一、工程概況
南京紫峰大廈鋼結構工程與鼓樓大廈相鄰，位于南京市鼓樓廣場西北角，東至中央路，西至北京西路，南接中山北路，是集酒店、辦公于一體的超五星級建筑，總建筑面積261075m2，主樓地下4層，地上70層，標高+381.0m，屋頂天線桅桿頂標高+450m。樓層標準層高4.2m和3.8 m，局部非標準層高6m和7m，桁架層和設備層高8.4m。整個主樓結構體系采用鋼框架—鋼筋砼核心筒結構。外圍鋼框架與鋼筋砼核心筒通過在10F~11F、35F~36F、60F~61F三道伸臂桁架和帶狀桁架與巨型核心筒連在一起，形成三道抗側力結構。 鋼結構總噸位約12000t。
二、工程特點和難點
2.1.工程特點
（1）結構超高、體量大
整個工程鋼結構重量達1.2萬噸，結構高度450m，俗話說：“高一分，險三分”， 結構的超高給鋼結構施工帶來巨大風險因素。
（2）安裝精度高、影響因素多
超高層結構安裝精度要求高，在施工過程中除了測量、焊接等影響安裝精度的因素外，隨著結構高度的升高，在季度溫差、晝夜溫差及因日照引起的結構溫差作用下使結構的變形控制難度大增。而外圍鋼框架與砼核心筒之間由于不同材質(zhì)產(chǎn)生的微小豎向變形差異，對伸臂桁架受力有較大的影響，在施工過程中不可忽視。
（3）工程組織協(xié)調(diào)復雜、裙房提前營業(yè)
為滿足工程總體施工進度、內(nèi)外結構的整體剛度、大型塔吊對永久結構的受力要求，砼核心筒、外圍鋼框架以及樓層混凝土須同鋼結構的吊裝順序同步施工，并保持適當?shù)牟骄唷ｄ摻Y構施工過程中穿插土建、設備安裝、幕墻等多家施工單位，工程的總體協(xié)調(diào)管理復雜。業(yè)主要求裙房提前營業(yè)，裙房結構施工本身雖不屬施工難點，但涉及在主樓施工的同時，如何統(tǒng)籌兼顧，提前施工完成又是本工程的一大特點。
2.2.工程難點
（1）工期緊、工作量大
為了確?？偣て诘捻樌麑崿F(xiàn)，鋼結構施工的工期安排僅為18個月，鋼結構總重量約1.2萬噸，且高達450m，涉及70多個樓層，結構數(shù)量多、重量重，又包括了三道桁架層。
（2）現(xiàn)場場地狹小、環(huán)境保護要求高
由于本工程地處鬧市中心，場地狹小，地下連續(xù)墻距離地鐵隧道圍護最大距離為10m，最小僅為8m，且工地現(xiàn)場多為辦公室，其對鋼結構施工的配套管理和現(xiàn)場環(huán)境保護提出了更高的要求。
（3）結構重、施工精度高
本工程鋼構件重，形式多樣，如何合理劃分吊裝單元，充分利用起重設備的性能，盡量減少高空散裝和高空焊接，提高安裝工效。三道桁架層結構體量大，最長的一榀為53m，最重的一榀桁架為240t，而且伸臂桁架的節(jié)點形式采用全高強螺栓連接，對鋼結構安裝精度提出更高的要求。
（4）超高空作業(yè)的安全操作設施
由于本工程結構超高，如何設計合理的安全操作設施，包括垂直登高、水平通道、作業(yè)平臺和防墜隔離措施等是安全施工的前提和基本保證。尤其是天線桅桿安裝階段必須設計一套安全、可行、便利施工的安全操作設施。安全操作設施在保證安全可靠的同時，尚須兼顧周轉(zhuǎn)便利、校正焊接等設備的擱置，超高空作業(yè)安全操作設施需改善施工人員心理狀態(tài)視覺屏障和防風防雨等。
（5）焊接工藝要求高
由于本工程屬于超高層鋼結構，存在大量的柱與柱對接、柱與梁對接節(jié)點。鋼材板厚最大達100mm，材質(zhì)為A572，厚板等強對接焊，焊接要求高，焊接工作量大，焊接操作條件差。在焊接過程中選擇合理的焊接手段、工藝參數(shù)和焊接工程的組織至關重要，事關結構施工質(zhì)量和進度。而合理的焊接順序?qū)Y構變形的控制亦不容忽視。
三、針對性技術措施
（1）工期緊、多臺塔吊布置
為了確保施工總工期，經(jīng)過多方案比較，主樓選擇兩臺600t·m的重型塔吊，作為施工的主要機械，減少構件分段，覆蓋范圍廣，從而提高工效。同時，能兼顧其他專業(yè)的需求，尤其是對設備安裝、土建等各專業(yè)提供支持。
