蝴蝶形鋼結構采光頂吊裝技術

季 春 周曉軍

泰興一建建設集團有限公司 江蘇 泰興 225400

1 工程概況

溫州市開發區西單元C-10a商業地塊（一期）——A1#樓項目，位于溫州市龍灣區括蒼西路與鰲江北路交會處，總建筑面積280 000 m2，其中地上建筑面積150 000 m2，地下建筑面積130 000 m2。包含大商業、金街，整個場地通設2層地下室。大商業地上5層，局部6層，金街地上3層。地上商業建筑高度33.50 m。結構形式為框架結構，部分大跨度區域為勁性結構，采光頂為鋼結構。

該大型商城室內設置6個平面形狀各異的大型采光井，屋頂設計為號稱“溫州之花”的蝴蝶形鋼結構玻璃屋面，采光頂三面積最大，平面呈蝴蝶花瓣形布置，外圍6個大小不等的花瓣與蝴蝶形中圈連接，中圈投影落于中庭天井位置，由矩形管、圓管鋼柱和矩形鋼管梁、桁架組成（圖1、圖2）。鋼柱基礎位于屋面層混凝土結構梁柱之上，柱頂標高38.485 m。

圖1 屋面采光頂整體效果圖

圖2 屋面采光頂三鋼結構效果圖

2 主要施工準備

1）安裝前，土建先按設計要求將鋼柱基礎預埋到位，經過多方共同驗收后，交屋面鋼結構安裝單位。鋼結構材料采購和加工由專業廠家負責，且預先試組裝后，送交現場安裝。

2）裝卸、運輸過程中應保護構件，避免損壞。必須按照吊裝要求程序進行發運，考慮配套供應，確保現場順利吊裝。

3）構件按吊裝順序、安裝位置、型號分別堆放于吊裝位置附近。構件編號宜放置在兩端醒目處，以便于吊裝時構件的查找。

4）會同各方對定位軸線進行交接驗線，做好標記及保護。

5）吊裝前對鋼構件做好中心線、標高線的標注，對不對稱的構件還應標注安裝方向，對大型構件應標注重心和吊點。在構件四角做包角，以防止鋼絲繩刻斷。為防止工字形或H形鋼柱局部擠壓破壞，在綁扎點處可設置加強筋板。

3 主要施工順序

本工程采光頂三呈花瓣形，中圈投影于中庭天井內，其余部位投影在樓面之上，其中部分構件質量較重，施工難度大。經過綜合考慮，采用75 t汽車吊行駛至中庭地下室頂板之上進行吊裝，由于吊裝范圍有限，故采用4 t小吊車及人字扒桿進行花瓣鋼結構部分的吊裝，4 t小吊車由75 t汽車吊起吊運至樓面之上。吊裝順序為：先吊裝中圈的外圈鋼柱及連系桁架、鋼梁，然后吊裝花瓣鋼結構，最后吊裝中圈內部鋼結構[1-4]。

4 鋼結構安裝方法

4.1 地庫頂板加固、吊車到位

1）按照預先確定的方案，拆除采光頂三的井內腳手架，對采光頂三部位的地庫頂板下1、2層結構梁板和通往此位置的地庫頂板，進行鋼管支撐搭設和結構加固，并邀請汽車吊司機一同現場驗收。

2）對采光頂三部位地庫頂板表面進行鋼板鋪設，對75 t汽車吊落腳支撐點鋪設200 mm×200 mm的方木進行加固。

3）先期吊裝4 t小吊車和鋼扒桿設備。

4.2 鋼構件與材料的進場和驗收

1）構件到場后，按隨車貨運清單核對所到構件的數量及編號是否相符，構件是否配套，如果發現問題，應迅速采取措施，以保證現場施工進度。

2）對于制作超過規范誤差和運輸中受到嚴重損傷的構件，須返回廠內進行維修。對于輕微的損傷，也可以在現場進行修整。

3）螺栓采用防水包裝，并將其放在托板上以便運輸。存放時根據尺寸和高度分組存放。

4）焊條和焊絲在使用前存放在容器內，并置于隔離地面的托板上，頂上蓋帆布；氧氣瓶與乙炔瓶分開放在工具房內，工作時間之外上鎖。

4.3 鋼柱吊裝方法

1）當準備工作落實后，采用75 t汽車吊將鋼柱吊運至樓面之上，然后轉運至安裝位置。鋼柱采用扒桿進行吊裝，起吊前，在鋼柱柱腳板位置墊好木板，以免鋼柱在起吊過程中將柱腳板損壞。

