超高層建筑空中大跨懸挑鋼結(jié)構(gòu)安裝技術(shù)研究與探討

沈陽寶能環(huán)球金融中心項目T2 塔樓主體結(jié)構(gòu)高度為308m，屬超高層建筑，在其203m 高空位置，設(shè)有空中大堂，其為大跨懸挑鋼結(jié)構(gòu)形式。在空中大跨懸挑鋼結(jié)構(gòu)安裝施工中，除了大跨懸挑鋼梁安裝本身的施工工藝外，對懸挑鋼梁的安裝順序也做出了詳細(xì)的部署，同時對鋼梁安裝過程中的質(zhì)量、安全加以嚴(yán)格把控，以保證空中大跨懸挑鋼梁整個安裝過程安全有序地進(jìn)行。

1.工程概況

1.1 總體概況

沈陽寶能項目T2 塔樓總體建筑概況為：主體結(jié)構(gòu)高度為地上308m，地下24.65m，塔樓地上層數(shù)為69 層，地下層數(shù)為5 層，總建筑面積約15.2 萬m2。其中44 層以下主要建筑功能為辦公，F(xiàn)46～49 為空中大堂，50 層以上主要建筑功能為酒店，其余為設(shè)備層。

1.2 懸挑鋼結(jié)構(gòu)概況

T2 塔樓F49 層以下外框結(jié)構(gòu)形式為混凝土勁性柱+混凝土梁板，F(xiàn)50 層及以上為混凝土勁性柱+鋼梁+鋼筋桁架樓承板結(jié)構(gòu)體系。在203m高空（F46～49），設(shè)置懸挑酒店空中大堂，懸挑鋼梁為工字鋼，材質(zhì)為Q345B，最大懸挑長度約為7.5m，懸挑鋼結(jié)構(gòu)總重量約達(dá)220t，最大截面H2261×600×44×40[1]。圖1為F46～49 層剖面圖。

2.懸挑鋼梁安裝施工工藝

2.1 懸挑鋼梁安裝流程

懸挑鋼梁施工安裝流程：前期準(zhǔn)備（測量放線→預(yù)埋埋件、構(gòu)件進(jìn)場驗(yàn)收）→鋼梁配套夾板組拼→主鋼梁安裝及固定→次鋼梁安裝及固定→校正、焊接→焊縫檢測→分部工程驗(yàn)收。

2.2 懸挑鋼梁安裝布署

2.2.1 預(yù)埋件預(yù)埋

為保證空中大堂懸挑鋼梁的安裝精度，鋼梁端頭連接板后安裝。本工程鋼結(jié)構(gòu)施工與土建施工使用同一控制網(wǎng)，鋼結(jié)構(gòu)再測設(shè)細(xì)部軸線，控制預(yù)埋件安裝位置。首先根據(jù)下一樓層上的埋件軸線和標(biāo)高控制線，在核心筒剪力墻鋼筋綁扎前，即把埋件初步就位，預(yù)埋件正式安裝時，要根據(jù)埋件初步就位的位置及時調(diào)整豎向或水平鋼筋的位置，保證預(yù)埋件不與鋼筋綁扎位置沖突。空中大堂鋼結(jié)構(gòu)埋件安裝就位固定后，由總包、監(jiān)理等單位測量復(fù)核，驗(yàn)收合格后方可澆筑混凝土。

2.2.2 懸挑鋼梁安裝步驟

懸挑部分鋼梁待外框外架爬升后進(jìn)行安裝：

（1）在距離懸挑鋼梁牛腿中300mm以外設(shè)置掛籃吊點(diǎn)，吊點(diǎn)焊接于壓型板埋件上，尺寸為200mm×100mm×20mm，將安裝掛籃掛設(shè)在預(yù)設(shè)置吊點(diǎn)上，人員系掛安全帶及防墜器，下至掛籃內(nèi)。

（2）將懸挑鋼梁吊裝就位，人員在掛籃內(nèi)進(jìn)行雙夾板及高強(qiáng)螺栓的安裝（雙夾板預(yù)先安裝于懸挑鋼梁上一同吊裝）。

（3）使用手拉葫蘆連接懸挑鋼梁及上層鋼梁牛腿，松鉤后使用5t 手拉葫蘆校正坐標(biāo)、標(biāo)高后進(jìn)行焊接作業(yè)。

圖1 F46～49 層剖面圖

（4）進(jìn)行次梁的安裝作業(yè)；依次進(jìn)行47、48、49 層懸挑鋼梁的吊裝作業(yè)。

2.2.3 懸挑鋼梁安裝順序

依次從南至北安裝懸挑鋼梁及次梁，角部懸挑鋼梁待兩側(cè)結(jié)構(gòu)形成框架后進(jìn)行安裝（在每兩層施工完成后，安裝造型曲線梁）。

以46 層為例，懸挑鋼梁安裝順序如下：

安裝南側(cè)懸挑鋼梁→安裝懸挑鋼梁間次梁及東側(cè)靠南側(cè)懸挑鋼梁→安裝東南側(cè)次梁（除角部外）形成框架→安裝角部懸挑鋼梁形成框架→安裝完成角部鋼梁依次向北側(cè)安裝→依次由南向北安裝，最后安裝角部鋼梁。如圖2 所示。