（2）裙房提前營業(yè)、多點多線作業(yè)
裙房面積較大，為貫徹業(yè)主意圖，保證裙房提早營業(yè)，多點多線作業(yè)是必須的，為此擬投入多臺施工機械作為裙房鋼結構的安裝，同時主樓的兩臺M440D塔吊兼顧裙房統(tǒng)籌施工。
（3）安裝精度高、高精度的測量校正和定位
鑒于本工程鋼結構形式特殊，安裝精度要求高，尤其是桁架層安裝精度，宜選擇合理和可靠的高精度測量技術，包括基準控制網(wǎng)的設置、測量儀器的選用、測點布置、數(shù)據(jù)傳遞和多系統(tǒng)校核等。鋼結構安裝過程中，桁架層的安裝精度提高一倍，以保證高強螺栓的穿孔率。
四、總體施工技術路線
根據(jù)本鋼結構工程平立面結構設計、節(jié)點構造的特點，綜合現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境、工期要求、資源配置，制定本工程鋼結構安裝總體技術路線：兩臺大型內(nèi)爬式塔吊覆蓋主樓全范圍流水搭接施工；中型塔吊、履帶吊、汽車吊與大噸位塔吊共同協(xié)作進行裙房和中庭施工。即鋼結構制作廠加工的鋼構件按照現(xiàn)場實際吊裝計劃分批運輸至施工現(xiàn)場，然后根據(jù)設計要求流水搭接依次施工。主樓結構部分屬超高層建筑結構，其結構特點決定了采用內(nèi)爬式塔吊施工的便利和快速。采用兩臺澳大利亞FAVCO 產(chǎn)M440D（600t·m）塔吊作為主樓鋼結構施工的主要機械，兩臺M440D塔吊以主樓鋼結構施工為主，兼顧鋼筋砼、裙房和中庭鋼結構施工，裙房和中庭鋼結構施工配一臺ST70/27塔吊、一臺80t履帶吊和一臺50t履帶吊進行輔助安裝。
五、施工總平面布置
5.1.施工設備的選擇和布置原則
根據(jù)本工程總體施工技術路線，主樓選擇兩臺M4400D內(nèi)爬塔吊進行結構安裝，裙房和中庭選擇一臺ST70/27塔吊、一臺80t履帶吊和一臺50t履帶吊進行結構安裝。主樓標準層高4.2m和3.8m，每三層爬升一次，爬距分別為12.6m和11.4m，共計爬升26次。主樓內(nèi)爬塔吊的布置原則：
☆ 滿足自身爬升和支附條件；
☆ 與土建提升鋼模板系統(tǒng)相互獨立并協(xié)調(diào)一致；
☆ 塔吊回轉(zhuǎn)平臺之間有一定的安全距離；
☆ 鋼結構吊裝覆蓋面滿足主樓鋼結構吊裝要求；
5.2.施工總平面布置
根據(jù)本工程鋼結構的特點和現(xiàn)場實際環(huán)境，依據(jù)不同的施工階段配置不等的施工機械并采取相應的支承形式。
5.2.1.主樓地下結構施工階段
主樓地下鋼結構主要包括地腳螺栓、核心筒內(nèi)勁性柱和外圍勁性柱，鋼柱每二層為一節(jié)，構件長度12m，最大構件重量12t，采用一臺布置于核心筒內(nèi)的固定式M440D塔吊（600t·m）進行鋼結構安裝。
2）主樓地上結構施工階段
主樓地上框架結構主要包括外圍鋼框架、三道伸臂桁架和帶狀桁架，外圍框架柱每三層為一節(jié)，分段構件最長12.6m和11.4m，最大構件重量12t。桁架層高空原位拼裝，分段重量控制在14.7t以內(nèi)。主樓地上框架結構采用布置于核心筒內(nèi)的兩臺內(nèi)爬式M440D塔吊（600t·m）進行安裝。其中1臺M440D塔吊支承方式由固定式轉(zhuǎn)化為內(nèi)爬式，砼核心筒截面至35F~36F桁架層后開始單向收縮變化，核心筒TG軸剪力墻消失，達到36F高度后，另一臺M440D塔吊布置于核心筒外，支承方式由內(nèi)爬式轉(zhuǎn)化為外掛內(nèi)爬式，兩臺塔吊布置位置不變。
（3）天線桅桿施工階段
屋頂天線桅桿包括橢圓形鋼框架層、主天線、副天線，最大構件重量控制在12t以內(nèi)，采用一臺附著自升式M440D塔吊進行鋼結構安裝；
