大跨度钢结构施工技术的实例分析

　　摘要：随着建筑业的蓬勃发展，钢结构逐步地向美观、新颖、独特的方向发展，跨度也越来越大，外形也由单一的平面规则形状向复杂的三维空间造型迈进。本文主要结合实例探讨了大跨度钢结构的施工技术。

　　关键词：大跨度钢结构,施工技术,质量控制

　　一、连廊钢结构工程概况

　　某高层双塔楼由两层300T大型钢结构连廊连接，在施工过程中面临较大的挑战。文章基于此展开论述。

　　(一)连廊的吊装概述

　　连廊钢结构采用在地面整体组装，液压同步提升到位，空中对接落位的工艺进行安装。该工艺避免了钢连廊高空焊接对口，最大程度地保证了施工安全、质量。

　　本工程使用液压提升器进行整体吊装，配置的单台提升器额定提升能力为60吨、集群作业提升能力最大800吨。单个钢结构连廊拼装完成后总重量约300吨，钢结构预拼装作业面置于三层楼面上，所以对三层楼面和H轴一N轴区域的地下室顶地面的下层结构进行加固，同时对液压提升器牛腿也采取相应的加固措施。

　　(二)连廊的结构形式概述

　　本工程设计两个钢结构连廊，分上下布置，平面型式一样。下部钢结构连廊位于16F，标高51.57米;上部钢结构连廊位于26F，标高84.7米;单个钢结构连廊尺寸为38.5米(L)×30.8米(W)，重量约为300吨。

　　连廊主结构为双向正交的钢桁架结构。其中，在A、C、F、H轴线上设计有共四榀纵向主桁架(GHJ1、GHJ2各两榀)，每榀主桁架两端分别与两侧主楼劲性钢骨柱连接;在⑨ 、⑩、(11)轴线上设计有共九榀次桁架(GHJ4六榀、GHJ5三榀)，分别沿三条轴线将四榀主桁架连为一个整体。

　　GHJ1主桁架为箱型杆件组成的双层平面桁架，垂直于地面，上下弦杆中心距为9.9米，重量约62吨;次桁架为H型钢杆件组成的单层平面桁架，垂直于地面，上下弦杆中心距为3.3米，GHJ2单件重量约25吨，GHJ4、5单件重量约l3吨。桁架的结构形式如图1所示：

 

　　连廊结构由横桁架、纵桁架组成双向桁架结构，位于8轴一l2轴间。A、H轴的GHJ1为双层结构，C、F轴的GHJ2为单层结构。

　　二、 连廊钢结构的预拼装

　　连廊钢结构拼装场地在连廊安装位置正下面的三层楼面上进行，采取工厂加工制作与预拼装控制、起拱控制、温度影响控制、焊接收缩影响控制、地面拼装控制和高空对接控制的综合控制技术，最终完成整个平台式钢桁架的拼装。

　　施工总流程为：工厂整体加工制作 厂内预拼装并分段出厂 现场地面拼装 液压整体提升 高空对接固定。

　　(一)主桁架GHJ1的制作分段

　　第一，结合深化设计要求及起重机械的吊装能力确定分段单元长度。

　　第二，按便于运输和经济安全的原则，确定分段单元长度。主桁架GHJ1重量约为62吨多，长度约30m，主桁架分为4段制作，现场使用7150型150吨履带吊进行卸车和预拼装。详细分段示意图如图2、图3所示：

 

　　主桁架分为1、2、3、4、个标准件，分解后如下所示：

　　以上单根构件分段制作完毕后进行车间预拼装，拼装验收完毕后对各个组对的构件进行先后顺序重新编号后，再进行拆除。构件进场后，严格按照车间预拼装的编号顺序进行现场预拼装。

　　(二)现场预拼装机械的部署

　　连廊钢结构预拼装计划使用一台7150型150T履带吊在H—N轴线/8-12轴区域进行卸车和吊装，对于单根较轻的构件，使用塔吊进行辅助吊装到位(三层楼面相应预拼装位置)。

　　(三)连廊预拼装胎架的布置

　　钢结构连廊预拼装在3层楼面上进行，胎架需要在现场制作组装，预拼装胎架柱和连梁的材料均采用H400X200X8Xl3热轧型钢，胎架之间通过4套横向剪刀支撑分5行分别拉结固定，剪刀撑材料为LI25X80XIO。三层楼面标高+8.670m，胎架项到楼面距离为1米，胎架横梁搁置在胎架柱上，采用现场焊接连接。两侧边胎架离8轴线和12轴线的距离均为2.7米，支撑于主梁上。

　　胎架柱设置在纵横轴线交接处(3层混凝土柱柱顶)，柱脚采用膨胀螺栓固定，柱脚长度600mm，同时根据实测楼面标高与胎架顶标高进行微调，保证胎架项面的平整度。

　　胎架柱共4O根，每根长度约700mm，共用料28m;胎架梁纵向共5件，每件38.5米，共用料l93m;累计使用H4OOX2OOX8Xl3热轧型钢约221米。每套支撑系统使用角钢LI25X80XlO角钢约120米，共4套拟使用480米;预埋件规格(一20x400x300)共4O件;胎架承受连廊整体荷载约3O0吨。由于胎架柱坐落于混凝土柱项上，对楼面荷载影响很小。

　　胎架上安装滑移轨道，滑移轨道位于9轴线和l1轴线上，通长设置，规格使用43公斤/米，长度38.5米，两根。每分段轨道对接时，对接口的上表面及两侧面应严格对齐，目测为零。(1)每条轨道的上表面及两侧面必须打磨光滑、平整，不允许有棱角或凹凸不平; (2)标高偏差控制在5mm以内(40米长轨道); (3)轨道水平偏差控制在3mm之内(40米长轨道); (4)滑移前轨道上表面涂抹黄油;(5)胎架整体布置.

