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第 3 3卷第 1 0期 V0 1 I 3 3 No ． 1 0 建筑施工 B UI L D I N G C 0 N S T R UC T 1 0 N 大 型 购 物 中心 钢 结 构 综 合 施 工 技 术 Co mpr e he ns i v e Co ns t r uc t i o n Te c h no l o g y f o r S t e e l S t r uc t ur e o f S ho ppi ng M a l l 口 徐大洲 何 洪 乐永珏 中建钢构有 限公 司 深圳5 1 8 0 5 7 【 摘 要】 由于钢结构件均超大、超长、超重，施工现场塔 吊又不能满足转运和吊装需要。为此，结合现场实际，采用楼面 拼 装 、人 工转运 、土法 吊装的方式 ，圆满 完成万象城钢结构施 工安装任务 ，并形成 了一套 行之 有效的施 工技 术 ，对 大跨度 、异 型超重构件 的安 装具有很 好的借鉴意义。 【 关键词】公共建筑 钢结构人工转运 土法吊装 高空拼装 【 中图分类号】 T U 7 5 8 ． 1 1 ／ 文献标识码 B 【 文章编号】 1 0 0 4 1 0 o 1 2 0 1 1 1 o 一 0 9 2 0 0 4 1 工程概 况 杭州万象城购物中心为地下 3层、 地上 6层的大型建筑 物 ， 主体建筑 向约为 2 0 0 m ， Y向约为 1 5 0 m； 单体建筑面 积超过 2 4 0 0 0 0 m z ， 地面以上部分从西北角至东南角有一条 通长的“ 天河” ， 形成一个中空共享空间， 两侧各向中庭外挑 走廊， 外挑走廊平面根椐建筑造型有波浪型变化 ， 平均外挑 长度约为 6 ． 0 m， 属于大悬臂结构。建筑中间是椭圆形大中 庭， 呈上大下小的“ 倒喇叭口” 形式 ， 中庭四周设计 了八根斜 柱 ， 倾斜角度为 1 O ． 3 o。在“ 中庭” 六层连接柱的大型箱梁截 【 作者简介】 徐大洲 1 9 8 l - ， 男， 工程师。联系地址 上海浦东 金桥路 1 3 7 9号金桥 大厦四楼 2 0 1 2 0 6 。 【 收稿 日期】 2 0 1 1 - 0 9 0 2 面 为 2 0 0 0 fi l m x 6 0 0 m m x 3 0 m m x 5 0 m m和 2 0 0 0 m m x 6 0 0 m m x2 0 m m x4 0 m m ， 梁跨为 3 4 ． 8 m ， 在两个交叉梯形 的主箱梁内组合次梁。以斜柱为支点， 存在向中庭圆心悬挑 的走廊， 外挑尺寸约可达 7 m ， 设计复杂多变。 本工程钢结构集中在 6层“ 中庭” 和东西“ 天河” 3 - A轴、 3 - F 轴之间的三个区块。结构最高点 2 9 ． 4 m， 钢结构总质量 约 1 2 9 0 t ， 构件总数 5 4 7件 ， 构件类型包括圆管柱、 T形柱、 箱型梁、 H 型钢梁， 节点连接形式柱梁节点为刚接， 其余以铰 接 为主。 2 施工特点 1 “ 中庭” 5层圆管柱柱头为异型构件 ， 倾斜式、 多牛 外侧面” 的原则 待内侧焊满 2 ／ 3 坡 口深度后， 进行外侧碳创 清根 ， 并焊满外侧坡 口； 再焊满内侧大坡 口， 使焊缝成型。 