超高層建筑空中挑鋼結構安裝技術探討

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【摘要】隨著我國建筑領域超高層建筑不斷涌現(xiàn)，鋼結構發(fā)展也十分迅速。在超高層建筑空中，通常會面臨因大跨度懸挑鋼結構外挑長度大、鋼梁等構件懸空布置的情況，鋼構件重量大且無任何支撐，所以對大跨懸挑鋼結構安全高效地進行安裝尤為重要。本文以實際案例對超高層建筑空中大跨懸挑鋼結構安裝技術進行了研究與探討。

【關鍵詞】超高層建筑；懸挑鋼結構；高精度安裝；安裝順序

沈陽寶能環(huán)球金融中心項目T2塔樓主體結構高度為308m，屬超高層建筑，在其203m高空位置，設有空中大堂，其為大跨懸挑鋼結構形式。在空中大跨懸挑鋼結構安裝施工中，除了大跨懸挑鋼梁安裝本身的施工工藝外，對懸挑鋼梁的安裝順序也做出了詳細的部署，同時對鋼梁安裝過程中的質量、安全加以嚴格把控，以保證空中大跨懸挑鋼梁整個安裝過程安全有序地進行。

1.工程概況

1.1總體概況

沈陽寶能項目T2塔樓總體建筑概況為：主體結構高度為地上308m，地下24.65m，塔樓地上層數(shù)為69層，地下層數(shù)為5層，總建筑面積約15.2萬m2。其中44層以下主要建筑功能為辦公，F(xiàn)46~49為空中大堂，50層以上主要建筑功能為酒店，其余為設備層。

1.2懸挑鋼結構概況

T2塔樓F49層以下外框結構形式為混凝土勁性柱+混凝土梁板，F(xiàn)50層及以上為混凝土勁性柱+鋼梁+鋼筋桁架樓承板結構體系。在203m高空（F46~49），設置懸挑酒店空中大堂，懸挑鋼梁為工字鋼，材質為Q345B，最大懸挑長度約為7.5m，懸挑鋼結構總重量約達220t，最大截面H2261×600×44×40[1]。圖1為F46~49層剖面圖。

2.懸挑鋼梁安裝施工工藝

2.1懸挑鋼梁安裝流程

懸挑鋼梁施工安裝流程：前期準備（測量放線→預埋埋件、構件進場驗收）→鋼梁配套夾板組拼→主鋼梁安裝及固定→次鋼梁安裝及固定→校正、焊接→焊縫檢測→分部工程驗收。

2.2懸挑鋼梁安裝布署

2.2.1預埋件預埋為保證空中大堂懸挑鋼梁的安裝精度，鋼梁端頭連接板后安裝。本工程鋼結構施工與土建施工使用同一控制網(wǎng)，鋼結構再測設細部軸線，控制預埋件安裝位置。首先根據(jù)下一樓層上的埋件軸線和標高控制線，在核心筒剪力墻鋼筋綁扎前，即把埋件初步就位，預埋件正式安裝時，要根據(jù)埋件初步就位的位置及時調整豎向或水平鋼筋的位置，保證預埋件不與鋼筋綁扎位置沖突?？罩写筇娩摻Y構埋件安裝就位固定后，由總包、監(jiān)理等單位測量復核，驗收合格后方可澆筑混凝土。

2.2.2懸挑鋼梁安裝步驟懸挑部分鋼梁待外框外架爬升后進行安裝：（1）在距離懸挑鋼梁牛腿中300mm以外設置掛籃吊點，吊點焊接于壓型板埋件上，尺寸為200mm×100mm×20mm，將安裝掛籃掛設在預設置吊點上，人員系掛安全帶及防墜器，下至掛籃內(nèi)。（2）將懸挑鋼梁吊裝就位，人員在掛籃內(nèi)進行雙夾板及高強螺栓的安裝（雙夾板預先安裝于懸挑鋼梁上一同吊裝）。（3）使用手拉葫蘆連接懸挑鋼梁及上層鋼梁牛腿，松鉤后使用5t手拉葫蘆校正坐標、標高后進行焊接作業(yè)。（4）進行次梁的安裝作業(yè)；依次進行47、48、49層懸挑鋼梁的吊裝作業(yè)。

2.2.3懸挑鋼梁安裝順序依次從南至北安裝懸挑鋼梁及次梁，角部懸挑鋼梁待兩側結構形成框架后進行安裝（在每兩層施工完成后，安裝造型曲線梁）。以46層為例，懸挑鋼梁安裝順序如下：安裝南側懸挑鋼梁→安裝懸挑鋼梁間次梁及東側靠南側懸挑鋼梁→安裝東南側次梁（除角部外）形成框架→安裝角部懸挑鋼梁形成框架→安裝完成角部鋼梁依次向北側安裝→依次由南向北安裝，最后安裝角部鋼梁。如圖2所示。

