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上海外滩中信城钢结构施工工艺的研究 S t u d y o n S t e e l S t r u c t u r e Co n s t r u c t i o n Te c h n o l o g y f o r S h a n g ha i Ci t i c Pl a z a 冯振 源 上海市机械施工有限公司上海 2 0 0 0 7 2 摘 要以上海外滩中信城工程为例 ， 介绍了超高层建筑的钢结构工程施工全过程 ， 并对施工过程中， 大型吊装机械拆装 作了方案确定 、 结构计算和加固、 施工过程控制等几方面的阐述。 在实际施工中， 顺利完成了各项操作 ， 并取得了良好的社 会效益和经济效益。 关键词 超高层 桁架安装 钢结构 塔吊安装与拆除 结构加固 中图分类号 T U 7 5 8 ． 1 1 ／ 文献标识码 【 文章编号 】 1 0 0 4 1 2 0 1 2 0 1 2 1 2 1 1 4 5 0 4 1 工程概况 2施工技术路线 外滩中信城工程为虹口区重点工程之一 ，位于四川北 路海宁路 口，为外滩 C B D区最高的建筑与虹 口区的新地标 图 1 。外滩中信城工程周边有优秀历史保护建筑虹 口大楼 ， 其建造年代久远 ， 地基形式较差 ； 另外 ， 周边商铺、 民居密度很高 ， 车辆和人流密集 。该 工程屋顶造型别致 ， 构 件纷繁复杂， 现场施工场地非常狭小。 图 1 外滩 中信城效 果图 其工程特点和难点为 工期紧凑 、 场地狭小， 物流组织 难度高 ； 结构超高、 构件复杂 ， 测量定位精度高 ； 钢板超厚 、 环 境较差 ， 高空焊接难度大 ； 因素众多、 变形复杂 ， 结构健康控 制难 ； 交叉施工、 内外同步 ， 立体作业风险大 ； 前后搭接、 界面 复杂 ， 协调管理要求高。 作者简介 冯振源 1 9 7 9 一 ， 男 ， 本科 ， 工程师 。 通讯地址 上海市洛川中路 7 0 1号 2 0 0 0 7 2 。 收稿 日期 2 0 1 2 1 0 3 0 根据本工程结构形式、 构造特点 ， 结合现场施工条件、 作业环境及工期要求 ，制定本工程钢结构安装的总体施工 技术路线 采 用 1 部 M 4 4 0 D 内爬式塔 吊作为钢结构吊装的 主要机械、 1部 1 3 2 H C外附式塔 吊作为结构施工为主的辅 助机械 M 4 4 0 D 塔 吊位于核心筒内部、 1 3 2 H C 外附式塔 吊位 于主楼结构外侧 ] 。 3 施工平面布置 通过对现场的仔细勘测， 结合构件外形特点 ， 充分利用 现场资源，保证了在狭小场地 中能搁置 1 d的构件周转量 图 2 。 图 2施工平面布置 4 1 3 2 H C外附式塔吊安装工艺 1 3 2 H C外附式塔 吊布置在主楼外围 ，为了保证对工程 施工进度的影响最小 ， 又考虑到其离主楼结构较近 用足起 重量和便于今后的拆除工作 ， 经 多方协商确定 1 3 2 H C外附 式塔吊设置于主楼的西南侧。 但由于混凝土结构梁的影响， 带来 2 个 问题 a 根据现场实际情况 ，先采用钢格构柱接长至统一 建 筑 施 工第 3 4 卷第1 2 期 I 1 1 4 5 标高 ， 钢格构柱下部埋入混凝土大底板 2 ． 5 7 5 m， 露出混凝 土面 1 ． 3 5 m ， 再在钢格构柱范围内浇注 C 4 0混凝土， 以保证 抗压及抗拔力；并在 1 3 2 H C 塔 吊基础节底部采用枕木作顶 撑抵消水平力 图 3 。 木 ‘ 制 J6 哥 一 l3 5 _ _ 酾 ■ ■ 大底板 l L { 』J I 集水坑范围 1 2 角铁 大底板 珐 u 蛆 图 3 1 3 2 H C塔 吊安装 b 根据 1 3 2 H C外附式塔 吊说 明书， 附墙杆设置 3根 ， 附墙杆最大轴力控制在 3 0 0 0 0 0 k N 左右 ， 由于本工程地下 室混凝土主梁位置的影响 ，1 3 2 H C 外 附式塔 吊与结构外框 柱角度不佳 ， 无法合理布置 3 根附墙杆。 