无锡恒隆广场巨型门形钢结构安装技术.pdf

38施工技术CONSTUCTION TECHNOLOGY2015 年 1 月下第 44 卷第 2 期DOI:10.7672/sgjs2015020038无锡恒隆广场巨型门形钢结构安装技术申士杰，刘洋，李立刚，潘炜(中建一局集团建设发展有限公司，北京100102)摘要无锡恒隆广场综合发展项目裙楼有 3 个巨型门形钢结构，具有结构体型大、净空高、单根构件质量大、安装难度大等特点，通过对巨型门形钢结构的分段、构件预拼装、钢柱吊装、桁架整体提升、安装测量、焊接顺序及楼板加固等关键安装技术措施的分析和实施，确保了巨型门形桁架的施工工期、施工安全和经济效益。关键词钢结构;桁架;预拼装;吊装;施工技术 中图分类号TU758.15 文献标识码A 文章编号1002-8498(2015)02-0038-04Giant Door-shaped Steel Structure InstallationTechnology of Wuxi Henglong SquareShen Shijie，Liu Yang，Li Ligang，Pan Wei(China Construction First Group Construction Development Co，Ltd，Beijing100102，China)Abstract:The skirt buildings of Wuxi Henglong Square comprehensive development project have threegiant door-shaped steel structure，which have large body，high clearance，large single component weight，difficult installation and other characteristics Through the analysis and implementation for key measuresof door-shaped steel structure member section，preassembly，hoisting the steel column，integral lifting oftrusses，installation measurement，welding sequence and slab reinforcement，the giant door-shaped trussconstruction period，safety and economic benefits are assuredKey words:steel structures;trusses;preassembly;hoists;construction 作者简介申士杰，助理工程师，E-mail:shengshijie123163 com收稿日期2014-03-281工程概况无锡恒隆广场综合发展项目地处无锡市中心区域，裙楼为大商业。在大商业的 3 个入口处各有一个独立的巨型门形钢结构桁架。3 个桁架顶标高分别为 44.484，43.360，47.100m，整体质量分别为460，450，560t。每个门形钢结构均由 8 根立柱支撑，每端 4 根。立柱规格为 800 30，800 40 的钢管，柱内浇筑 C40 混凝土，顶部钢桁架的上下弦和主要杆件的截面尺寸有 H600 900 35 50，H600 800 35 50，H400 600 20 20，36c等，材质为 Q345B/C。门形钢结构位置及形式如图1，2 所示。2工程特点与难点1)构件质量大，净空高，塔式起重机起重能力不足，楼板承载力有限，吊装方案及吊装设备选择受限。2)钢柱、钢梁均无法整体加工运输，需现场分图 1桁架位置及效果Fig 1Trusses location段组拼、安装，构件制作及安装精度要求高，施工难度大。3)焊缝质量要求高，钢管柱规格为 800 30，800 40，钢梁板厚达到 50mm，材质均为 Q345 级，现场所有对接焊缝质量等级均为一级。3主要施工方法3.1施工方案确定根据对现场环境及门形钢结构结构形式分析，立柱部分分段加工安装，结合构件安装高度和质2015 No 2申士杰等:无锡恒隆广场巨型门形钢结构安装技术39图 2门形钢结构立面及剖面示意Fig 2Elevation and profile ofdoor-shaped steel structures量，主要使用 100t 和 160t 汽车式起重机完成吊装。按照设计意见，钢管柱中的 C40 混凝土在每安装完一节钢柱后即进行浇筑，混凝土初凝后再安装上节钢柱，依次循环至钢柱安装完毕。顶部桁架钢梁采取在首层组拼后整体提升的方法进行安装。本文以门形钢结构 3 为例介绍巨型门形钢结构的安装技术。