型鋼混凝土結(jié)構(gòu)空中連廊鋼結(jié)構(gòu)支撐平臺(tái)施工工藝

萬(wàn)朋均

（中交一公局第二工程有限公司，江蘇 蘇州 215000）

1 引言

拉薩頓珠金融城第16、17、18 號(hào)地塊開(kāi)發(fā)項(xiàng)目地處拉薩市城關(guān)區(qū)，三號(hào)閘南側(cè)，新318 國(guó)道以南。其中，從16 號(hào)地塊1 號(hào)樓13 層到頂面層有一個(gè)高空連廊，連廊兩邊的塔樓都是框架+剪力墻結(jié)構(gòu) （連廊部分的結(jié)構(gòu)形式采用型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)）。綜合考慮連廊高度、結(jié)構(gòu)形式、自然環(huán)境等因素，對(duì)常規(guī)的滿堂支撐架、 貝雷支架施工方法以及自主創(chuàng)新的鋼結(jié)構(gòu)支撐平臺(tái)方法進(jìn)行方案比選，最終決定使用鋼結(jié)構(gòu)支撐平臺(tái)進(jìn)行高空連廊施工，該施工方法加快了施工進(jìn)度，保證了作業(yè)安全，提升了項(xiàng)目效益。

2 高空連廊施工方案設(shè)計(jì)

2.1 存在的問(wèn)題

該項(xiàng)目高空連廊兩邊的塔樓是框架剪力墻結(jié)構(gòu)，連廊是跨度22 m，寬度18 m 的型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)，連廊底部離地面45.9 m。項(xiàng)目所處位置地質(zhì)氣象條件復(fù)雜，三面環(huán)山，北靠拉薩河，且連廊建設(shè)地點(diǎn)位于山口處，常年伴有大風(fēng)，對(duì)支撐體系的整體穩(wěn)定性要求更高，施工風(fēng)險(xiǎn)高、難度大。

2.2 方案的執(zhí)行

型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)相比，增加了混凝土現(xiàn)澆的工序，特別是高空連廊離地面距離高的情況下，顯著地增加了施工難度，現(xiàn)澆工藝必須搭設(shè)操作平臺(tái)方可進(jìn)行作業(yè)，因此施工操作平臺(tái)的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

采用鋼結(jié)構(gòu)支撐平臺(tái)可加快項(xiàng)目高空連廊的施工進(jìn)度，提升高空連廊施工的安全性，降低施工成本，提升工程效益。

2.3 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

1）研制目標(biāo)：加快高空連廊施工進(jìn)度，確保高空連廊施工安全，控制高空連廊施工成本，做到高效、經(jīng)濟(jì)、安全。

2）設(shè)計(jì)及計(jì)算：通過(guò)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)支撐平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，運(yùn)用CAD 軟件繪制二維施工圖，運(yùn)用草圖大師軟件繪制三維模型圖，并采用Midas Civil[1]軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的鋼結(jié)構(gòu)支承平臺(tái)進(jìn)行穩(wěn)定性校核。在自主驗(yàn)算通過(guò)后，再進(jìn)行第三方驗(yàn)算，所有的驗(yàn)算都符合要求。鋼結(jié)構(gòu)支撐平臺(tái)整體計(jì)算模型如圖1 所示。

圖1 鋼結(jié)構(gòu)支撐平臺(tái)穩(wěn)定性驗(yàn)算模型圖

3）制作鋼結(jié)構(gòu)支撐平臺(tái)：鋼結(jié)構(gòu)支撐平臺(tái)的長(zhǎng)度是21.95 m，寬度是18 m，高度是12.45 m，使用的鋼材型號(hào)為Q235，根據(jù)截面形式的差異，分為工字鋼、HN400 型鋼、HN600 型鋼、直徑600 mm 和500 mm 鋼管等。

