趣店集團新總部主樓鋼結構施工技術

巫明杰

(江蘇滬寧鋼機股份有限公司,江蘇 宜興 214231)

0 引言

隨著社會的發展,越來越多的具有大規模、多單體、整體地下室、復雜受力體系的鋼結構建筑應運而生。本文依托趣店集團新總部項目,來研究這種復雜鋼結構的施工。

1 工程概況

趣店科技金融創新園區位于廈門市同安區,主要由三棟樓組成,是趣店集團未來的總部。本項目用地紅線范圍300 m×200 m,紅線范圍內都設有地下室,其中1號樓范圍內地下2層,其余部位地下1層。

此次施工范圍為1號樓及其裙樓內的鋼結構。1號樓地下2層、地上9層,總高45.25 m,呈“回”字形布置,外側尺寸139.2 m,內側尺寸84 m。

本項目鋼結構最大跨度50.4 m,用鋼量約19 500 t,最大板厚100 mm,最高材質Q460GJC。園區整體三維軸側圖見圖1。

1號樓主樓主要由核心筒(8個)、樓層梁(2層—7層)、水平桁架(8層—9層)、巨型拱(7層—9層)及吊柱(2層—8層)組成。

核心筒共8個,單筒平面尺寸9.6 m×12.6 m,筒內有十字型、H型和L異型鋼骨柱,材質Q460GJC,最大板厚100 mm。核心筒鋼骨示意圖見圖2。

核心筒之間上部設巨型拱相連,拱最大長度57 m,最大斷面規格□1 000×80×80×100,材質Q460GJC。拱跨越3層結構,中部及上部設拉梁和水平桁架、下部設拉索,形成自平衡體系。巨型拱示意圖見圖3。

2層—7層為樓層鋼梁結構,上下層鋼梁通過吊柱相連,組成懸吊受力體系,吊柱直徑150 mm～325 mm,從上往下逐層遞減,材質Q460GJC。鋼梁和吊柱立面示意圖見圖4。

2 施工重難點分析

1)地下室范圍大,鋼結構吊裝困難。上部結構施工時,下部及周邊地下室已經施工完成,上部結構變成一座“孤島”,給鋼結構的運輸和吊裝帶來了巨大的難度,需在地下室頂板上設置加固通道,加固點多,加固難度大。

2)結構體系復雜,安裝難度大。主體采用上部巨型拱+下部懸吊結構體系,主受力構件為核心筒頂部的巨型拱。因此安裝時要上部巨型拱先成體系,下部樓層梁后成體系。

3)結構跨度大,變形控制是重點。巨型拱最大跨度50.4 m,水平桁架最大懸挑12.8 m,且安裝過程中巨型拱未成體系,因此變形控制是施工重點和難點。

4)節點復雜、重量大。巨型拱桁架區和核心筒節點復雜,節點質量約20 t～29 t,吊裝和安裝定位難度大,小型吊車無法完成作業。

5)工期壓力大。含地下室在內,主樓總工期只有約11個月,其中地上結構施工工期只有7個月,工期壓力非常大,因此選用何種施工方案最節約工期也是本工程的重點。

3 現場施工方案

3.1 總體施工部署

地下階段施工部署:采用現場既有塔吊和2臺50 t汽車吊相結合的方案吊裝地下室鋼骨。以現場既有塔吊為主,塔吊覆蓋范圍以外的構件用汽車吊下到基坑內就近吊裝,盡量避免汽車吊下到基坑內作業,減少鋼結構和土建施工交叉,降低施工難度(見圖5)。

地上階段施工部署:采用2臺260 t履帶吊、2臺300 t履帶吊及現場既有塔吊配合吊裝主體結構;先施工主樓,主樓施工完成以后再施工裙房。履帶吊通過加固通道在地下室頂板上作業(見圖6)。

平面施工分區:平面上以核心筒為界,分為8個施工分區,8個分區同步施工。

立面施工順序如下:1)地下結構吊裝;2)設置地下室頂板加固通道回頂支撐;3)設置臨時支撐,從下往上逐層安裝2層—7層鋼梁及吊柱;4)設置臨時支撐,安裝巨型拱、水平桁架及斜拉桿;5)施工拉索,然后從下往上拆除臨時支撐,結構從施工狀態轉入設計狀態。

3.2 履帶吊加固通道設計

南北履帶吊可行走在回填通道上,東西側履帶吊需上地下室頂板。

履帶吊加固通道分別在裙房影響區和非裙房影響區。非裙房影響區加固通道可直接設于地下室頂板上。裙房影響區有超出地下室頂板的混凝土柱筋,加固通道需水平避開或者抬高避開鋼筋。兩種情況吊車通道加固方案如下。

非裙房影響區:鋼支撐優先設于混凝土柱頂,然后在鋼支撐上橫向鋪路基箱,最后在橫向路基箱上再鋪一層縱向路基箱;如鋼支撐不在混凝土柱的位置,則設于混凝土主梁上,主梁底設置回頂支撐。

