53王书有-顺建大厦钢结构高空跨越楼层吊装方案的讨论.doc

中国预应力技术五十年暨第九届后张预应力学术交流会论文 2006年 顺建大厦钢结构高空跨越楼层 吊装方案的讨论 王书有 （北京市顺义建筑工程公司，北京101300） 摘 要 本文通过顺建大厦钢结构高空跨越楼层几种吊装方案的讨论，针对该钢结构施工过程中受到自身条件及外部环境的制约因素的影响，确保钢结构施工质量、施工安全、进度工期，探索了一种在特殊环境下进行高空、高层大跨度钢结构的施工方案，提出了一些建议，可供在类似工程施工中提供参考。 关键词 钢结构高空跨越楼层 吊装 方案讨论 选择 绪论 近十几年来，随着我国国民经济的迅猛发展，钢总产量不断增加，2005年钢产量已达到3.49亿吨。钢结构在建筑工程中应用范围日趋扩大，钢结构以其在建筑工程中自重轻，施工速度快，不受季节变化的影响，建筑材料可重复利用，减少建筑垃圾和环境污染，抗震性能好等特点，钢结构建筑出现了快速发展的势头，超高层、大跨度的钢结构工程应运而生；同时也给钢结构工程的施工队伍在施工过程中提出了很多难题。 1 顺建大厦钢结构高空跨越楼层概况 顺建大厦为顺义建筑工程公司自建综合办公楼，本工程是集餐饮、办公、集会、教学等多功能于一体的综合性建筑，建筑物占地面积3007m2，总建筑面积为16966 m2 ，檐口高度为47.2m，建筑总高51.7m，二层地下室，地上十二层，呈“入”形布置，建筑物外型为斜尖角造型，横跨入口高度为31.65m。结构形式为混凝土框架-剪力墙结构。局部（内挑上部结构九至十二层）为劲性钢混凝土结构和大跨度钢结构。 钢结构跨越式楼层共四层，起始标高31.65米，轴线跨度27.975米，轴线进深14.7米， ___________________________ 王书有，1965.3出生，工程师 层高3.85米；钢结构以下为净空区；净空区内设一个不规则伞状的红色张拉模装饰；钢结构与两边与劲性钢筋混凝土结构连接；总重量约520吨。钢结构外立面结构全部裸露，钢构件组成“Х”和“米”字形状，外露涂装颜色为银灰色，有强烈的立体效果。（见图） 施工地点位于顺义区府前东街南侧，建筑物西面与其他单位相邻，距离2米；北面距府前街5米；东面距裕龙西区绿化带6米；南面距裕龙西区5米；施工平面呈不规则形状；其还要设置工地办公室、食堂、仓库、厕所、少量材料堆放处，没有加工场地。 钢结构开工日期为2005年8月5日，竣工日期为2005年11月15日。 图1 建顺大厦立面图 图2 建顺大厦九层平面图 2 钢结构高空跨越楼层的布局 钢结构高空跨越楼层,由周两个主钢架和两个主钢架之间的横向水平主梁及次梁组成； 主钢架两端与主体结构中的劲性钢筋混凝土相连，从外立面开它由三层水平单梁、两根竖向钢立柱形成网格，每个网格中间夹“Х”自剪刀支撑杆件，从外立面看呈两层钢结构。 水平钢梁为五层分布，水平钢梁与钢架的三层水平单梁和“Х”字型剪刀支撑的交叉点连接，它由单梁和“Ж”型梁组成，水平主梁之间由次梁连接。 楼承板采用铺1mm后镀锌压型钢板；用16栓钉焊接锚固；上面帮扎钢筋网片；最后浇筑混凝土。 3 钢结构吊装方案的讨论 钢结构吊装讨论的焦点集中在两个立面的主钢架上，即GJ-1、GJ-2;其长度25米，高度15.4米,单件总重量约55吨。 方案一按照设计图纸要求，现将两个主钢架在工厂加工完毕后，运到施工现场，用大起重量汽车吊进行吊装； 方案二将两个主钢架分解成多个单元体钢构件，在加工厂加工好后，运到现场，现场进行组装后，再用大起重量的汽车吊进行吊装。 方案三同样用方案二的方法，安装顺序改为，分每层进行现场组拼成两个半榀，用大起重量汽车吊进行吊装；在空中楼层处进行上下拼接焊接，成整体主钢架。 方案四用方案二的办法，将钢构件运到现场，利用主体施工的塔吊，按着一定的顺序逐件进行吊装，就位后进行焊接。 下面对四个方案进行讨论 方案一、方案二和方案三，按照方案已进行施工，可以保证钢架的整体性，焊接质量，外形尺寸，减少了现场的施工工作量，高空作业量，现场施工速度快。但是，由于钢架的外形尺寸较大，自重大，运输过程中很难实现；现场也没有可供拼接和存放的位置；同时，需要吨位较大的整体吊装设备，费用相当高。 