（4）裙房鋼結構施工階段
裙房鋼結構主要包括裙房、中庭、宴會廳框架梁柱結構，采用布置于主樓內(nèi)兩臺M440D塔吊、一臺ST70/27塔吊、一臺80t履帶吊和一臺50t履帶吊分區(qū)域進行結構安裝。
六、鋼結構安裝工藝
6.1.鋼框架安裝工藝
外圍框架鋼結構主要包括外圍勁性柱、框架鋼梁、核心筒內(nèi)勁性柱。鋼框架標準層高4.2m和3.8m，外圍框架柱以每三層為一節(jié)，長度12.6m和11.4m，最大構件重量控制在12t之內(nèi)。外圍鋼框架安裝順序應充分考慮在安裝過程中結構（構件）的穩(wěn)定，盡快形成單元剛度，確保施工階段的及時定位和不同氣候或環(huán)境條件下的結構安全。同時應兼顧焊接順序，合理安排吊裝和焊接的搭接施工。
外圍鋼框架安裝采用節(jié)間綜合安裝法，即在標準節(jié)鋼框架中，先選擇一個節(jié)間作為標準間。安裝4根鋼柱后立即安裝框架梁、次梁等，由下而上逐間構成空間標準間，并進行校正和固定。然后以此標準間為依靠，按規(guī)定方向進行安裝，逐步擴大框架，每立2根鋼柱，就安裝1個節(jié)間，直至該施工層完成。鋼構件隨吊隨運，由于現(xiàn)場場地十分狹小，鋼構件堆場只能預留一天的余量，因此每天必須提前三天提出供貨清單，當天安裝完畢。
鋼框架和土建混凝土同時流水搭接施工，并保持一定的步距。土建砼核心筒先行，核心筒施工領先外圍鋼框架6層，壓型板和栓釘施工滯后鋼框架3層。
6.2.桁架層安裝工藝
6.2.1.桁架層體系
桁架層分布于F10~F11、F35~F36、F60~F61層，包括伸臂桁架和帶狀桁架，桁架層高8.4m。伸臂桁架主要包括筒內(nèi)勁性伸臂桁架、筒外外挑伸臂桁架和外圍框架柱，連接節(jié)點形式均采用高強螺栓連接，單榀重量約750t，最大構件重量14.7t，外圍框架柱最大構件重量21.6t。帶狀桁架連接節(jié)點采用翼緣板焊接腹板高強螺栓連接的組合形式，單榀重量約200噸，最大構件重量10t。
6.2.2.桁架層的安裝
（1）桁架層安裝流程
核心筒內(nèi)勁性伸臂桁架安裝→外圍組合框架柱安裝→筒外外挑伸臂桁架安裝→帶狀桁架安裝。
在筒內(nèi)勁性伸臂桁架安裝之前，在核芯筒剪力墻內(nèi)安裝臨時支撐，作為桁架的臨時擱置點。由于筒內(nèi)已有鋼平臺格構柱存在，因此不再考慮另外設置臨時支撐，而是利用鋼平臺的格構柱作為桁架的臨時擱置點。
筒內(nèi)單榀勁性伸臂桁架按下弦（單件）à斜腹桿（單件）、豎向構件à上弦（單件）的順序安裝，單件構件采用M440D塔吊單機安裝。
單榀伸臂桁架安裝時，在豎向桿件安裝好以后要立即撐好臨時穩(wěn)定斜撐和豎向桿件的水平連接桿，在斜腹桿安裝之前要設置臨時穩(wěn)定桿件。相鄰兩榀桁架安裝就位后在桁架上弦桿間安裝水平剪刀支撐。高強螺栓終固過程中，用水準儀和經(jīng)緯儀進行標高和軸線監(jiān)測，發(fā)生偏差及時校正。勁性伸臂桁架按照設計連接終固后立即提交監(jiān)理驗收，驗收合格后進行混凝土澆筑。
外圍組合柱從大底板延續(xù)上來，隨同外圍鋼框架結構一起向上進行安裝。由于桁架層外圍組合柱需同時與伸臂桁架和帶狀桁架相連，因此對桁架層的外圍組合柱安裝精度要求更高，為了控制桁架層安裝精度，在進行桁架層安裝前提前兩節(jié)進行標高、軸線和垂直度的調(diào)整，使鋼柱安裝精度控制在1/2000的高精度范圍內(nèi)。
筒外外挑伸臂桁架用于連接核芯筒內(nèi)勁性伸臂桁架和外圍組合框架柱，是整個桁架鋼結構安裝的關鍵工藝。該部分結構安裝精度要求高、難度大，考慮到砼核心筒和外圍鋼框架結構由于兩種材料壓縮量的不同而引起的豎向變形差異，外挑伸臂桁架節(jié)點形式采用φ39大六角高強螺栓群與φ150銷軸進行可靠連接，安裝間隙僅為2mm，伸臂桁架構件出廠前都必須進行預拼裝，經(jīng)由業(yè)主、監(jiān)理、總包組成的質(zhì)量驗收組檢查合格后，方可交付現(xiàn)場安裝。筒外外挑伸臂桁架采用組合節(jié)點形式，使之能夠產(chǎn)生微小轉(zhuǎn)動而減少由于豎向變形差異引起的附加應力。因此筒外外挑伸臂桁架必須考慮二次終固，即10F~11F外挑伸臂桁架終固待35F~36F桁架層初安裝完后進行。
