。每層吊柱安裝時(shí)需嚴(yán)格控制標(biāo)高,確保該層梁的標(biāo)高準(zhǔn)確[3]。吊柱安裝示意圖見圖9。

3.3.3 巨型拱拉索張拉施工工藝

巨型拱及水平桁架按照大節(jié)點(diǎn)和桿件拆分的原則,吊重和運(yùn)輸尺寸滿足要求時(shí)盡量將節(jié)點(diǎn)和桿件共同制作。巨型拱及水平桁架下部設(shè)置臨時(shí)支撐,然后履帶吊分段吊裝到設(shè)計(jì)位置。下部拉索根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的施工進(jìn)度配合安裝。拉索張拉和其他專業(yè)之間的配合詳見圖10。

3.4 鋼結(jié)構(gòu)卸載

卸載是結(jié)構(gòu)從施工狀態(tài)轉(zhuǎn)化到設(shè)計(jì)狀態(tài)的過程。鋼結(jié)構(gòu)安裝、焊接完成,并檢測(cè)合格后即可以開始卸載。本項(xiàng)目卸載依據(jù)“分區(qū)、分級(jí)、對(duì)稱、同步”的原則,平面上根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況結(jié)合計(jì)算分析,先卸載直邊分區(qū),然后卸載轉(zhuǎn)角分區(qū);立面上從下往上逐層卸載。

根據(jù)施工過程模擬,本工程臨時(shí)支撐的卸載和拆除分兩階段進(jìn)行。第一階段先卸載和拆除圖11深色點(diǎn)所示的64個(gè)支撐;第二階段卸載和拆除圖11所示淺色的40個(gè)支撐。卸載點(diǎn)布置見圖11。

卸載采用割胎架模板的方式進(jìn)行,每次割掉5 mm,直至結(jié)構(gòu)不再產(chǎn)生變形,再一次性拆除臨時(shí)支撐。卸載過程中需監(jiān)測(cè)變形[4]。

為確保卸載順利,過程中應(yīng)特別注意如下事項(xiàng):1)統(tǒng)一指揮,嚴(yán)格按照既定方案執(zhí)行,并確保各卸載點(diǎn)保持同步;2)熟悉各卸載點(diǎn)的理論變形情況,防止出現(xiàn)不必要的驚慌或過激反應(yīng);3)卸載前檢查臨時(shí)結(jié)構(gòu)和永久結(jié)構(gòu)之間的連接情況;4)卸載前及卸載過程中應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測(cè),并及時(shí)與理論結(jié)果進(jìn)行比對(duì)分析[5];5)做好安全交底和安全措施,并檢查所用設(shè)備及機(jī)具,確保其性能良好。

4 結(jié)語

趣店科技金融創(chuàng)新園主樓鋼結(jié)構(gòu)工程用鋼量大、構(gòu)件重量大、結(jié)構(gòu)體系復(fù)雜、工期緊、周圍有大面積地下室,制約施工。

針對(duì)諸多不利因素,采用履帶吊和塔吊配合吊裝施工,節(jié)約工期,其中履帶吊在加固通道上作業(yè);避免吊柱提前參與受力,所有吊柱位置都設(shè)置臨時(shí)支撐,待體系轉(zhuǎn)換完成以后再拆除。

趣店科技金融創(chuàng)新園主樓鋼結(jié)構(gòu)工程的成功施工,對(duì)類似項(xiàng)目有一定的借鑒意義。