4 结语 图 6 V形柱的试装检测和 架设现 场 通过采取以上制造工艺和质量控制措施 ， V 形柱上的大 直径圆锥管的质量得到了有效保证。经检测， 构件探伤一次 合格率、 几何尺寸精度以及试装检测完全符合援加蓬体育场 项目罩棚钢结构工程设计要求，确保 了V形柱的安装 图 6 。 参考文献 【 l 】 杨炎． 用计算法作斜交圆筒的圆锥管展开图 Ⅱ 】 ． 化工设备与管道， 1 9 8 7 0 6 ． [ 2 ] 王 晓波 ， 周 永明， 等 ． 广州新 电视 塔厚壁 锥形钢 管柱 、 节 点加 工技 术及卷 制 管的应 用特点 分析与质 量控 制【 G] ／ ／ 2 0 0 8年全 国建 筑 钢结构行业大会论文集， 2 0 0 8 ． [ 3 】 中华人民共和国建设部． G B 5 0 2 0 5 2 0 0 1 钢结构工程施工质量验 收规范 [ S ] ． 2 0 0 2 0 3 一 O 1 ． [ 4 l中冶集团建筑研 究院J q 8 1 2 0 0 2建筑钢结构焊接技术规程 [ s 】 ． 中国建筑工业 出版社， 2 0 0 3 一 叭一 0 1 ． [ 5 ] 夏训清- 简明钢结构设计施工资料集成 【 M】 ． 北京 中国电力出版 社． 2 0 0 5 ． 徐大洲、 何 洪、 乐永珏 大型购物中心钢结构综合施工技术 第 1 0期 腿、 空间角度多、 单件质量大， 安装困难 ； 6层箱梁截面大、 跨 度大、 单件质量大、 拼接要求极高， 焊接工作量大， 且均为超 高空作业， 施工危险性大。 2 现场设置的塔吊不能满足钢结构吊装需要 ， 受塔 吊 起重能力的限制， 必须采取施工措施。 约 1 0 2件次、 总质量约 9 2 0 t的钢构件， 须经二次分段 ， 再利用塔吊进行高空拼装， 或现场预拼装后卷扬机提升， 从而必须大大增加施工胎架及 工机具等措施费用和人工的投入 ， 同时还产生了很大的工期 压力。 3 大部分超重构件无法一次到位， 需采取二次转运的 方法，一般先经 1 塔吊从一楼设置的运输通道用人工转运 至中庭 ， 再由4 塔 吊吊装， 人工转运直线距离 1 2 3 m 。转运 工作量大， 转运时间长， 转运的道路需采取措施进行加固。 4 钢结构施工作业面大， 跨越四五个区， 人员及机械 设备投入量大， 现场调度复杂， 增加管理难度。 5 受劲性结构特点影响， 钢结构施工是与土建施工穿 插进行的， 相互制约因素较多， 且工期十分紧张 ， 因此， 如何 协调和组织好交叉施工及安全防护也是我们所面临的主要 问题 。 3“ 中庭” 钢结构安装 3 ． 1多牛腿倾斜式圆管柱柱头安装 “ 中庭” 5层的圆管柱柱头在建筑外先采用自制小车通 过地面 2 5 t汽车吊将构件吊上运输车，经水平转运进入一 层中庭， 到达 4 塔吊起重能力范围内， 再用 4 塔吊垂直运 输吊运到事先放置 5层楼面的小车上， 经二次转运至指定位 置 ， 然后进行土法吊装。先安装离 4 塔吊最远的柱头 ， 最后 安装 4 塔吊能够吊装的柱头 ， 安装一个 ， 校正一个 ， 固定一 个 ， 直至完成此部分作业内容。 