考虑到本工程塔吊 共需设置 1 3 道附墙 ， 过多的结构加固措施不但增加施工周 期 ， 还将带来安全隐患 ， 因此 ， 在设计 时尽量贴近原塔 吊附 墙杆形式进行设计。经过计算和现场实测， 最后确定设置 4 根附墙杆 ， 4 根附墙杆的平面位置如图 4 所示。 由于 4根附墙杆的设置与 1 3 2 H C外附式塔吊说明书 中 的设置样式不同，因此需对说明书中设置 3 根附墙杆和现 场施工设置 4根附墙杆进行建模计算和 比较 。根据最不利 载荷 ， 在 8种工况下对上述 2 种附墙形式进行计算后得 出 设置 3 根附墙杆时附墙杆最大轴力为 2 9 7 5 0 0 k N 设置 4 根附墙杆时的附墙杆最大轴力 2 3 2 8 0 0 k N 图 5 。 图 4 附墙杆平面位置示意 图 5 2种形式的受力分析 单位 k N 再对设置 4根附墙杆时的附墙杆、附墙框应力进行建 模计算 ， 得 出的应力值在允许范围内， 所以设置 4 根 附墙杆 的形式可行。 5 钢结构安装工艺 5 ． 1 钢框架安装工艺 本工程主楼结构属核心筒一框架结构体系 混凝土一 劲性钢柱组成核心筒结构 ， 外围劲性钢柱和楼层钢梁、 钢桁 架组成框架结构 图 6 。钢框架施工采用的是 “ 核心筒领 1 1 4 6 l 2 0 1 2 1 2 B 试 I血g 先 3层、 外框 3层钢框架施工、 下方 3层压型板铺设” 的施 工 流程 。 为保证工程顺利进行 ，减少每个流水 中相互影响的施 工时间， 对钢结构的分节和施工安排进行统筹考虑 ， 将整个 主楼分成 5 个平面区域进行 吊装施工 图 7 。 在本工程主楼钢结构框架体系中 ，所有劲性柱均向四 周挑 出长 1 ． 5 m的牛腿 ，与核心简相连接位置柱也挑 出长 1 ． 5 m的牛腿 ， 这对钢梁 吊装、 校正带来难度。 针对实际的施 工工况要求 ， 通过多次分析讨论后， 确定 以对待伸臂桁架吊 装般对待该工况。 首先 ， 在制作厂保证构件的制作精度 ， 并按照现场施工 图 6主楼结构 图 7 主楼 的 5个平面分区 要求在构件上做好定位标记。 其次 ， 现场进行钢柱安装校正时 ， 先需确定核心筒角柱 为基准柱 ； 其余钢柱的安装校正均以基准柱为准。 吊装框架 梁与核心筒劲性柱形成框架 ， 控制柱位移。 最后 ，在核心筒劲性柱靠核心筒外侧的挑牛腿处设置 定位钢梁，控制牛腿 的相对偏差和水平 ；定位钢梁每层设 置 ， 并且控制与核心筒外墙的间距 ， 以不影响土建混凝土施 工为准。 5 ． 2 桁架安装工艺 主楼结构在 2 7 层与 2 8层之 间有 2道水平桁架 ，桁架 分别位于 l ／ H和 l ／ E 轴上 ， 且 G轴和 l O轴对称 图 8 。 ，n 1 | L j、 I f 伸 臂 ／ l j 桁架＼ 1r ‘I 分 段 1 { 示 意 段 ＼ 、 I 一 l } { ● f | 图 8 2道水平桁架 桁架总高度为 5 ． 1 m ， 其结构主要由上、 下 2 根弦杆以及 若干斜腹杆组成 ， 跨度分为 6 m和 l 6 m 2 种 ， 桁架的上、 下 弦杆两端分别与钢柱的水平牛腿进行刚性连接 ； 桁架斜腹杆 与钢柱斜牛腿及桁架斜牛腿间的连接均采用栓焊连接。 桁架 的施工流程 核心筒柱一 内筒部分桁架下弦一斜杆一上弦一 外框柱一外伸部分桁架下弦一两侧斜杆一上弦。 5 ． 3 屋顶钢结构安装工艺 主楼屋顶结构为螺旋形， 高 2 6 m 结构标高 2 0 1 ． 4 0 Il l 一 2 2 6 ． 1 0 Il 1 ； 屋顶钢结构为桁架空间结构 ， 通过伸臂桁架与 核心筒连接。 在进行屋顶钢结构施工时， 必须将核心筒内部 的 M 4 4 0 D内爬塔吊的拆除考虑其中。 