3 施工工藝

3.1 連廊高空現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)支撐平臺(tái)的安裝

3.1.1 牛腿安裝

牛腿安裝前，要先將螺栓和一些鋼板預(yù)先埋設(shè)好，確定預(yù)埋位置準(zhǔn)確無(wú)誤后，才能將已經(jīng)加工好的鋼牛腿進(jìn)行安裝[2]。

牛腿安裝重點(diǎn)及注意事項(xiàng)：根據(jù)異形支撐結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，各鋼管連接處會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中。為避免應(yīng)力集中，優(yōu)化了焊接節(jié)點(diǎn)位置加勁板的設(shè)計(jì)形式，在加勁板的角點(diǎn)位置，均設(shè)置了切口，避免應(yīng)力集中。一般要求比較高的構(gòu)件切口采用弧形，而項(xiàng)目中采用線形，也能降低加工難度。具體方法是在各薄弱點(diǎn)加設(shè)12 mm 厚加勁板，在加勁板上設(shè)置30 mm×30 mm 的三角形內(nèi)切角，改變?cè)械亩噙呅巍?/p>

3.1.2 安裝型鋼（HN600 mm）

HN600 mm 是本次高空連廊施工中質(zhì)量最重的吊裝構(gòu)件，采用20 mm 直徑的鋼絲繩進(jìn)行吊裝。

安裝型鋼（HN600 mm）重點(diǎn)及注意事項(xiàng)：鋼結(jié)構(gòu)牛腿調(diào)整平整后方可安裝型鋼。

3.1.3 鋼結(jié)構(gòu)地面預(yù)連接

在指定的預(yù)連接場(chǎng)地，對(duì)鋼管進(jìn)行拼裝并設(shè)置螺栓孔位[3]，找準(zhǔn)位置后進(jìn)行焊接。

鋼結(jié)構(gòu)地面預(yù)連接重點(diǎn)及注意事項(xiàng)： 因?yàn)殇摴苤渭苁且环N異型結(jié)構(gòu)，為了便于施工，可以在地上或者某個(gè)平臺(tái)上，根據(jù)圖紙的尺寸對(duì)每個(gè)鋼管的位置進(jìn)行標(biāo)定，這樣可以加速安裝進(jìn)程，確保焊接質(zhì)量。

3.1.4 安裝斜撐及大桁聯(lián)

在預(yù)先組裝好的場(chǎng)地上，需要將2 個(gè)斜撐和1 個(gè)大桁連接成一個(gè)整體，總質(zhì)量為3.08 t。在安裝過(guò)程中，需要使用130 t的汽車吊進(jìn)行吊裝作業(yè)。為了確保安全，需要選擇抗拉強(qiáng)度1 670 MPa、最小破斷力166 kN、直徑≥18 mm（6 mm×19 mm）的鋼絲繩進(jìn)行吊裝。

安裝斜撐及大桁聯(lián)重點(diǎn)及注意事項(xiàng)： 在進(jìn)行斜撐及大桁聯(lián)的吊裝和安裝前，需要進(jìn)行試吊，確保吊裝設(shè)備和吊裝方法能夠滿足要求，以確保斜撐和大桁聯(lián)的安全安裝。

3.1.5 桁聯(lián)安裝

1）斜撐平面上桁聯(lián)的安裝：首先用螺釘固定一面，再把小桁聯(lián)緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)到斜撐上進(jìn)行焊接。在桁架安裝前，應(yīng)使用直徑為9.3 mm 的索風(fēng)繩對(duì)支撐系統(tǒng)進(jìn)行加固。其加固方法是將錨環(huán)預(yù)先埋設(shè)在連廊結(jié)構(gòu)的兩端梁中，并將其固定。

斜撐平面上桁聯(lián)安裝重點(diǎn)及注意事項(xiàng)： 桁聯(lián)的安裝要與斜撐的施工進(jìn)度同步進(jìn)行，當(dāng)一榀斜撐完成后，兩邊的桁聯(lián)也要隨之完成。