1 圆管柱柱头转运 圆管柱柱头地面转运 特制可承载 2 0 t 轻便转向式小 车先摆放在建筑场外 ， 由 2 5 t汽车吊将 1 6 t圆管柱柱头吊 运到小车上 ， 经捆绑固定好后， 再由设置在中庭 的 5 t的卷 扬机牵引， 人工转向控制从一层楼面水平运输到中庭， 停放 在 4 塔吊起重能力范围内， 水平运输 1 2 3 m 。 圆管柱柱头转运 5 层楼面待 5 层楼面混凝土强度达 到 7 5 ％ 后 ， 用 4 塔吊将圆管柱柱头垂直吊运到事先放置在 5 层楼面的运输车上， 经人工推拉转运至吊装位置， 此部分的 行走路线在 3层、 4层楼面钢管脚手架支撑局部均适当增设 了立杆进行加固。 2 龙门架的制作及布置 土法吊装采用龙门架方式， 龙门架为分离式的， 其制作 由 H型及槽钢支撑制作而成， 底座采用 4 0 0 m m4 0 0 m mx 1 5 m m2 0 m m H型钢 ，立柱采用双排 3 0 0 m mX 3 0 0 m mx 1 0 m m1 5 m m H型钢组合， 立横梁采用 4 0 0 m m4 0 0 m m l 5 m m2 0 m m H型钢 ， 龙门架高 9 m 、 宽 2 ． 5 m，经验算荷 载承载力满足设计要求。 龙门架移位方法 龙门架本身制作成可分离式 ， 分解后 每个不超过 3 t ， 可利用塔吊吊运至任一安装位置， 当一个 支腿 吊到安装位置后 ， 用缆风绳固定 ， 再将第二个支腿 吊运 过来后用缆风绳固定 ， 分体连接部位用螺栓固定 ， 最终形成 一 个整体 龙门架。 龙门架安装定位 龙门架安装前预先在五层楼面投放定 位线和几何尺寸控制线。 龙门架主梁中心安装摆放在钢管柱 中心上方 ， 两侧底座原则是摆放在混凝土主梁上， 顶部设置 4根 西1 7 ． 5 m m的缆风绳，分布四个斜向进行固定和稳定。 根据钢柱牛腿方向， 龙门架定位点有所不同， 当龙门架下方 无主 梁时 ，则 在龙 门架底 座加 设 4 0 0 m m x4 0 0 m m X 1 5 m m2 0 m m H 主钢梁， 主钢梁摆放在混凝土主梁两端， 龙 门架底座落在主钢梁上连接固定， 使龙门架受力传递到钢梁 上， 以确保楼面安全。 3 圆管柱柱头吊装方法 龙门架安装圆管柱柱头施工方法 先将钢管柱用 4 塔 吊吊运到小车上面， 固定好后， 用人工拖运到吊装位置 ， 运输 时柱顶朝向龙门架吊点处 ， 由于钢柱为倾斜式， 因此需设置 两点起吊 ，主点设置在柱顶处 ，另一点设置在柱顶往下 1 ． 5 m ～ 2 m处并甩倒链调整角度， 顶部吊点采用吊耳， 下部 吊点采用钢绳捆绑在牛腿下方，钢柱提升采用 2台 1 0 t 葫 芦同时提升， 提升时使钢柱呈倾斜式， 缓慢提升。就位后， 用 螺栓临时拧紧连接板 ， 再根据图纸预先用全站仪测出各牛腿 中点在 5 层楼面的投影位置， 做好标志， 精确调整圆管柱柱 头方向， 用铅垂将各牛腿的中点引至 5层楼面 ， 当各牛腿中 心投影与 5层楼面的中心标志重合 ， 实现空间控制转化为平 面控制， 一次控制准确， 达到安装定位准， 校核速度快的 目 的。调整好后将圆管柱柱头进行最终固定， 并在柱顶三个方 向拉设缆风 ， 即该钢管柱安装完成 ， 然后利用 4 塔吊将龙门 架吊运到下 个钢管柱安装位置。 3 ． 2 “ 中庭” 主箱梁安装 “ 中庭”主箱梁单根质量约 2 3 ． 7 t ，长 3 4 ． 