2）當鋼柱吊至距其就位位置上方200 mm時，使其穩定，對準鋼柱對接口位置。落實后用專用角尺檢查，鋼柱采用臨時連接板就位。鋼柱就位后，對齊安裝定位線，將連接板用高強螺栓（充當臨時螺栓）固定，并用纜風繩拉好。

3）采用千斤頂進行鋼柱標高調整時，先在柱身上標定標高基準點，然后用水準儀測定其差值，旋動調整螺母以調整柱頂標高。

4）先采用水平尺對鋼柱垂直度進行初步調整，然后用2臺經緯儀從柱的2個側面同時進行觀測，并進行調整。

4.4 鋼梁、桁架吊裝方法

4.4.1 安裝工藝流程

起吊→就位→臨時固定→調節水平、豎向調節絲桿→校正軸線垂直度、標高→焊接固定點→焊接→焊縫處理→焊接外觀檢驗→超聲波探傷檢驗

4.4.2 鋼梁安裝方法

花瓣部分的鋼梁采用75 t汽車吊吊運至28.50 m樓面，然后轉運至安裝位置。構件質量較輕的采用4 t小吊車吊裝，構件質量較重的用人字扒桿起吊就位（圖3）。鋼梁翼緣中心線應對準牛腿中心線，以保證鋼梁軸線位置，反復觀測并糾正其軸線、標高、垂直度偏差值，直至符合規范要求后，方可進行對接焊。其中較重的桁架采用2臺扒桿同時起吊提升至設計標高并與鋼柱連接。

圖3 采用2臺扒桿起吊較重的鋼梁

4.4.3 鋼結構安裝流程

將75 t汽車吊行駛至中庭采光頂三位置，然后將4 t小吊車吊至屋面樓面板之上→采用75 t汽車吊吊裝花瓣內圈鋼柱（圖4）→采用75 t汽車吊吊裝鋼柱之間的連系桁架→采用4 t小吊車及人字扒桿吊裝花瓣鋼柱→采用4 t小吊車、人字扒桿吊裝連系桁架、鋼梁→安裝花瓣部分的次梁，完成花瓣鋼結構的安裝→采用75 t汽車吊吊裝花瓣內圈懸挑桁架（圖5）→采用75 t汽車吊吊裝懸挑桁架及之間的連系構件→采用75 t汽車吊吊裝最內圈的主梁（圖6）→采用75 t汽車吊吊裝最內圈的次梁，完成采光頂三鋼結構的安裝。

圖4 吊裝蝴蝶花瓣內圈鋼柱示意

圖5 吊裝花瓣內圈全部懸挑桁架

圖6 吊裝最內圈的采光頂主梁

5 現場鋼結構吊裝與改進

在采光頂三鋼結構安裝過程中，大量構件需要從天井內吊上進行空中組合，安裝場地空間狹小，吊裝工序復雜，工期僅40 d，且又處于新冠肺炎疫情期間，施工難度大，實際吊裝進度緩慢。

為加快安裝進度，采取在采光頂三中庭天井內，增加1臺50 t汽車吊配合鋼結構的垂直水平吊裝，在屋面多個鋼梁組裝時，在屋面上又增加汽車吊籃升降車和行走式高空作業平臺設備，直接懸空升到中庭天井鋼屋蓋下作業，加快了施工進度，確保了現場安全。

在該工程施工中，盡可能做到滿堂腳手架搭設與安全網張設配合到位，安全掛籃、掛梯安裝到位。由于采光頂三鋼結構為蝴蝶形花瓣，且為高空作業，故作業人員在鋼結構梁、檁條上行走或操作時將面臨各種各樣的風險。為確保高空作業人員的人身安全，在施工過程中臨時安裝一系列的鋼絲網格線作為生命線。作業人員在高空作業時將身上佩戴的安全繩扣在生命線上，保證不會墜落到地面。

6 結語

本工程蝴蝶形采光頂三鋼結構屋面的中圈投影落于中庭天井位置，部分鋼構件較重，吊裝難度大。為保證吊裝進度，在中庭天井內另增加1臺50 t汽車吊配合鋼結構吊裝，在大屋面增加汽車吊籃升降車和行走式高空作業平臺，并對地庫頂板進行臨時支撐加固處理，確保了大型蝴蝶形采光頂三鋼結構吊裝的順利完成，為后續工程施工創造了條件，也為同類型工程積累了經驗。