帶狀桁架按下弦桿à斜腹桿、豎向構件à上弦桿的順序進行安裝，整個桁架層安裝完成后進行帶狀桁架焊接，帶狀桁架焊接順序原則為：從中間向兩邊，逐步擴展；事先估算，作好局部預變形；相鄰柱，錯開施焊。
6.3.天線桅桿安裝工藝
6.3.1.天線桅桿體系
天線桅桿結構主要包括橢圓形鋼框架和主副天線。鋼材材質(zhì)為Q345C，主天線鋼管直徑φ2700變化至φ800，壁厚由50mm變化至20mm，副天線鋼管直徑φ600，壁厚20mm。天線桅桿從標高+305.33m起始，頂標高為+450m，天線桅桿高度144.67m。構件分段最大重量控制12t以內(nèi)。
6.3.2.天線桅桿安裝
屋頂天線桅桿采用一臺附著自升M440D塔吊進行結構安裝。M440D塔吊底部支承在F63層的擱置鋼梁上，上部附著H型剪力墻。
關鍵工序控制要求：
（1）測量校正
A. 外壁定位線：在每段桅桿上、下端作2根通過圓心的垂直相交線，把垂直相交線兩端的4個點定位在每段桅桿的外壁上，作好樣眼標記。再用角尺劃出定位線，并做好醒目三角標識。
B. 標高、位移控制：每段鋼桅桿安裝時，必須按照定位標識，對桅桿作初次位移校正，然后按照設計標高，調(diào)整桅桿上、下段的間隙，將間隙控制在6毫米左右，最后利用臨時安裝板在完成桅桿位移終調(diào)。桅桿位移終調(diào)時，要求上、下4根定位線中至少有2根重疊，位移控制偏差為2毫米。
C. 對垂直偏差的修正，可采用螺旋千斤頂作微調(diào)即可完成垂直度的校正。在桅桿垂直偏差修正中，通過觀測站天頂儀窺視鏡中觀測的3個點必須在同一條線上。
（2）登高及操作安全措施
由于天線桅桿頂相對主樓樓層頂仍有144.67m之高，需要在適當標高處設置支撐鋼平臺，使得安全操作腳手搭設高度降低至規(guī)范允許范圍內(nèi)，上部安全操作腳手支承在鋼平臺及結構頂面上，同時在分段桅桿對接位置設置依附于桅桿的安全操作平臺。高空附著式鋼平臺還具有人員登高歇步，外立面圍護過渡，供夾具短期保管，材料臨時堆放及廢棄物清理集散等功能。
（3）超高空焊接工藝
由于天線桅桿位于主樓屋頂處，結構超高，鋼管φ2000×50~φ600×20不等，鋼材材質(zhì)為Q345C，高空焊接工作量大，現(xiàn)場焊接采用CO2氣體保護焊進行對稱施焊，并作好高空防風措施，嚴格控制焊接質(zhì)量和焊接變形，及時進行焊縫的無損檢測。
七、實施效果
（1）目前紫峰大廈混凝土核心筒已施工至15F，外圍10F~11F第一道桁架已施工完成，節(jié)點高強螺栓群穿孔率100%，焊縫質(zhì)量一次探傷合格，桁架層的安裝質(zhì)量已通過監(jiān)理驗收。
（2）本工程施工塔吊布置充分利用建筑結構作為塔吊安全與穩(wěn)定的依靠，簡化塔吊固定、爬升、附著自升式的施工技術措施。塔吊在各個施工階段的支承形式多樣化，有效地解決了整個鋼結構施工階段的吊裝難題，大大加快了現(xiàn)場的施工進度和安裝質(zhì)量。
（3）對地處南京鬧市中心、現(xiàn)場場地狹小、鋼結構體量大的鋼結構工程，采取合理的施工技術路線，因地制宜布置施工機械，有利于多個作業(yè)面展開，提高安裝工率，保證總體施工進度，同時保證了裙房的提早營業(yè)。
（4）鋼結構深化設計預先控制，將深化設計、加工制作與現(xiàn)場施工有機結合，充分考慮施工過程中的結構穩(wěn)定，為現(xiàn)場吊裝提供便利。
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