8 m ，截面 2 0 0 0 m mx 6 0 0 m m ， 根据 4 塔吊的起重能力， 在工厂制作时 预先分段。构件进场后， 通过 l 塔吊吊运到预先制作好的水 平运输车上， 经水平转运进入一层楼面的中庭位置 ， 到达 4 塔吊起重能力范围内，通过 4 塔吊垂直吊运到预先安装好 的支撑胎架上 ， 由两边 向中间进行高空拼装和连接， 直到焊 接形成单根整体。 这样由远及近， 完成整个中庭框架的安装， 最后待所有焊缝探伤合格后， 拆除支撑胎架。 在这个过程当中， 我们主要总结胎架的搭设、 主箱梁的 高空拼接及 X 形节点的安装。 1 胎架的布置与搭设 ① 胎架及支撑胎架型钢地梁的平面布置 “ 中庭” 大跨度箱梁的支撑胎架布置是安装和搭设的关键。 胎 架布置除考虑楼面承载能力及各分段节点的分段部位， 更多 9 2 1 第 1 O期 徐大洲、 何 洪、 乐永珏 大型购物中心钢结构综合施工技术 1 0 ， 2 O t 1 的是要考虑 X 形节点施工的主要问题。 因此在布置时， 在“ 中 庭” 0 ． 0 0 0平面布置 4个独立格构式支撑胎架， 在五层通过 型钢与 5层的独立式支撑胎架组成一个桥型结构。 主箱梁的 轴心通过 各布置支点 ， 使 支点受力正确 、 稳定。 为了确保布置 准确 ， 我们采 用了三位模 型模 拟 ， 全 站仪 测量定位 ， 实现地面 与五层楼面测放一致的目的。 ② 胎架的制作及搭设 我们根据混凝土结构和主箱梁的关系设计了三种支撑 胎架 ， 分别是 ①格构式支撑胎架 由6 4 0 t m塔吊标准节、 4 0 0 m m X 4 0 0 m m X 1 3 m m 2 1 m m H型 钢 、 3 0 0 m n l x 3 0 0 m m x 1 0 ll l m x 1 3 m m H型钢和 2 0 a 槽钢组成格构式胎架 体系， 用于悬空箱梁安装。从 1 层楼面起， 至 2 7 ． 4 fl l 箱梁底 标高， 对于中间起拱的加焊由型钢及钢板组成的小墩子。为 满足 1 层楼板承载力要求，在标准节下部增设井字形底座 梁， 通过钢梁将上部荷载分散到楼层混凝土主、 次梁上， 同时 对 1 层主梁节 点设型钢支撑。 格构式胎架顶 端设置有“ 桥形 ” 措施，方便该处多分段钢梁的安装并增加胎架整体稳定性。 ②独立式支撑胎架， 由 4 0 0 m mx4 0 0 m mX 1 3 m mx 2 1 ll l m H 型钢和 2 0 a 槽钢构成， 4 0 0型钢顶撑在主箱梁底部，顶撑型 钢四个方向对称设支脚， 以增强胎架整体稳定性。为满足混 凝土结构承载力要求 ， 在胎架下增设长条形底座梁 ， 将上部 荷载分散到楼层混凝土主梁上 ， 同时对 5层主梁的节点设型 钢支撑。 此类胎架主要用于支撑主箱梁投影位置处于 5层楼 面范围 的箱梁 安装。③ 龙门架 ，由 3 0 0 n l m x 3 0 0 r n il l x 1 8 m m X 2 0 m m H型钢禾 口 4 0 0 ll l m x 4 0 0 m m2 0 ll l m x 2 0 II I Ill H型钢构成， 并四向用揽风绳固定。吊装动力采用 5 t卷扬 机走六线 ， 并配备 2个 1 0 t 葫芦进行调整和就位 ， 卷扬机与 导向轮锚固于 4层中庭钢骨柱上。 