方案四，将钢结构分解成多个单元体，在加工厂制作完成后，运到施工现场，经测算最大的构建6.3吨，外形尺寸不大；这样，一般的货车就可以运输，运到现场后用主体施工使的塔吊可吊装，不许用汽车吊，可以节省大量的资金，吊装时安全也有保证；但是现场的施工任务量增大，焊接要有保证措施，才能保证施工质量及焊接质量。 经过以上四个方案的比较，第四方案比较切合实际，安全可靠，比较经济，可以保证工程质量。 图3 主框架GJ-1（GJ-2）吊装单元和吊装顺序 4 钢结构高空跨越楼层吊装 4.1 吊装前准备 4.1.1 脚手架的搭设 在高空跨越楼层的下面，按脚手架的搭设方案，搭设满堂红脚手架，操作面满铺4cm厚木板，两侧外架与在施的主体脚手架相连，脚手架的搭设应满足部分结构钢构件自重荷载和施工荷载的要求，从九层开始施工，外侧脚手架的高度，搭到十层，高出作业面不少于1.2米；十层钢结构施工完毕后，外侧脚手架随之加高至十二层顶，并高处作业面（十二层顶）不少于1.2米。并符合规范要求。 4.1.2 塔吊准备 现场使用的塔吊的型号是QTZ6516，臂长50米，径过对塔吊各种参数核查、比较，结果表明，塔吊臂长必须在40米时，才能满足钢构件的吊装要求。这样，在钢结构吊装前，必须调整好塔吊的臂长，并进行再次对塔吊的检测验收，合格后方可使用。 4.2 按照预先制定好的吊装方案进行吊装 4.2.1 首先吊装钢架GJ-1.GJ-2在1-B轴和1-D轴的下弦（八层顶钢结构的从向单梁），每根下弦分3个单元体构件，靠两侧的单元体构建各带一个节点，中间的不带节点，为了方便吊装，也便于起拱把下弦分三节。钢件就位后，将两侧钢构件与原结构预留出来的牛腿用连接螺栓连接，加固；再吊中间一件；并与两侧的钢件用连接螺栓连接加固。 4.2.2 将两榀钢架的下弦吊装就位后，进行调整定位（包括标高、轴线、起拱等）、加固。 4.2.3 然后吊装楼层的横向水平方向的主梁及水平方向的次梁。 4.2.4 八层顶钢件吊装就位后，用高墙螺栓代替连接螺栓，紧固；然后对节点进行有顺序的焊接。 4.2.5 八层顶钢结构所有节点焊接完毕，对高墙螺栓按计算好的扭矩进行紧固；然后开始吊装九层钢架的立柱，每个轴线两根，每根柱分两节，第一节柱高到十层顶，就位后加固连接、螺栓紧固、焊缝焊接。 4.2.6 在吊装钢架的“Χ”形单元钢架。 4.2.7 吊装钢架中间的水平梁，先两侧，后中间的顺序。 4.2.8 吊装九层顶的横向水平钢梁及次梁。 4.2.9 吊装十层顶的横向水平钢梁及次梁。 4.2.10 焊接九、十层的水平钢梁。 4.2.11 十一、十二层的安装顺序同上。 4.3 吊装固定及安全措施 4.3.1 吊装单元构件时，应先找准单元构件的重心；采用临时吊环、油丝绳、手动葫芦来调节单元构件的平衡，确保吊装就位的准确。 4.3.2 钢柱吊装就位时，采用C100工字钢作为斜支撑（与水平夹角为600），并与钢梁、钢柱焊接牢固，同时用经纬仪观测垂直度、标高。 4.3.3 “Χ” 型钢件吊装时，先与原结构预留出来的牛腿连接，形成整体，以减轻对下弦杆件的荷载，然后，再吊中间的“Χ”型钢件。 4.3.4 脚手架必须按施工方案及搭设方案进行搭设，安全网铺设的标准、范围、必须符合规范规定。 5 实施效果 通过按此方案进行吊装，顺利地完成了施工任务，所有的I级焊缝经无损探伤，合格率为100，未出现安全事故。 结论和建议 经过实践证明，对本工程中的钢结构高空跨越楼层来说，在工厂加工制成单元体构件，再运到施工现场吊装，然后在空中组装、焊接，是比较理想的方法。 首先，4层的整体钢架，外形尺寸大，重量大，不易运输，且现场的条件又不允许场地拼接，和吊装。 其次，由于有面积较大的地下室，距周围的建筑物较近，采用汽车吊进行整体吊装，既吊距较远，又费用较大。 再次，整体吊装由于体积大，重量大，就位不易控制，容易出现安全事故。 综上原因，采用工厂加工成单元体钢构件，运到现场，单件吊装，空中拼接，采用简单节点连接的方案，对起重运输设备要求较低，施工简便，施工安全有保证，建议设计单位和施工单位在遇到类似工程时选择这种安装方法。