超高異形懸挑鋼結構逆序吊裝施工技術研究與應用

高玉鵬 王守敬 龐武強 馮斌 洪圖

摘 要 結合北京市昌平區未來科學城A1430項目的實際情況，介紹了項目采用的超高異形懸挑鋼結構逆序吊裝施工技術，包括前期構件深化、受力模擬分析及最終的吊裝施工。

關鍵詞 超高異形懸挑鋼結構;逆序吊裝;斜向支撐鋼結構柱

引言

懸挑結構造型作為建筑造型的重要組成部分越來越多地出現在結構施工當中。在距地較高樓層處懸挑的鋼結構配以底部斜向支撐的鋼柱形成的結構整體，是一種較為通用常見的懸挑結構設計形式。本工程結合項目實際情況，采用了超高異形懸挑鋼結構逆序吊裝施工技術，解決了項目超高異形懸挑鋼結構的吊裝難題，節約了工期，創造了效益。

1工程概況

本工程位于北京市昌平區未來科學城，30-7#商業辦公樓15層室外懸挑鋼平臺，懸挑部分結構高度59.78m，鋼平臺最大懸挑凈長度8.4m，懸挑部分用鋼量33.2噸，懸挑鋼平臺底部為兩根倒八字樹杈狀的鋼管柱支撐。先吊裝鋼管柱存在臨時固定難、高空作業風險大等難題。

2施工工藝流程

2.1 利用Tekla structures軟件對復雜節點進行優化

利用Tekla structures軟件對結構進行建模，將底部斜柱合理分為三段，上下兩段長度應保證中間段斜向鋼柱從上部穿過鋼梁吊裝時與鋼梁之間能保證一定安全距離不發生碰撞，上端與懸挑鋼結構梁在加工廠內組合加工為單個構件，下端與勁性結構的型鋼柱在加工廠內組合加工為單個構件。

2.2 鋼結構吊裝施工模擬分析

為保證吊裝順序對鋼結構的內力和變形影響在可控范圍內，利用Midas Gen軟件對結構進行吊裝模擬分析。荷載效應組合和荷載分項系數取值按《建筑結構荷載規范》GB50009取值，取荷載放大系數為1.1，臨時支承結構重要性系數取1.0，按靜力學方法對施工過程中的結構分整體拼裝鋼梁部分吊裝、安裝中部梁、安裝底部斜柱及斜柱上方鋼梁并卸載兩個內拉索、安裝南側分段、安裝南側分段底部支撐斜鋼柱及頂部鋼梁、安裝南側分段底部支撐斜鋼柱及頂部鋼梁、安裝南側剩余其他鋼梁、安裝北側邊緣鋼梁七個時段進行彈性分析[1]。

2.3 鋼結構吊裝施工及卸荷

地面拼裝部分設置六個支點，保證拼裝部分保持穩定，局部高度需調整位置借助液壓千斤頂進行微調，構件移動采用50t汽車吊進行吊裝，所有節點施工完成后按照《鋼結構工程施工質量驗收規范》GB50205-2001進行質量驗收[2]。

根據胎架重量、尺寸及現場工況，對吊重機械進行選型，首先考慮已有塔式起重機能否滿足吊裝要求，不滿足的情況下考慮其他吊裝機械，最終選定采用300t汽車吊進行鋼結構梁胎架吊裝。綜合考慮吊點位置、吊裝重量、安全系數，選取吊裝鋼絲繩為6×36+FC型鋼絲繩。

拉結鋼絲繩用卡環一端拉結到主梁端部的吊耳，一端連接到懸挑鋼平臺的上層既有主體結構上，用倒鏈對鋼絲繩進行微調，控制兩根鋼絲繩受力均勻平等。

斜向鋼柱中間段吊裝前，利用全站儀測量鋼柱上端固定點定位坐標，通過移動拉結鋼絲繩進行調整，確保位置準確。吊裝鋼絲繩根據鋼柱安裝完成后的角度進行長度調整，保證斜柱起吊后形成與安裝完成后同樣的角度。吊裝穿過上部已安裝完成的鋼梁胎架時緩慢通過，確保吊裝鋼絲繩及吊裝斜柱不與鋼梁胎架發生碰撞。吊裝到位后，通過鋼柱中段兩端設置的加固耳板與鋼柱上下段進行錨栓臨時連接，位置調整到位后進行焊接。

剩余鋼梁進行散拼吊裝，吊裝順序從已吊裝完成的胎架由近及遠安裝，安裝過程中操作人員安全措施到位，節點位置焊接及其他施工操作佩戴雙安全繩，在穩定的懸掛平臺內施工作業。由于部分懸挑鋼結構在塔式起重機吊裝范圍內，部分散拼鋼梁利用已有塔式起重機進行吊裝。施工質量按照《鋼結構工程施工質量驗收規范》進行控制。

懸挑鋼框架平臺安裝完成后鋼絲繩的拆除過程是對結構的一個卸載過程。卸載前，鋼結構所有節點的連接保證全部驗收合格。根據設計要求，懸挑鋼梁端部變形量不得超過3%，由此確定倒鏈行程。過程中采用全站儀全稱觀測設置在鋼梁端部的反射貼片獲得變形值，對卸載過程進行指導和預警。卸載后懸挑鋼結構的應力和變形經Midas Gen軟件模擬計算符合設計要求。

3效益分析

本工程利用此項技術施工的超高位置異形懸挑鋼結構工程，施工過程中安全可靠，質量經驗收合格，本工法的成功應用為同類結構形式的施工提供了一種新的施工思路，具有良好的社會效益。經商務人員核算，與傳統施工工藝相比，共節約成本39.86萬元，同時節省了工期。

4結束語

隨著建筑造型的日益復雜，部分傳統的施工工藝已無法滿足施工需求，超高懸挑鋼結構逆序吊裝適用于建筑中超高位置懸挑鋼結構順序吊裝時安全隱患多、質量控制難度大的情況，可節約一定的工期與施工成本，對于類似施工難度較大的工程施工具有一定的借鑒意義。

參考文獻

[1] 魏勁松.高層屋面連體大懸挑雙層鋼結構施工技術[J].建筑施工，2014，36（5）：550-553.

[2] 李洪泉.高層建筑懸挑鋼結構吊裝施工[J].建筑技術開發，2013，40（12）;30-31.