摘 要：廣東興業(yè)國際倉儲科研主樓立面為外放的巨型玉璧，由鋼支撐框架+核心筒混合結(jié)構(gòu)組成。本文以直徑47m的內(nèi)圓上部結(jié)構(gòu)安裝為例，介紹了大跨度懸掛結(jié)構(gòu)的順做法安裝技術(shù)，研究結(jié)果表明，將懸掛結(jié)構(gòu)原框架體系變成桁架受力體系后，結(jié)構(gòu)剛度加強(qiáng)，和鋼支撐框架形成穩(wěn)定受力體系，最后與上部轉(zhuǎn)換桁架連接后整體卸載。順做法施工速度快，吊裝安全系數(shù)高，施工效果好，可為類似工程參考。
關(guān)鍵詞：玉璧; 圓環(huán); 懸掛; 預(yù)變形
1. 工程概況
廣東興業(yè)國際倉儲項(xiàng)目科研主樓主體建筑立面為立放的巨型玉璧，外徑146.6m，內(nèi)徑47m，寬28.8m，總高度138m。地下2層，地上33層，總建筑面積約106491m2，總用鋼量約為1萬噸。
本工程結(jié)構(gòu)形式為鋼支撐框架+鋼筋 混凝土核心筒混合結(jié)構(gòu)。
圖1 建筑效果立面圖（巨型玉璧內(nèi)圓上部懸掛結(jié)構(gòu)）
圖2 結(jié)構(gòu)概況分解圖
由核心筒、外斜撐框架、轉(zhuǎn)換桁架和外伸剛臂、內(nèi)鋼框架和鋼梁+混凝土組合樓蓋等組成，其中前三者構(gòu)成了本工程主要受力結(jié)構(gòu)。
圖3 外斜撐框架豎向荷載作用下桿件軸力圖 （巨型玉璧內(nèi)圓上部懸掛結(jié)構(gòu)）
外斜撐框架共兩榀，布置在結(jié)構(gòu)南北兩側(cè)，立面投影大致成圓環(huán)，左右對稱。其由外環(huán)梁、內(nèi)環(huán)梁、水平梁、框架柱和鋼斜撐組成：框架柱為方鋼管混凝土柱，間隔12.6m布置一根，每榀共12根，其截面尺寸為□1400×600×14～□1400×800×35；鋼斜撐同樣采用箱型截面，截面尺寸為□1400×500×50、500×500×8～□500×500×35，其中相鄰的兩個(gè)斜撐交點(diǎn)跨越3個(gè)樓層；內(nèi)環(huán)梁和外環(huán)梁均采用箱型截面，截面尺寸均為□1000×500×12。
玉璧內(nèi)圓懸掛結(jié)構(gòu)由22層開始（結(jié)構(gòu)標(biāo)高89.12m），至25層（結(jié)構(gòu)標(biāo)高101.06m）結(jié)束。
圖4 轉(zhuǎn)換桁架軸測圖
整個(gè)上部結(jié)構(gòu)由橫跨25~28層的7榀轉(zhuǎn)換桁架一承受。轉(zhuǎn)換桁架桿件截面為□600×600×16～□600×600×35。
每榀轉(zhuǎn)換桁架懸掛2根方鋼管混凝土柱，轉(zhuǎn)換桁架擔(dān)當(dāng)起了支撐、傳遞上部結(jié)構(gòu)荷載給外斜撐框架，并吊掛下部結(jié)構(gòu)的重任。
架立面圖
圖5 轉(zhuǎn)換桁架立面圖
2. 施工重難點(diǎn)
2.1節(jié)點(diǎn)對接口較多，安裝精度要求高。
外斜撐框架的部分節(jié)點(diǎn)，外形上呈“米”字形。一方面作為外斜撐框架的節(jié)點(diǎn)有八個(gè)對接口，對接口都是方管對接，采取焊接的連接方式；另一方面作為內(nèi)鋼框架梁的節(jié)點(diǎn)有三個(gè)對接口，對接口都是H型鋼對接，采取高強(qiáng)螺栓連接的方式。
節(jié)點(diǎn)不規(guī)則、焊接變形容易導(dǎo)致對接口的空間位置變化，如何在安裝過程中保證多個(gè)對接口同時(shí)滿足安裝精度的要求是本工程實(shí)施一個(gè)難點(diǎn)。
圖6 節(jié)點(diǎn)軸測圖
2.2內(nèi)圓弧梁“無支撐接裝”安裝技術(shù)難度高
圖7 圓弧梁合攏攏示意圖
內(nèi)圓環(huán)直徑為47m，由于洞口上端的外斜框架及內(nèi)框架的受力均通過洞口圓弧梁傳至兩側(cè)的鋼框架，安裝高度達(dá)到89m，無法搭設(shè)外部豎向支撐進(jìn)行安裝，采用“無支撐接裝”的施工方法，已裝構(gòu)件作為后續(xù)構(gòu)件的支撐，需要保證施工過程結(jié)構(gòu)自身的受力要求和施工操作的安全，以及傾斜結(jié)構(gòu)施工完成后位形與設(shè)計(jì)一致。如何在安裝時(shí)保證結(jié)構(gòu)形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體系是本工程安裝實(shí)施的一個(gè)重點(diǎn)。