2）進(jìn)行南北方向桁聯(lián)的提升安裝：底部斜撐的長(zhǎng)度在10 m左右，為了減少斜撐的自由應(yīng)力，在斜撐上布置了8 組桁聯(lián)；將10 根斜撐相互連接起來(lái)。另外，在斜撐的上部，用鋼管連接8 個(gè)平面。

南北方向桁聯(lián)安裝重點(diǎn)及注意事項(xiàng)： 首先焊接底部的工字鋼，然后焊接兩側(cè)的槽鋼，這就在空間上形成兩個(gè)背靠背的“C”形結(jié)構(gòu)。最后，焊接頂端的工字鋼。

3.1.6 安裝型鋼（HN600 mm）

600 mm 厚型鋼通過(guò)起重機(jī)吊起安裝，中間HN600 mm×200 mm 型鋼的吊裝與焊接在下部結(jié)構(gòu)焊接完成后進(jìn)行。

安裝型鋼（HN600 mm）重點(diǎn)及注意事項(xiàng)：在此部件吊裝時(shí)，因其還沒(méi)有建立起一套完整、可靠的支承系統(tǒng)，所以在施工時(shí)要特別注意施工人員的安全保護(hù)。

3.1.7 安裝型鋼（HN400 mm×200 mm）

400 mm 厚的型鋼，長(zhǎng)度為11 m，在地上就地組裝，然后用起重機(jī)吊起。

安裝型鋼（HN400 mm×200 mm）重點(diǎn)及注意事項(xiàng)：型鋼在進(jìn)行搭設(shè)的時(shí)候，要在兩端預(yù)留2 cm 的空間，這樣可以方便地進(jìn)行安裝、拆卸，并且可以使得鋼梁在發(fā)生彎曲變形的時(shí)候不會(huì)向兩側(cè)主體結(jié)構(gòu)傳遞水平力。

3.1.8 安裝工字鋼并鋪設(shè)鋼板

I25 b 的工字鋼，每根質(zhì)量1 t 左右，由吊車吊起。在下料過(guò)程中，應(yīng)在兩側(cè)留有大約2 m 寬的工作通道，并用1.2 m 高的圍欄圍起來(lái)。當(dāng)工字鋼安裝完畢后，在上方鋪5 mm 厚的鋼板，作為施工工作面。

支承平臺(tái)在安裝完畢后，須按規(guī)定進(jìn)行檢驗(yàn)和驗(yàn)收，確認(rèn)符合要求后方可投入使用，并在顯眼位置處懸掛檢驗(yàn)合格標(biāo)志；公布驗(yàn)收的時(shí)間和負(fù)責(zé)人，并懸掛出質(zhì)量限制牌和有關(guān)注意事項(xiàng)。

安裝工字型鋼并鋪設(shè)鋼板重點(diǎn)及注意事項(xiàng)： 為了確保傳力，工字鋼的安裝質(zhì)量要與安裝在上方的腳手架立桿位置一致。為此，在鋪板完畢后，將下層工字鋼中線引入到表面，以便在安裝模板時(shí)更容易對(duì)齊中線。

3.2 搭設(shè)模板內(nèi)支架

搭設(shè)要求為：步距1.2 m，跨距0.9 m，立桿間距0.9 m。

搭設(shè)模板內(nèi)支架重點(diǎn)及注意事項(xiàng)： 立桿安裝時(shí)要確保立桿中心與工字鋼的中心線完全對(duì)齊。

3.3 主型鋼梁的連接與安裝

一層連廊的型鋼主梁是采用吊機(jī)吊裝的方式，將整個(gè)型鋼梁提升到設(shè)計(jì)的高度，再與兩邊的型鋼柱進(jìn)行焊接。在接頭的地方，用兩塊鋼板和高強(qiáng)螺栓進(jìn)行拉結(jié)。