2.2.4懸挑鋼梁測量校正（1）鋼梁測量控制主要通過鋼柱吊裝后，鋼梁牛腿的定位，通過全站儀測出牛腿三維坐標、控制坐標及標高值。先在已完成的樓板上，根據(jù)柱軸線放出鋼梁的軸線，再利用水準儀復測鋼梁標高；利用混凝土柱軸線及鋼梁牛腿軸線，使用紅外線水平儀放線的方法復測水平坐標；對于局部尺寸偏差過大的鋼梁，要用千斤頂或頂緊合攏或松開柱梁連接部位的高強螺栓來調校；對于整體偏差，可用鋼絲纜風繩進行調校。（2）梁的水平度校正在樓層內(nèi)設置水準儀引用結構標高線進行測量。同一根梁兩側的水平度，根據(jù)規(guī)范要求，保證允許偏差在（L/1000）+3mm范圍內(nèi)，且不超過10mm。施工中注意控制連接板位置準確及螺孔位置無誤差，否則會導致鋼梁水平度超標，若出現(xiàn)該問題，可以采取塞焊孔重新制孔或更換連接板處理。（3）垂直度跟蹤觀測在鋼梁安裝時、鋼梁安裝完畢焊接過程中，采用紅外線水平儀（放于鋼梁牛腿上）對鋼梁的軸線坐標進行跟蹤觀測，保證鋼結構安裝過程中各項控制指標在可控范圍內(nèi)。若在鋼梁安裝過程中垂直度產(chǎn)生偏差，可采用手拉葫蘆和千斤頂進行調整。

3.懸挑鋼梁安裝質量安全保證措施

（1）鋼梁對接焊縫（橫焊、平焊）及與埋件焊縫（立焊）均為全熔透一級焊縫，要做好焊接前、中、后過程的質量把控。（2）焊接完成后采用特定機具打磨平整焊縫邊緣，對接頭、T型接頭以及要求全焊透的角部焊接，應在焊縫兩邊配置弧板和引出板。要注意懸挑鋼梁焊后熱處理在焊接完成后立即進行，焊后加熱溫度為200℃~250℃，加熱完成后用石棉包裹焊縫，使焊縫溫度緩慢降低，在焊接完成24h后方可進行焊縫無損檢測。（3）負溫下焊接，主要控制母材的預熱溫度、焊接層間溫度、焊后加熱、保溫等；搭設臨時防護棚，防止雨水、雪花直接飄落在熾熱的焊縫上。（4）鋼梁上生命線均按照標準化圖集進行安裝。鋼梁安裝時，在主梁上設置防護欄桿并拉設上下兩道鍍鋅鋼絲安全繩，鋼梁邊吊裝邊鋪設水平安全網(wǎng)，將各個作業(yè)區(qū)域連成一體，做好安全防護措施，臨邊防護搭設完成后，必須經(jīng)總包及監(jiān)理相關部門檢驗合格后方可投入使用。（5）樓層鋼梁安裝每兩層設置安全網(wǎng)。吊籃使用過程中,必須掛設防墜器,防墜器掛設于鋼梁生命線上，作業(yè)人員安全帶必須系掛在梁上方的生命線上，為作業(yè)人員提供多重安全保障，嚴禁將安全帶系掛在吊籠上。焊接過程中在吊籃內(nèi)鋪設石棉布。（6）施工至45M層時土建應做好外框外圍硬質防護，預防高空墜物危險，以便46層懸挑鋼結構進行施工，沒有硬質防護措施不允許進行懸挑結構的施工。

4.結語

本工程T2塔樓在F46~49層設有大跨懸挑鋼結構，在鋼梁懸挑長度大、重量大且無任何支撐的不利條件下，項目通過合理的鋼梁安裝順序部署、得當?shù)募夹g措施、嚴格的質量安全過程管理把控，高質量地完成了空中大跨懸挑鋼結構安裝作業(yè)，對項目整體工程施工進度起到了推動性的作用，獲得了各單位的一致好評。隨著城市現(xiàn)代化建設的不斷發(fā)展，超高層建筑大跨度結構形式不斷增多。大跨度懸挑鋼結構因具有剛度大、強度高、耐久性好、抗震性能高、施工質量高、施工速度快等優(yōu)點，得到了極大范圍的推廣和應用。沈陽寶能項目作為東北地區(qū)地標性建筑，其關于空中大跨懸挑鋼結構施工形成了完整的技術總結，通過合理的施工工藝保證鋼梁高精度安裝，正確的安裝順序保證鋼梁安裝過程安全有序，嚴格的施工把控措施保證鋼梁安裝的高質量，對其他超高層建筑空中大跨懸挑鋼結構施工起到積極的借鑒意義，并產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟及社會效益。

參考文獻

[1]向成明.分離式液壓自爬?？拐鹦阅軘?shù)值分析[D].重慶大學，2019.

作者：梁雨禾 張世杰 鄭宏軍 閆閣 單位：中建鐵路投資建設集團有限公司