裙房影響區:裙房影響區內混凝土柱頂鋼骨柱及甩筋超出地下室頂板約1 m,影響加固通道布置,因此加固通道的橫向路基箱需避開結構柱,先在混凝土梁上設置橫向路基箱,然后在橫向路基箱上鋼墊塊,最后在鋼墊塊上鋪縱向路基箱,混凝土主梁底設置回頂支撐。加固通道做法見圖7。

混凝土區域內回頂支撐為φ351×12圓管,洞口處路基箱下部為格構式支撐?；仨斨螜M斷面2 m×2 m,弦桿規格φ325×10,腹桿規格φ180×8,支撐頂部用HW400×400做成“田”字形平臺,支撐底部與大底板上的埋件相連。路基箱置于鋼平臺上時,只需設置限位板,不必焊接(避免在此處產生彎矩,對支撐體系不利)[1]。

路基箱厚度0.74 m,寬度2 m,長度8 m～18 m,采用HN700×300和20 mm厚鋼板拼制而成,材質Q355B。加固通道現場見圖8。

3.3 典型構件安裝工藝

3.3.1 鋼柱和鋼梁安裝工藝

鋼柱起吊前應將登高爬梯、防墜器等掛設在鋼柱預定位置并綁扎牢固,起吊時確保根部不拖。利用柱頂臨時連接的螺栓孔作為吊點。起吊回轉過程中應注意避免同其他已吊好的構件發生碰撞,吊索保持一定的有效高度。

鋼柱起吊就位后臨時固定,并初校垂直度,然后再松開吊鉤,進行下一根鋼柱吊裝。

每個區域鋼柱安裝時,應及時安裝上柱頂的框架梁,形成穩定的結構體系。

鋼梁安裝時,在梁上翼緣設置定位卡板,起吊前,先將鋼梁腹板上的連接板用安裝螺栓固定在腹板上。對于采用雙剪板連接的鋼梁,安裝時先將梁兩端腹板同一側的連接板安裝在就位位置,而另一側的連接板則伸入至鋼梁內,以便高空安裝定位[2]。

3.3.2 吊柱安裝工藝

本項目為懸吊結構體系,體系轉換以前,吊柱既不能受拉,也不能受壓。所以從下往上逐層安裝,且安裝過程中在吊柱兩側設置臨時支撐,確保吊柱不參與受力。每層吊柱安裝時需嚴格控制標高,確保該層梁的標高準確[3]。吊柱安裝示意圖見圖9。

3.3.3 巨型拱拉索張拉施工工藝

巨型拱及水平桁架按照大節點和桿件拆分的原則,吊重和運輸尺寸滿足要求時盡量將節點和桿件共同制作。巨型拱及水平桁架下部設置臨時支撐,然后履帶吊分段吊裝到設計位置。下部拉索根據鋼結構的施工進度配合安裝。拉索張拉和其他專業之間的配合詳見圖10。

3.4 鋼結構卸載

卸載是結構從施工狀態轉化到設計狀態的過程。鋼結構安裝、焊接完成,并檢測合格后即可以開始卸載。本項目卸載依據“分區、分級、對稱、同步”的原則,平面上根據現場實際施工情況結合計算分析,先卸載直邊分區,然后卸載轉角分區;立面上從下往上逐層卸載。

根據施工過程模擬,本工程臨時支撐的卸載和拆除分兩階段進行。第一階段先卸載和拆除圖11深色點所示的64個支撐;第二階段卸載和拆除圖11所示淺色的40個支撐。卸載點布置見圖11。

卸載采用割胎架模板的方式進行,每次割掉5 mm,直至結構不再產生變形,再一次性拆除臨時支撐。卸載過程中需監測變形[4]。

為確保卸載順利,過程中應特別注意如下事項:1)統一指揮,嚴格按照既定方案執行,并確保各卸載點保持同步;2)熟悉各卸載點的理論變形情況,防止出現不必要的驚慌或過激反應;3)卸載前檢查臨時結構和永久結構之間的連接情況;4)卸載前及卸載過程中應對結構進行監測,并及時與理論結果進行比對分析[5];5)做好安全交底和安全措施,并檢查所用設備及機具,確保其性能良好。

4 結語

趣店科技金融創新園主樓鋼結構工程用鋼量大、構件重量大、結構體系復雜、工期緊、周圍有大面積地下室,制約施工。

針對諸多不利因素,采用履帶吊和塔吊配合吊裝施工,節約工期,其中履帶吊在加固通道上作業;避免吊柱提前參與受力,所有吊柱位置都設置臨時支撐,待體系轉換完成以后再拆除。

趣店科技金融創新園主樓鋼結構工程的成功施工,對類似項目有一定的借鑒意義。