主型鋼梁的連接與安裝重點(diǎn)及注意事項(xiàng)： 因受支架條件的限制，吊機(jī)不能將3 根型鋼橫梁直接吊至連廊中間部位。為此，可以自行制作一臺(tái)龍門(mén)架吊機(jī)來(lái)完成安裝工作。首先利用吊機(jī)將型鋼吊起，送至連廊現(xiàn)澆平臺(tái)上，再利用組裝好的小車，配合倒鏈將型鋼整個(gè)運(yùn)送到安裝地點(diǎn)下面。在此基礎(chǔ)上，用左右兩臺(tái)塔式起重機(jī)將龍門(mén)架的升降系統(tǒng)分別吊到型鋼橫梁的吊點(diǎn)上。最后，用龍門(mén)架上的倒鏈將型鋼吊起并固定在合適的位置。

3.4 搭設(shè)模板及鋼筋綁扎

模板材質(zhì)為12 mm 厚的覆面木膠合板，主楞用的是φ48.3 mm×3.0 mm 的圓鋼管。次楞用的是50 mm×100 mm 的矩形木楞。

搭設(shè)模板及鋼筋綁扎重點(diǎn)及注意事項(xiàng)： 為方便型鋼梁底部和側(cè)面的鋼筋以及箍筋等的綁扎和安裝，需要先搭建底模。鋼筋綁扎完畢后即安裝側(cè)模和澆筑梁。

3.5 澆筑混凝土

鋼筋綁扎完畢后，要根據(jù)規(guī)范要求對(duì)其進(jìn)行檢查，通過(guò)驗(yàn)收后，才能進(jìn)行混凝土的澆筑。

澆筑混凝土重點(diǎn)及注意事項(xiàng)： 因連廊主體混凝土用量較大，故采用二次澆筑的方法以減小一次澆筑過(guò)程中的沖擊。首先將型鋼混凝土主梁和鋼筋混凝土次梁澆筑在板面下20～30 mm的位置上，強(qiáng)度達(dá)到要求之后再澆筑其余的混凝土。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)在項(xiàng)目高空連廊施工中成功運(yùn)用鋼結(jié)構(gòu)支撐平臺(tái)，有效解決了型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)高空連廊施工的難題，保證了施工安全，為后續(xù)類似型鋼混凝土結(jié)構(gòu)高空連廊更加高效的施工，規(guī)避易出現(xiàn)的問(wèn)題，總結(jié)了如下本次施工過(guò)程中的問(wèn)題及不足之處和改進(jìn)措施。

1）關(guān)鍵問(wèn)題：該連廊為現(xiàn)澆型鋼混凝土框架，其上部荷載為450 t 左右。計(jì)算結(jié)果表明：9F 與11F 的牛腿構(gòu)件是最終受力點(diǎn)。所以，在建造主體結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，必須嚴(yán)格控制牛腿的預(yù)埋位置和標(biāo)高，在施工之前還需要對(duì)位置和標(biāo)高進(jìn)行一次復(fù)測(cè)。

2）不足之處：通過(guò)對(duì)9F 牛腿的實(shí)際施工，發(fā)現(xiàn)原來(lái)的鋼牛腿存在一定的問(wèn)題，即牛腿位于梁、柱結(jié)合部，且鋼牛腿的布置較為復(fù)雜。在設(shè)計(jì)院的建議下，把原來(lái)的鋼牛腿換成了鋼筋混凝土的牛腿，這樣既便于安裝，又能更好地與主體結(jié)構(gòu)保持連接。

3）改進(jìn)措施：后續(xù)的項(xiàng)目建設(shè)中，如果出現(xiàn)這樣的問(wèn)題，應(yīng)該提前進(jìn)行規(guī)劃，確定牛腿的形式，這樣就可以避免在實(shí)際施工的過(guò)程中發(fā)生臨時(shí)改變，進(jìn)而對(duì)建設(shè)進(jìn)度產(chǎn)生影響。