用于中庭两件超重 X 节点 梁的吊装。 2 主箱梁安装 方法 “ 中庭” 主箱梁经过合理分段， 除中间的 X 形节点外， 其 余均在 4 雌苔吊吊装范围之内。由于主箱梁分段较多， 为保证 其安装精度， 主箱梁安装前， 沿主箱梁顶端的一侧拉钢丝 ， 进 行主箱梁直线的整体控制 ； 再根据图纸由全站仪测出各梁段 端头中点在支撑胎架上的位置 ， 做上标记。主箱梁吊装就位 后 ， 用铅垂将梁段端头中点引至支撑胎架上， 待铅垂与标记 重合后， 对接下翼缘 ， 两侧用调整板将相邻梁腹板对位 ， 临时 固定。先焊接下翼缘， 再焊接侧板焊缝， 最后焊接上翼缘 ， 同 时严格控制对接焊缝变形及起拱度 ， 减小误差累积 ， 逐段安 装， 完成各个梁段的高空拼接， 最终形成单根框架梁。 3 X 形节点的安装 “ 中庭” 两个 X 形节点单件质量重约为 1 3 ． 6 t ， 由于节点 构造设计原 因 ， 无法再行 分段 ， 塔 吊又不 能满足吊装需要 ， 我 部通 过 自行设 计 的龙 门架在 3 2 m高空 实施 吊装操 作 图 1 。 龙门架在安装就位后， 在 X 形节点吊装之前， 组织工人对 龙门架的各个节点、 吊耳的焊接、 缆风绳及其固定点、 卷扬机 固定的绑扎点、 转向滑轮的固定点、 钢绳等进行详细检查。 图 1 龙门架安装就位 X 形节点转运路线及方法与圆管柱柱头转运一样。由 2 5 t汽车吊将 X 形节点吊运到小车上，经捆绑固定好后 ， 再 由 5 t的卷扬机牵引 ， 人工推拉在 1 层楼面水平运输至中庭 吊装位置。 在 X 形节点吊装之前， 先进行试吊 图 2 。经检查未出 现情况后， 开始准备吊装 X 形节点。 吊装 X形节点 ，用卷扬机以 2 m ／ m i n的速度进行提升 图 3 。 图2试 吊 图 3 X形节点 吊装 在 X 形节点吊到接近安装位置时， 为了更好、 更安全地 控制 X 形节点的对接， 采用 2台 1 0 t倒链， 人工缓慢提升就 位 图 4 。全部对位调整、 并固定好后， 可撤去卷扬机。 图 4 改换倒链 。 人工提升 X 形节点安装就位后 图 5 ， 用马板将其与相邻梁段临 时固定， 经调整校正后 ， 先焊接下翼缘 ， 再焊接两边侧板 ， 最 后焊接上翼缘 ， 焊 接完成 2 4 h 后安排探伤 ， 探伤合格 之后再 拆除龙 门架。 4 “ 天河” 主结构的土法安装 徐大洲、 何 洪 、 乐永珏 大型购物中心钢结构综合施工技术 第 1 0期 图 5 x形节点就位 “ 天河” 主结构 ， 由2 2件 T形钢柱与 1 1 组主箱梁构成， 单根箱梁质量 l 8 ． 2 t ， 超过塔 吊起重能力， 因此同样利用 1 塔吊将已分段的箱梁逐一吊运到 5层楼面进行拼装 ， 同时在 “ 天河” 两侧劲性柱牛腿上设置独角桅杆。 利用水平转运车将 拼好的主箱梁沿槽钢轨道运输至吊装位置， 采用独角桅杆上 的两个 1 0 t手拉葫芦将主箱梁整体提升， 吊装就位 ， 并按此 方法逐件安装备轴线的主箱梁， 次梁用 1 号塔吊安装。 4 ． 1 主箱梁的转运 保留 3层 ～4层 3 -1 ～3 6及 3 - 9～3 - 1 4轴挑檐板的 满 堂脚手架 ， 对箱梁转运 区域 间的脚手 架进行加 密。