大跨度超重鋼桁架的高空散裝施工技術

中建三局集團有限公司 北京 100097

1 工程概況

1.1 總體介紹

華為環(huán)保園數(shù)據(jù)通信研發(fā)中心工程位于北京市海淀區(qū)中關村環(huán)?？萍际痉秷@內(nèi)，是華為投資控股有限公司在京最主要的數(shù)據(jù)通信中心，建成后將成為中關村環(huán)?？萍际痉秷@標志性建筑。工程由3 棟科技廠房（Q5、Q6、Q7）、1 棟食堂共4 個單體組成，科技廠房設計新穎、食堂造型獨特，施工質(zhì)量要求高。本工程地下2 層、地上4 層，總建筑面積148 075 m2，建筑高度22.49 m。

1.2 鋼結(jié)構(gòu)施工概況

本工程主要有Q5、Q6、Q7共3 個獨立廠房，每棟廠房在3～4層各設有2 個鋼結(jié)構(gòu)連廊，每個連廊都由8 根鋼骨柱、2 榀空腹鋼桁架及桁架間鋼梁組成。本工程鋼結(jié)構(gòu)主要工程內(nèi)容包括：鋼骨柱、鋼骨梁、空腹鋼桁架、鋼梁等鋼構(gòu)件的加工制作及安裝。主體鋼結(jié)構(gòu)鋼柱為十字形鋼柱和H形鋼柱，從地下1層樓板標高（-5.0 m）至4層頂標高（19.56 m）。3層、4層空腹鋼桁架的上下弦桿和腹桿均為箱形構(gòu)件，鋼桁架軸線凈長27.7 m，2 榀鋼桁架之間用焊接H型鋼梁連接。

2 鋼結(jié)構(gòu)工程量

該鋼結(jié)構(gòu)工程主要分為科技廠房1（Q5）、科技廠房2（Q6）、科技廠房3（Q7）、1#警衛(wèi)室、鋼梯及埋件等。科技廠房和警衛(wèi)室鋼結(jié)構(gòu)總質(zhì)量約為2 730 t，科技廠房各零部件質(zhì)量見表1。

表1 科技廠房結(jié)構(gòu)工程量（Q5、Q6、Q7共3 個廠房）

3 構(gòu)件分段及垂直運輸機械的選擇

本工程鋼結(jié)構(gòu)吊裝可分為4 部分：-1～4層鋼骨柱、3～4層頂鋼骨梁、3～4層頂空腹鋼桁架（每榀桁架均由箱形柱與箱形梁焊接成）、3～4層頂鋼梁。

根據(jù)現(xiàn)場條件，吊裝利用現(xiàn)場已有的塔吊吊裝鋼構(gòu)件。塔吊的布置已由總包單位統(tǒng)籌考慮，在確保滿足鋼結(jié)構(gòu)及土建專業(yè)的施工要求時，利用結(jié)構(gòu)孔洞布置塔吊，避免結(jié)構(gòu)預留洞口。

出于安全考慮，施工中+9.90 m標高以下的滿堂鋼管腳手支撐，必須在3 層全部構(gòu)件（梁柱板）施工完畢并達到強度后，方可拆除?？崭硅旒苤惭b時，必須利用滿堂腳手架進行箱形梁分段拼接，腳手架的搭設必須滿足鋼結(jié)構(gòu)施工要求。根據(jù)總包現(xiàn)場布置的6 臺塔吊吊裝參數(shù)，對該工程鋼構(gòu)件進行合理分段后，充分利用現(xiàn)場塔吊吊裝鋼構(gòu)件。因受塔吊起重能力的限制，桁架梁吊裝時，基坑肥槽須回填完成，并具備構(gòu)件運輸車進車條件，否則塔吊無法滿足桁架吊裝要求[1-3]。

4 滿堂腳手架支撐

本工程共涉及鋼結(jié)構(gòu)桁架支撐體系6 處。鋼連廊分布如圖1所示。

圖1 鋼連廊分布

4.1 方案設計

4.1.1 支撐架設計

本工程6 處鋼結(jié)構(gòu)連廊采用碗扣式鋼管腳手架支撐，每個連廊設置8 個支撐點，支撐架采用扣件式鋼管腳手架與碗扣式鋼管腳手架混合搭設，立桿為碗扣式腳手架，橫桿為鋼管，其立桿橫向間距300 mm，縱向間距300 mm，步距1 500 mm，主次龍骨均為100 mm×100 mm木方，木方間距300 mm。支撐點2 個方向立桿均為7 根，搭設成內(nèi)部立桿間距為300 mm的1.8 m×1.8 m鋼結(jié)構(gòu)桁架支撐點，如圖2、圖3所示。

圖2 鋼連廊處滿堂承重腳手架搭設立面

圖3 鋼連廊處滿堂承重腳手架搭設平面

4.1.2 穩(wěn)定性驗算

為使鋼結(jié)構(gòu)桁架支撐架整體均勻受力，在支撐架頂部鋪設2 000 mm×2 000 mm×20 mm鋼板，計算過程中，將鋼結(jié)構(gòu)荷載等效為混凝土梁進行計算。計算模型為混凝土梁，梁尺寸b×h=1.8 m×4 m。由計算公式N=b×h×l×25，得知N=32.4 t。