2.3內(nèi)圓上部懸掛結(jié)構(gòu)的安裝是難點(diǎn)
內(nèi)圓上部懸掛框架，安裝高度達(dá)到89m，橫向跨度28.8m，橫向框架梁截面為H400×300，吊柱截面為口600×600。以內(nèi)框架吊掛鋼柱為主傳力結(jié)構(gòu)，通25~28層的轉(zhuǎn)換桁架，將下部荷載傳至外斜鋼框架。
由于安裝高度超高，無法搭設(shè)外部豎向支撐進(jìn)行安裝。如根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)逆做法施工，這樣將導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)吊裝困難，安裝功效低，施工作業(yè)危險(xiǎn)系數(shù)大等一系列問題。
如何安裝內(nèi)圓上部懸掛結(jié)構(gòu)，并將結(jié)構(gòu)的安裝變形控制在安裝精度范圍以內(nèi)是本工程安裝實(shí)施的一個(gè)難點(diǎn)。
3. 施工方案的確定
3.1施工總體思路
圖8 塔吊布置示意
綜合考慮本工程的結(jié)構(gòu)狀況，施工現(xiàn)場的實(shí)際情況以及總工期的要求，確定本主樓鋼結(jié)構(gòu)的施工安裝總體方案為：在主樓區(qū)域布置兩臺TC7052型塔吊，按照兩臺塔吊的布置位置及工作半徑劃分為兩個(gè)施工區(qū)域，采取以各臺塔吊所對應(yīng)的核心筒為中心，按照節(jié)點(diǎn)安裝法和分件安裝法相結(jié)合的方法，立面上‘逐層分段、從下向上’延伸進(jìn)行，同時(shí)進(jìn)行施工作業(yè)。
3.2安裝方法
由于塔樓斜撐鋼框架外圓和內(nèi)圓均存在懸挑結(jié)構(gòu)，安裝時(shí)，需在無懸挑區(qū)域鋼結(jié)構(gòu)安裝完2層的時(shí)候開始安裝，以符合結(jié)構(gòu)受力體系的要求。安裝順序如下圖示：
地上部分核心筒5天一層施工，鋼結(jié)構(gòu)3天一層施工，核心筒施工比鋼結(jié)構(gòu)快5層，樓層板施工比鋼結(jié)構(gòu)慢4層進(jìn)行。
地上部分外斜撐框架、內(nèi)框架（內(nèi)框架外挑部分除外）鋼結(jié)構(gòu)的安裝同時(shí)進(jìn)行。外斜撐框架吊裝按“柱、節(jié)點(diǎn)、梁、斜撐”的順序進(jìn)行，25層以下鋼柱每層一吊、25層以上鋼柱每兩層一吊，斜撐為節(jié)點(diǎn)間一吊，局內(nèi)框架鋼柱按2層一吊，吊裝按“柱、梁”的順序進(jìn)行。
圖9 立面安裝順序圖
3.3解決措施
1．節(jié)點(diǎn)吊裝及安裝
本工程節(jié)點(diǎn)復(fù)雜，接口多，通過模型分析節(jié)點(diǎn)的重心位置，選擇最有利的吊點(diǎn)位置，設(shè)置吊裝耳板；安裝就位時(shí)，以豎向方管為主導(dǎo)，先安裝支撐框架，然后安裝框架梁；焊接時(shí)候采取雙人對稱焊接的方式，即以節(jié)點(diǎn)豎向中心線，兩側(cè)同時(shí)焊接相對方向焊接。
2．內(nèi)圓弧梁“無支撐接裝”安裝技術(shù)
內(nèi)圓弧梁采用“無支撐接裝”的安裝技術(shù)，按二元體塊體擴(kuò)大原則向外延伸安裝，已裝構(gòu)件作為后續(xù)構(gòu)件的支撐，安裝時(shí)為便于構(gòu)件的臨時(shí)固定，用吊裝耳板和雙夾板的組合結(jié)構(gòu)代替攬風(fēng)繩施工。
（1）無支撐接裝耳板的設(shè)計(jì)
直接用連接耳板作為吊點(diǎn)，為穿卡環(huán)方便，在深化設(shè)計(jì)時(shí)就將連接板最上面的一個(gè)螺栓孔的孔徑加大，作為吊裝孔。構(gòu)件安裝固定利用雙夾板，由兩邊穿過吊耳采用直徑為24mm的安裝螺栓固定，使圓弧梁吊裝對接初步固定無需使用攬風(fēng)繩，并且夾板可以循環(huán)使用，施工又快又好安全經(jīng)濟(jì)。