用 2 0 a 槽钢 制作水平运输车 ，车长 2 1 0 0 m m ，宽 1 0 0 m m ， 高 5 0 0 m m 。独角桅杆高 1 ． 5 m， 采用双拼 2 0 a槽钢制成立杆、 横 杆及斜撑 ， 将其设置在型钢柱牛腿上， 桅杆向三个方向拉设 缆风绳， 以保持独角桅杆的稳定。 利用 l 塔吊将分段构件 吊到五层楼面拼装区域里开始 拼装， 拼装时在钢梁下部垫型钢， 增大钢梁荷载传递到楼层 板时的接触面积。钢梁拼装后进行探伤检验， 合格后进行转 运安装， 部分钢梁平移以 2 0 a 槽钢做导轨 ， 采用导链或卷扬 机牵引， 倒链一端拴在混凝土柱身上 ， 柱身四角绑钢丝绳的 部位需要包角钢保护， 行走路线及拼接点见图 6 。 图 6 “ 天河” 主箱 粱现场转运 实景 4 ． 2主箱梁吊装 在吊装上升过程中 图 7 ， 派专人指挥， 拉倒链时两边 需步调一致， 控制速度 ， 均匀提升 ， 同时派专人检查桅杆节 点、 吊点、 钢丝绳等是否出现异常情况。提升就位后， 焊接马 板将主箱梁与牛腿进行固定， 经调整校正后， 焊接最终固定。 探伤合格后， 松倒链 ， 卸把杆， 再转移到下一根梁安装。 5 人行通廊钢结构的土法安装 图 7 主箱 粱整体 吊装 先将人行通廊钢梁的分段构件由 塔机吊运到水平运 输车上 ， 转运到“ 天河” 各层楼面拼装区域 ， 进行拼装。 同时在 6层 已完工 主箱梁 下翼缘 设置 吊点 ，利 用 5 t卷扬机 走 四 绳 ， 自上而下 ， 完 成 四个 楼层通廊 的安 装 次梁则 采用 1 和 4 塔吊完成安装 ， 吊点用一横梁两端栓接在“ 天河” 主梁面 上 ， 在“ 天河” 上方焊接立杆 2 ． 5 m， 在立杆顶端设置滑轮通过 2 0 m il l 钢绳和 1 0 t手动葫芦， 增强主粱刚度。5 t 卷扬机 设置在天河 土O ． 0 0 0楼层， 钢绳走四线， 将已拼装成整体通廊 构件缓慢提升到安装位置 图8 。 图 8 人行通廊安装 钢梁吊装采用两点绑扎， 一次起吊。起 吊时 ， 离开地面 3 0 0 m m暂停， 经检查各锚固点及导向点无问题后， 再缓慢提 升到指定位置。 就位后， 及时安装临时螺栓 ， 测量固定轴线和 标高， 经检查合格后， 用高强螺栓替换临时螺栓， 经初拧紧固 后 ， 缓慢松钩， 复核轴线、 标高。合格后， 高强螺栓最终固定 ， 然后解除吊索钢绳， 构件安装完毕， 转入下一道工序施工。 6 卸载施工 卸载时， 由钢梁中部向两端逐级气割切除支撑胎架 或 支撑钢墩 ， 操作时单跨梁应对称施工 ， 分 6 - 8次 ， 每次气割 约 2 O m m ， 最终使胎架完全脱离钢梁 空隙大于 1 0 0 m m ， 宣 告卸载完成 ， 但是支撑胎架不可拆除， 需静置 2 4 h后， 并利 用全站仪进行变形观测， 同时安排 U T探伤， 抽查主箱梁对接 焊缝有无异常， 一切无恙后方可拆除胎架。 7结语 杭州万象城购物中心项目单体建筑面积大， 塔吊吊装能 力有限 ； 钢结构安装工期短， 钢构件重， 跨度大， 悬空位置高 ， 现场安装难度大。但在工程技术人员的不懈努力下， 土法上 马 ， 以较 小的投入 ， 安 全、 快 速地完成 了钢结构安 装任务 ， 取 得了较好的经济效益， 并形成了一套行之有效的安装技术。