屋顶钢结构施工流程 伸臂 桁架 吊装一 螺 旋形钢 屋架 吊装一Z S L 3 8 0屋 面 吊安 装一M 4 4 0 D塔吊拆除一O W 6屋面 吊安装- Z S L 3 8 0 屋面 吊拆 除一 原 Z S L 3 8 0屋面 吊位置伸臂桁架结构补缺一0 W 6屋面 吊拆除一原 Q W 6 屋面吊位置螺旋形钢屋架补缺。 整个螺旋形钢屋架 由下至上共分为 2 个标高段进行施 工 ， 每个标高段 内构件按顺时针方 向进行 吊装 ， 构件 吊装按 照先竖向片状联系一再横向联系一最后斜向联系的顺序进 行 ， 以保证结构 吊装的整体性 图 9 。 西 南 图 9吊装顺 序示意 最 高 点 东 6 M4 4 0 D内爬式塔 吊拆 除工艺 M 4 4 0 D内爬式塔 吊的拆除采取逐步置换 法 先安装 Z S L 3 8 0塔 吊、 拆除 M 4 4 0 D塔 吊 ； 再安 装 Q W 6屋面 吊、 拆除 Z S L 3 8 0塔 吊； 最 后人工 拆除 Q W 6 屋面 吊， 通过人货 电梯垂 直运输至地面。 6 ． 1 结构验算和加固 考虑到塔吊对主体结构的影响复杂 ，对结构进行加固 并借助计算机软件对 3 部塔吊装拆转换过程中对结构的影 响做了全面的分析 ， 具体信息如图 1 0 、 图 l 1 所示。 在得到不影响结构安全的结果下，对加固方案进行深 化 a Z S L 3 8 0 塔 吊安装位置。 先对原大屋面结构钢梁进 翻 a最大位移5 ． 3 5m m b最大应力6 4 ．4 MP a 图 1 0 Z SL 3 8 0塔 吊的安装和 M4 4 0 D 塔 吊的拆 除 a 最大位移61 3i1 111 1 b 最大应力8 4 ． 0 MP a 图 1 1 QW6塔 吊的安装和 Z S L 3 8 0塔吊的拆除 _岫 瞎L 一 毒 行 自身加强 ；再在大屋面结构钢梁下方设置 6 0 9 m m 1 0 m m钢管组成桁架体系传力至 4 7 层结构和核心筒结构。 b Q W 6 塔 吊安装位置。先对原大屋面结构钢梁进行 自身加强 ； 再在大屋面上方设置基础钢垫梁。 6 ． 2 施工流程及方法 施 工流程 Z S L 3 8 0塔 吊安 装一 H 4 4 0 D塔 吊拆除一Q W 6 屋面吊安装一 Z S L 3 8 0塔 吊拆除一Q W 6屋面吊拆除。 由于 M 4 4 0 D塔 吊的拆除过程在 2 0 0 il l 以上高空进行 ， 且屋顶施工场地狭小， 存在幕墙 吊篮等障碍物 ， 应尽可能减 少 M 4 4 0 D 塔吊的拆除吊数。特别是 M 4 4 0 D 塔吊长 5 5 m的 起重臂根本无法在高空进行解体 ，而主体结构幕墙玻璃均 已安装到位 ，若整体吊装至地面的过程 中有稍微不慎就将 撞坏玻璃。 针对这种情况 ，仔细排 比放样 ，从各个 角度分 析长 5 5 m的起重臂整体吊至地面的可行性 。经过认真考虑 ， 通 过解决 2 个方面问题来保证施工安全 Z S L 3 8 0 塔吊的起重 半径控 制，控制 M 4 4 0 D 塔 吊 5 5 m起重臂与结构外边线最 少 1 0 m的距离 考虑到风荷载的影响不可避免 ，在 M 4 4 0 D 塔 吊 5 5 m起重臂拆除时， 沿结构外边线拉 1 3 m m导索， 下 部采用 5 t神仙葫芦收紧 图 1 2 。 在 M 4 4 0 D 塔吊拆除后 ， Z S L 3 8 0 塔 吊拆除时 Q W 6 塔吊的 起重性 能无法保 证与结构外边 线的安全距离 。因此 ， 在 Z S L 3 8 0 塔吊上设置 自拆装置来保证 Z S L 3 8 0 塔 吊 4 0 ． 7 m起 重臂拆除工作 a先安装 2根长 2 7 m的钢丝保险绳 ， 保险绳一端通 过 1 2 t的卸扣与起重臂第 2节前端固定 ，另一端也通过 1 2 t的卸扣与 A塔架上端固定 。 b 然后将起重臂放至与水平线成 3 ． 4 。的位置 ， 保证 此时 2 根保险绳同时受力拉紧， 即可拆除变幅钢丝绳 、 变幅 滑轮组及拉臂钢丝绳 ，在起重臂上安装 自拆专用滑轮三角 架 。 C 最后拆除钩头 ， 将主吊钢丝绳收回至起重臂上 ， 重 新经过三角架滑轮与第 3节起重臂上 吊点连接。