圖10 夾板組合結(jié)構(gòu)示意圖
（2）圓弧梁安裝思路
考慮到內(nèi)圓上部結(jié)構(gòu)通過轉(zhuǎn)換桁架將力傳給外鋼斜撐框架，因此，采用順做法施工首先需將內(nèi)圓合攏，承受懸掛結(jié)構(gòu)的豎向荷載。圓弧梁安裝時(shí)分三步合攏。核心筒砼結(jié)構(gòu)已施工到28層，與核心筒相連的內(nèi)框架及外斜框架已經(jīng)施工到24層。
圖11 圓弧梁合攏流程圖
對于本工程的帶合攏的懸挑傾斜結(jié)構(gòu)而言，構(gòu)件在施工過程中的產(chǎn)生較大的變形、影響后續(xù)構(gòu)件的安裝，并引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力的重分布，使得某些構(gòu)件可能偏于不安全。為此，對施工過程中結(jié)構(gòu)自重荷載作用下的變形進(jìn)行分析預(yù)測，并在施工中采用相應(yīng)的糾偏和測量技術(shù)控制結(jié)構(gòu)的安裝精度是內(nèi)弧梁安裝的重要內(nèi)容。在本結(jié)構(gòu)計(jì)算按1.2倍的自重系數(shù)考慮。
圖12 圓弧梁合攏模擬流程圖
對施工階段進(jìn)行仿真分析，內(nèi)圓環(huán)頂部節(jié)點(diǎn)A、B、C在安裝過程中的最大豎向位移為-27mm，最大水平位移為11mm；樓板施工完成后節(jié)點(diǎn)位移如下表示：
表1 節(jié)點(diǎn)位移圖
為減小結(jié)構(gòu)安裝時(shí)自身的變形量，在安裝時(shí)對節(jié)點(diǎn)A、B、C進(jìn)行預(yù)起拱，按規(guī)范當(dāng)跨度大于15m時(shí)，應(yīng)根據(jù)制作分段采用多點(diǎn)起拱。
3．內(nèi)圓上部懸掛結(jié)構(gòu)的順做法施工技術(shù)
內(nèi)圓上部懸掛框架，橫向跨度28.8m，橫向框架梁截面為H400*300，吊柱截面為口600*600。采取順做法施工，需改變原有框架結(jié)構(gòu)傳力路徑，使22層構(gòu)件吊裝時(shí)自身具有足夠的剛度，能克服撓度過大和面外失穩(wěn)、承受上部結(jié)構(gòu)在未與轉(zhuǎn)換桁架有效連接前的自重荷載，并便于結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)換桁架安裝完成后整體卸載施工。
圖13 懸掛結(jié)構(gòu)加固示意圖
考慮到平面矩形桁架為軸向受力桿件，橫向剛度大，施工簡便，為此擬將22層和24層與兩邊外斜鋼柱相連的七根鋼梁進(jìn)行臨時(shí)加固，制作成桁架梁，以承擔(dān)由下而上順作法安裝時(shí)結(jié)構(gòu)荷載，并將結(jié)構(gòu)的安裝變形控制在安裝精度范圍以內(nèi)。
在進(jìn)行22層桁架安裝時(shí)，外斜撐鋼框架按照塊體擴(kuò)大原則已經(jīng)安裝完成25層。
圖14 外框架合攏流程圖
桁架梁安裝順序從兩端向中間同時(shí)進(jìn)行，安裝前按規(guī)范要求拉設(shè)安全網(wǎng)，保證吊裝安全。
根據(jù)施工階段模擬計(jì)算分析，桁架梁卸載時(shí)的最大豎向變形為32.8mm，砼澆注完成后的最大豎向變形為65mm，為減小此處內(nèi)框架的下?lián)现担庸r(shí)將22、23、24三層內(nèi)框架梁跨中預(yù)起拱60mm。
4. 總 結(jié)
本文以直徑47m的內(nèi)圓上部結(jié)構(gòu)安裝為例，介紹了大跨度懸掛結(jié)構(gòu)的順做法安裝技術(shù)，研究結(jié)果表明，將框架梁按平面矩形桁架加固后，構(gòu)件剛度加強(qiáng)，易于順做法安裝，安裝完成后整體卸載施工簡便，克服了逆做法施工的困難，為類似工程提供了參考。
參考文獻(xiàn)
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（浙江精工鋼結(jié)構(gòu)有限公司，浙江紹興 312030）
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