3.2钢柱、钢梁分段3.2.1钢柱分段考虑钢结构立柱部分沿竖向对面两侧每隔 2m布置一道水平 H 型钢，另两侧每隔 4m 布置一个槽钢剪刀撑单元的结构形式，钢柱的标准段长设置为8m，结合柱脚和顶部钢梁节点位置及质量，门形钢结构立柱共计分为 8 段。每 2 根钢柱及柱间 H 型钢组成一片进行整体运输吊装，柱间的槽钢斜撑在现场进行散件安装，最终把 4 根柱子组成整体。3.2.2钢梁分段顶部巨型桁架钢梁两端通过预设牛腿和钢管混凝土柱连接，为保证上部钢梁在整体提升时能够顺利通过下弦牛腿和斜腹杆牛腿，上下弦预留牛腿需最少错开 50mm 的间距，斜腹杆考虑预留后装段。中间提升单元分段主要考虑满足加工制作和运输要求，在首层结构楼板上散件拼装成整体后提升。以上分段接口处根据安装对口、焊接工艺要求预留对口间隙。桁架 3 钢梁分段如下。1)巨型桁架后榀分 2 片进场，一片(HJL-16)宽度约 3.2m，长度约 11.0m，重约 16.0t;另一片(HJL-5)宽度约 3.0m，长度约 11.5，重约 18.7t。2)巨型桁架前榀分上弦和下弦进场，现场组拼成整体。上弦高度约 2.2m，长度约 17.0m，重约28.5t;下 弦 高 度 约 2.1m，长 度 约 18.0m，重 约24.5t。如图 3 所示。图 3顶部桁架钢梁分段示意Fig 3Division of top truss steel beam3.3楼板加固措施钢结构均位于首层楼板位置，结构设计荷载为30kPa，无法满足 160t 汽车式起重机作业时的承载力要求。经核算并与设计沟通，把起重机站位范围内的首层楼板钢筋调整为双层双向 22 150 配筋。同时为确保楼板的绝对安全，在起重机站位、行车路线范围的楼板下方加设了回顶脚手架支撑。3.4钢结构预拼装为了保证门形钢结构的加工和安装质量，钢立柱和顶部桁架均在工厂进行预拼装。如图 4 所示。预拼装完经检查合格后，进行编号、标识，并应在构件上标识上下定位的中心线。图 4桁架 3 顶部钢梁预拼装Fig 4Preassembly for top steel beam of truss 33.5钢管立柱安装3.5.1柱脚锚栓预埋每个巨型桁架共计包含 4 组柱脚，每组柱脚 38套预埋锚栓，锚栓规格全部为 M52 1 685，螺杆材质为 Q345B，螺母等级为 8.8 级。锚栓底部设有25mm 厚永久定位埋板，柱脚预留 50mm 厚二次灌浆层，柱脚底部 670mm 高度内混凝土包裹。3.5.2钢柱吊装钢柱竖向分为 8 节，每节的 4 根钢柱为一组，其40施工技术第 44 卷中每 2 根钢柱组成一片整体吊装。标准段钢柱长度为 8m，质量为 12.3t，最重钢柱为顶端钢柱，重约13.5t。T6 节以下钢柱可使用 100t 汽车式起重机完成吊装，T7，T8 节以上需使用 160t 汽车式起重机完成安装。钢柱安装时，先安装立柱，再安装柱间斜撑。每安装完一节后浇筑钢柱内混凝土，初凝后再安装上节钢柱。3.6钢管柱混凝土浇筑每安装完一节钢柱后需进行柱内混凝土的浇筑，混凝土初凝后再安装上节钢柱。柱内为 C40 微膨胀混凝土。混凝土采用汽车泵接长软管的方式进行浇筑。为加强两节柱间混凝土连接，在下节钢柱浇筑满时，沿钢管柱内弧均匀插入 8 根 25 钢筋，钢筋插入和外漏长度均需 LaE=75cm。3.7顶部钢梁地面组拼为了配合桁架顶部钢梁提升，每个桁架的组拼位置在首层结构楼板上桁架钢梁垂直投影位置进行。把桁架顶部钢梁的轴线、梁中心线投影至首层结构楼板位置，并做好标记，然后按照桁架钢梁尺寸放线，进行桁架钢梁的拼装。桁架组拼顺序如图5 所示。注:组拼顺序为:后榀钢梁 1前榀钢梁 2中间底横梁3中间斜梁 4中间上层梁 5图 5桁架组拼顺序示意Fig 5Truss assembly sequence3.8顶部桁架整体提升3 个巨型门形钢结构顶部桁架钢梁整体质量分别为 88，83，132t。最大的桁架 3 顶部钢梁整体外形尺寸为 5.25m 4.526m 16.861m，梁顶高度为47.100m。将顶部钢梁在安装位置的正下方楼面上拼装成整体后，利用“超大型构件液压同步提升技术”将其整体提升到位。3.8.1吊点及提升支架的设计根据桁架结构特点，每个桁架设置 4 个提升点。下吊点布置在提升单元上弦主梁翼缘上，上吊点布置在垂直于下吊点位置支撑架上。支撑架固定在桁架 立 柱 顶 部，其 横 梁 和 斜 撑 采 用 250mm 250mm 14mm 的箱形梁，立柱和斜拉杆选用 H250250 9 14 的 H 型钢，然后用 10 作十字剪刀撑拉接，增加其整体稳定性。如图 6 所示。图 6提升支撑架示意Fig 6Lifting supports3.8.2提升设备及配置根据对桁架提升过程的工况计算，本工程选择了 YS-SJ-75 型液压提升器作为主要的提升承重设备。每台 TS-SJ-75 型液压提升器标准配置为5 根钢绞线，额定提升力为 750kN。