　　(四)连廊预拼装步骤

 

　　三、钢结构连廊拼装安全措施

　　钢结构连廊拼装地下室顶板上进行，为了保证拼装安全，对混凝土结构进行楼面保护和加固措施。履带吊吊装位置地下室顶扳保护措施采用细沙填实，然后铺路基箱。钢连廊现场拼装区域设计恒荷载15.7kN/m2;活荷载20kN/m ，地下室用中219X10的钢管支撑加固。

　　四、钢结构连廊整体吊装施工技术

　　(一)连廊结构整体提升策划

　　第一，施工风险。连廊结构安装高度较高，顶层安装高度达84.57米(26层)，底层安装高度达5 1.57米(16层)，且自重较大，杆件众多。若采用分件高空散装，不但高空组装、焊接工作量巨大，而且存在较大的进度、质量、安全风险。

　　第二，连廊结构整体提升方案优化。将连廊结构在地面拼装成整体后，利用“超大型液压同步提升技术”同步提升到位，大大降低安装施工难度，于质量、安全和工期等均有利。提升上吊点的设置依靠主楼框架柱，在A、C、F、H轴框架边柱吊点(牛腿)放置液压提升器。

　　(二)钢结构连廊整体吊装施工技术

　　(1)钢结构连廊在安装位置正下方的拼装支撑胎架上拼装成整体。

　　(2)分别利用主楼框架柱上设置提升上吊点，在吊点上安装液压同步提升系统设备。

　　(3)液压提升设备与上层连廊对应下吊点连接(下吊点位于GHJl、GHJ2连廊下弦杆下方，设备调试、试提升)。

　　(4)GL钢梁(H12o0x25Oxl6x25)放置在GHJ2的上弦杆上，连同GHJ一起提升。

　　(5)上层钢连廊提升正常，开始正式提升。

　　(6)由于GL相对与GHJ的位置偏下，所以先把钢连廊整体提升，使其高度超过设计标高约6.6m，GL至安装高度，微调各提升点，使GL精确定位，与楼体预留段端头焊接固定。

　　(7)提升器下降钢连廊，直至设计标高附近，微调各提升点，使上层钢连廊桁架至设计标高。

　　(8)上层钢连廊桁架结构与己安装好的连廊端头连接，使其成为一整体，即上层钢连廊结构安装就位。

　　(9)提升器钢绞线卸载，液压提升系统下降钢绞线(含下吊点)至下层钢连廊的下弦杆下部并安装好。

　　(10)提升系统调试、试提升下层钢连廊，相同上述步骤，完成下层钢连廊的液压提升安装。

　　(11)下层钢连廊提升到位安装完毕，提升系统设备卸载、拆除，完成上下层两座钢连廊的提升安装。

　　五、结语

　　(一)焊接变形与焊接应力的控制措施

　　(1)要求提高构件制作精度。

　　(2)在保证焊透的前提下采用小角度、窄间隙焊接坡口，以减少收缩量。

　　(3)尽量扩大加工厂拼装块，减少现场拼装接口的数量。

　　(4)采用小热输入量、小焊道、多道多层焊接方法以减少收缩量。

　　(5)主桁架之间的焊接坚持“单杆双焊，双杆单焊”的原则，采用桁架两侧同时对称焊接。

　　(6)桁架的焊接：先焊受力大的杆件再焊受力小的杆件，先焊受拉杆件再焊受压杆件，先焊焊缝少的部位再焊焊缝多的部位。

　　(7)以对称焊口为基准，从控制应力应变为准则，详细制定焊接顺序，严禁将连接焊口布置在杆件应力集中的地方。

　　(8)焊接时应根据杆件的对称布置的特点，选好自由端，避免焊接误差的积累。

　　(二)连廊施工方案优化是控制目标实现的保证

　　(1)钢结构连廊整地面整体拼装作业，对土建专业施工影响小。

　　(2)钢结构连廊整体拼装、焊接及油漆等工作地面进行，将高空作业量降至最小，施工效率高，质量、进度容易控制。

　　(3)液压提升设备、设施体积、重量较小，安装、拆除方便，提升平台等临时结构利用主楼砼框架设置，降低工程成本。

　　(4)高空大跨度钢结构连廊整体吊装施工方案优化，采取钢结构连廊拼装支撑胎架及钢结构连廊在加工厂制作、预拼、校正一体化，保证了拼装质量、施工安全、进度受控。

《大跨度钢结构施工技术的实例分析》

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