拆除第 2 节与第 3 节起重臂上 口的连接销子 ，启动主 吊卷扬慢慢下 钩 ，使得前面 2 节起重臂围绕下口 2 个连接销旋转至竖直 向下 。解 开主 吊钢丝绳 ， 重新将 吊点拴至前 2 节起 重臂 下转第 1 1 5 0页 建 筑 施 工 3 4 卷第1 2 期 I 1 1 4 7 ； | 嚣 ” }一 嗣 精 叠 髑 銎 器 謦 梁两端的斜撑下端焊上牵引耳板 ，分别用 2 个 2 t 手拉葫 芦将钢梁向 C轴拉动 ， 设专人指挥， 两端手拉葫芦必须速度 一 致 图 7 、 图 8 。 I II l I I1 I _ ．I 一 拼装拼台 S ⋯ 滑 移 中 钢 粱 I／ 三 _ ll l i - _ I} ～ 一 一 _ 一 l 1 图 7钢梁滑移平面 筚 Ij 1．} l0 [ j }傲 ＼ 手 { 盘 舌 牵 目 ＼ 一 厚3 嘲 共s 块 丝 垦 一 一 一 _ ＼ ＼ ． 1 O 瑶混凝土梁 、混凝土柱 图 8 钢梁滑移立面 4 ． 8 钢梁 吊装 4 ． 8 ． 1钢 梁整体 提 升 提升 l 1 层钢梁时可以利用原 1 2层钢梁上混凝土柱预 埋件连接板作为锚 固点进行吊装。预埋件是预埋在主体结 构柱内， 受力无需验算 ， 在原预埋件连接板上制作 2 个相同 的转换件锚固提升钢梁的手拉葫芦 ，分别作为提升钢梁和 应急使用。提升 1 2层钢梁需在钢梁垂直位置 1 3层上混凝 土梁两边紧挨混凝土柱各打 1 个 8 0 m m的洞 口，用 2 根 63 9 m m的钢丝绳穿入将混凝土梁抱牢。每根钢丝绳下均 挂 1 个 2 O t手拉葫芦。2个手拉葫芦分别作为提升钢梁和 应急使用。经验算悬挑混凝土梁承载力符合要求。 钢梁平移 到位后， 利用锚固点用 4个 2 0 t手拉葫芦、 4 条 3 9 m m的钢丝绳、 4 个 M 5 2的卡环提升钢梁就位 ， 手拉 葫芦提升速度要一致，手拉葫芦操作人员的脚手架固定在 1 0层楼板上 ，上端用钢丝绳将脚手架 固定在锚固点上 ， 操 作人员必须佩戴安全带。 4 ． 8 ． 2 钢 梁安 装 当主钢梁 吊装到位后， 将螺栓穿入孔中， 先后进行初拧 和终拧 ， 终拧时由电动扳手完成 ， 终拧力矩由力矩控制设备 控制。主钢梁螺栓紧固好后 ， 利用塔吊分别吊装次梁 ， 至此 完成钢梁安装 图 9 。 5 结语 高层建筑 主体结构内大跨度钢梁安装施工技术能有效 地解决工程 中在工期紧张 、 施工面受限、 提升空间有限、 无 法使用大型机械等难题。 采用楼层 内安装组焊操作平台、 铺 1 1 5 0 I 2 0 1 2 1 2 B I| i Id in g c ∞ 一 lI ll 图 9 钢梁 吊装示意 设滑移轨道 的施工技术 ，保证整条钢梁的焊接几何尺寸和 起 吊就位 ] 。手动葫芦高空 吊装大跨度钢梁施工技术 ， 经 济、 安全 、 易于施工 ， 有效保证 了施工质量。 参考文献 [ 1 】 中国钢结构协会．建筑钢结构施工手册[ M 】 ． 北京 中国计划出版社， 2 0 0 2 ． [ 2 】 杨超． 钢桁架吊装和滑移施工技术在福建大剧院lT程 中的应用 建筑技 术 。 2 01 0 2 1 2 5 1 2 9 ． 上接第 1 1 4 7页 图 1 2 塔 吊拆除平面示意 面上 ， 拆除第 2节与第 3节起重臂下 口连接销子 ， 启动主吊 卷扬将前 2节起重臂放至地面。 7 结语 正是通过施工前的精心准备 ，加上在施工过程中的把 关、 优化 ， 整个工程／l lJ 完成 ， 所有钢结构安装质量优 良， 与 施工单位搭接配合流畅， 工期满足业主、 总包要求。该工程 最终获得“ 国家金奖” 、 “ 金钢奖 ” 。 参考文献 [ 1 ] 王禄鹏， 李晋民， 王长宁，等． 高层钢结构施工管理技术明． 钢结构， 2 0 0 5 1 4 9 - 5 1 ． [ 2 ] 王晓灵．高层钢结构施工管理技术l J I ．工程质量， 2 0 0 5 5 5 3 5 5 ．