钢绞线作为柔性承重索具，采用高强度低松弛预应力钢绞线，抗拉强度为 1 860MPa，单 根 直 径 为 17.80mm，破 断 力 360kN。本工程桁架 3 提升吊点反力及设备配置如表 1 所示。表 1桁架 3 提升吊点反力及设备配置Table 1Lifting points forces and equipmentsetting of truss 3吊点编号提升反力值/kN液压提升器型号提升器布置数量/台每台提升器钢绞线配置/根安全系数N1286YS-SJ-75133.70N2471YS-SJ-75143.00N3289YS-SJ-75133.66N4451YS-SJ-75143.13总计1 497414同时工程中配置一套 YS-CS-01 型计算机同步控制及传感检测系统，以实现集群提升器作业时的动作协调、行程位移传感检测及计算机控制。3.8.3控制立柱变形措施由于提升构件质量均超过80t，两侧独立钢柱高度高达 40 多 m。因此需要考虑提升过程对钢柱的影响以及风荷载的影响。根据提升工况计算结果，考虑 6 级风荷载作用下柱顶最大位移变形为43mm。经过综合对比和计算，采取了在柱顶部增加双肢 HN700 300 13 24 型钢作为临时水平支2015 No 2申士杰等:无锡恒隆广场巨型门形钢结构安装技术41撑，可把柱顶部变形控制在 2.014mm 内，确保满足安装及规范要求。3.9测量及焊接通过液压提升系统设备调整各吊点高度，使巨型桁架提升单元达到水平姿态。同时使用全站仪检测立柱的变形。提升之前，在钢柱 1/3，2/3、柱壁厚变化位置及桁架牛腿和桁架下弦布置测量监控点，并记录数据。提升开始后，提升单元离地后使用全站仪测量监控点的读数，与之前数据对比，分析桁架钢柱变化情况。钢柱吊装校正验收合格后，需把钢柱连接板、柱身以及柱间支撑槽钢和节点板点焊定位牢固，然后严格按照焊接顺序及焊接工艺进行焊接作业。钢柱部分的焊接顺序为:先焊接立柱，后焊接柱间支撑;同一榀的 2 根立柱需同时焊接，每节柱间槽钢支撑需先焊最上面一个单元，然后向下依次焊接。如图 7 所示。图 7立柱焊接顺序示意Fig 7Vertical column welding sequence圆管钢柱就位后先焊接限位卡板，再在钢管半圆位置进行定位点焊固定，然后顺 A 和 A方向 2 个焊工按照相同焊接工艺(参数)同时焊接。如图 8所示。图 8圆管钢柱焊接顺序示意Fig 8Welding sequence for steel column顶部桁架钢梁现场组拼时，组拼定位好后需点焊定位牢固。主梁分段时，先焊接主梁分段焊缝;然后焊接桁架上弦杆和下弦杆之间的腹杆;随后再进行桁架下部横梁的焊接、上部横梁的焊接;最后进行中间腹杆、斜撑的焊接。提升吊装就位，标高轴线验收合格后，先进行下弦杆连接焊缝的焊接，再进行上弦杆焊缝的焊接，最后进行后装腹杆(或钢板)的焊接。提升单元就位完成后，先焊接一端，然后再焊接另一端。4结语本工程通过对巨型门形钢结构进行合理的分段，采取了楼板加固处理、升降操作平台的使用、桁架预拼装、柱顶增加型钢水平支撑等一系列技术措施，同时通过合理的焊接方法及超大型构件液压同步提升技术应用，成功地解决了本工程巨型门形钢结构的安装难题，确保了工程质量、进度及经济效益。希望本工程巨型门形钢结构的施工经验对后续类似的结构施工提供借鉴和指导意义。参考文献:1宋国福，王海涛，张三虎 神华技术创新基地大跨度钢桁架施工技术J 施工技术，2011，40(18):55-582张宇鹏，徐中文，王军，等 中国联通科研中心办公楼钢结构整体提升技术J 施工技术，2010，39(8):141-1433吴洪章，万利民，卢育坤，等 97m 高空大跨度钢桁架安装技术J 施工技术，2013，42(14):22-244冶金工业部建筑研究总院 GB502052001 钢结构工程施工质量验收规范S 北京:中国计划出版社，20025北京钢铁设计研究总院，GB500172003 钢结构设计规范S 北京:中国计划出版社，2003中联重科助力中国馆亮相 2015 年米兰世博会2014 年 9 月 26 日，2015 年意大利米兰世博会中国地区路演新闻发布会暨合作签约仪式在北京意大利中心隆重举行，中联重科作为 2015 年米兰世博会中国馆工程机械和农业机械唯一全球合作伙伴，参加了米兰世博会场馆建设。此次米兰世博会的主题是“滋养地球，生命的能源”，有助于人类生活水平的提高，促进人民、领土、社团以及国家之间的理解与合作。2015 年 5 月 1 日10 月 31 日，新一届世博会将在意大利米兰举行。至今一共有包括中国在内的 147 个国家及国际组织、55 个自建馆确认参加展出。世博会馆址占地约 100 万 m2，仅中国馆面积就达到 4 590m2。目前，中联重科机械设备已在意大利米兰参与了中国馆的混凝土建筑施工，后续将继续提供起重吊装及应急救援等全方位服务。此次世博会是中国国家馆在海外第 1 次以自建馆形式参展。作为民族品牌，中联重科将为中国馆在海外的首次自建保驾护航。