單個鋼結(jié)構(gòu)桁架總計228 t（不含次梁，次梁在全部主梁安裝完畢后進行安裝），單個支撐點承受軸力為28.5 t，考慮施工活荷載0.5 t，共計單個支撐點總荷載29 t，故等效為1.8 m×4 m混凝土梁計算出的鋼結(jié)構(gòu)桁架支撐架滿足施工需求。

為保證單個鋼桁架內(nèi)8 個支撐點穩(wěn)定，在8 個支撐點之間搭設滿堂腳手架，使8 個支撐點及之間架體連為一個整體，確保不發(fā)生傾覆。支撐點之間架體采用碗扣式搭設，其立桿橫向間距1 200 mm，縱向間距1 200 mm，步距1 500 mm。

在支撐體系外側(cè)多設置1 個立桿，距離支撐體系1 200 mm，用于安全防護及作業(yè)人員通信，此范圍內(nèi)鋪設腳手板，并在四周張掛密目安全網(wǎng)。

4.2 安裝要點及注意事項

本工程中每個廠房各由4 榀鋼桁架組成2 個連廊，每榀鋼桁架弦桿均為3 根鋼箱梁（截面600 mm×900 mm×40 mm×40 mm，長度27.7 m），腹桿均為8 根箱型柱（截面500 mm×700 mm×40 mm×40 mm，長度3.9 m）。根據(jù)起重能力，鋼箱梁分為3 段，每段長9.3 m，重約8.7 t。

4.2.1 安裝要點

3層空腹鋼桁架安裝分成2 個步驟來進行，桁架弦桿（鋼箱梁）按照鋼梁的吊裝方法，桁架腹桿（鋼箱柱）按照鋼柱的吊裝方法。由于單件鋼箱梁質(zhì)量較大，塔吊無法滿足吊裝要求，因此分3 段制作，運輸至現(xiàn)場后，現(xiàn)場拼接。鋼箱梁應在設計拱值的基礎上按施工規(guī)范要求留施工起拱值。

1）3層空腹鋼桁架的鋼箱梁安裝。在搭好的滿堂腳手架上、鋼箱梁底部裝置腳手架可調(diào)頂托，先將兩側(cè)分段鋼箱梁吊裝就位，調(diào)節(jié)可調(diào)頂托將鋼箱梁降至設計標高，再吊裝中間段就位，調(diào)節(jié)可調(diào)頂托將中間段鋼箱梁調(diào)至設計標高，然后整體檢查鋼箱梁位置，在鋼箱梁標高、水平度、軸線位置符合設計要求后，最后進行鋼箱梁對接焊。

2）4層及4層頂空腹鋼桁架的鋼箱梁安裝。先進行鋼桁架腹桿（鋼箱柱）的吊裝，鋼箱柱就位后檢查無誤，進行根部焊接，再按以上步驟進行鋼桁架弦桿吊裝，鋼箱梁吊裝段直接置于鋼箱柱頂部，做好臨時固定，待3 段鋼箱梁全部就位且經(jīng)檢查無誤，最后進行現(xiàn)場對接焊。

3）桁架安裝完成后的卸載。鋼桁架全部安裝完成并經(jīng)驗收合格后，開始準備鋼桁架的卸載。桁架卸載前，先對桁架起拱度進行復核，并詳細記錄；卸載過程中，用水準儀對起拱度進行跟蹤測量。桁架卸載需安排8 人，在8 個支點處同時操作砂箱卸載，邊卸載邊觀察桁架下沉情況，并同步詳細記錄。直至砂箱上頂面完全脫離桁架接觸面，起拱值符合要求后，卸載成功，完成鋼桁架的安裝。

4.2.2 注意事項

1）滿堂承重腳手架在使用過程中，因受重壓，會發(fā)生適當下沉，合理預留下沉值以及合理安排鋼梁焊接和上層構(gòu)件的安裝時間能有效避免起拱度的偏差，使卸載后安裝精度滿足設計及規(guī)范要求。

2）為避免卸載過程中，鋼桁架各桿件受力的狀態(tài)與設計要求不一致，8 個支撐點需同步進行卸載，并持續(xù)觀察桁架位移變化，直至卸載結(jié)束。

3）安全防護：在桁架的東西兩側(cè)，距離桁架最外側(cè)鋼梁0.5 m處，搭設圍護腳手架，并鋪設跳板，圍護腳手架需與滿堂結(jié)構(gòu)主體連接，圍護腳手架上頂標高超出所在樓層鋼梁上表面1.2 m，最高不超過1.5 m，外圍滿掛密目網(wǎng)。圍護腳手架的高度隨著鋼桁架的安裝同步搭設。

5 結(jié)語

通過采用搭設滿堂腳手架進行高空散裝的施工方法，有效利用現(xiàn)場塔吊進行鋼桁架的安裝，確保了施工按照總包的工期要求，圓滿地完成了鋼桁架的吊裝，并避免了使用大型汽車吊增加的高額機械費[4-6]。同時，通過該項目的有效實施，我們也積累了在現(xiàn)有垂直運輸機械起重能力不足的情況下，大跨度鋼桁架高空散裝的施工經(jīng)驗，了解了安裝過程中如何克服支墩下沉造成的起拱值損失的預防措施，可為類似工程提供一定的參考價值。