2.2.4 懸挑鋼梁測量校正

（1）鋼梁測量控制

主要通過鋼柱吊裝后，鋼梁牛腿的定位，通過全站儀測出牛腿三維坐標(biāo)、控制坐標(biāo)及標(biāo)高值。先在已完成的樓板上，根據(jù)柱軸線放出鋼梁的軸線，再利用水準(zhǔn)儀復(fù)測鋼梁標(biāo)高；利用混凝土柱軸線及鋼梁牛腿軸線，使用紅外線水平儀放線的方法復(fù)測水平坐標(biāo)；對于局部尺寸偏差過大的鋼梁，要用千斤頂或頂緊合攏或松開柱梁連接部位的高強(qiáng)螺栓來調(diào)校；對于整體偏差，可用鋼絲纜風(fēng)繩進(jìn)行調(diào)校。

（2）梁的水平度校正

在樓層內(nèi)設(shè)置水準(zhǔn)儀引用結(jié)構(gòu)標(biāo)高線進(jìn)行測量。同一根梁兩側(cè)的水平度，根據(jù)規(guī)范要求，保證允許偏差在（L/1000）+3mm 范圍內(nèi)，且不超過10mm。施工中注意控制連接板位置準(zhǔn)確及螺孔位置無誤差，否則會導(dǎo)致鋼梁水平度超標(biāo)，若出現(xiàn)該問題，可以采取塞焊孔重新制孔或更換連接板處理。

（3）垂直度跟蹤觀測

在鋼梁安裝時、鋼梁安裝完畢焊接過程中，采用紅外線水平儀（放于鋼梁牛腿上）對鋼梁的軸線坐標(biāo)進(jìn)行跟蹤觀測，保證鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中各項控制指標(biāo)在可控范圍內(nèi)。若在鋼梁安裝過程中垂直度產(chǎn)生偏差，可采用手拉葫蘆和千斤頂進(jìn)行調(diào)整。

3.懸挑鋼梁安裝質(zhì)量安全保證措施

（1）鋼梁對接焊縫（橫焊、平焊）及與埋件焊縫（立焊）均為全熔透一級焊縫，要做好焊接前、中、后過程的質(zhì)量把控。

（2）焊接完成后采用特定機(jī)具打磨平整焊縫邊緣，對接頭、T 型接頭以及要求全焊透的角部焊接，應(yīng)在焊縫兩邊配置弧板和引出板。要注意懸挑鋼梁焊后熱處理在焊接完成后立即進(jìn)行，焊后加熱溫度為200℃～250℃，加熱完成后用石棉包裹焊縫，使焊縫溫度緩慢降低，在焊接完成24h后方可進(jìn)行焊縫無損檢測。

（3）負(fù)溫下焊接，主要控制母材的預(yù)熱溫度、焊接層間溫度、焊后加熱、保溫等；搭設(shè)臨時防護(hù)棚，防止雨水、雪花直接飄落在熾熱的焊縫上。

（4）鋼梁上生命線均按照標(biāo)準(zhǔn)化圖集進(jìn)行安裝。鋼梁安裝時，在主梁上設(shè)置防護(hù)欄桿并拉設(shè)上下兩道鍍鋅鋼絲安全繩，鋼梁邊吊裝邊鋪設(shè)水平安全網(wǎng)，將各個作業(yè)區(qū)域連成一體，做好安全防護(hù)措施，臨邊防護(hù)搭設(shè)完成后，必須經(jīng)總包及監(jiān)理相關(guān)部門檢驗(yàn)合格后方可投入使用。

圖2 懸挑鋼梁安裝順序示意圖

（5）樓層鋼梁安裝每兩層設(shè)置安全網(wǎng)。吊籃使用過程中,必須掛設(shè)防墜器,防墜器掛設(shè)于鋼梁生命線上，作業(yè)人員安全帶必須系掛在梁上方的生命線上，為作業(yè)人員提供多重安全保障，嚴(yán)禁將安全帶系掛在吊籠上。焊接過程中在吊籃內(nèi)鋪設(shè)石棉布。

（6）施工至45M 層時土建應(yīng)做好外框外圍硬質(zhì)防護(hù)，預(yù)防高空墜物危險，以便46 層懸挑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工，沒有硬質(zhì)防護(hù)措施不允許進(jìn)行懸挑結(jié)構(gòu)的施工。

4.結(jié)語

本工程T2 塔樓在F46～49 層設(shè)有大跨懸挑鋼結(jié)構(gòu)，在鋼梁懸挑長度大、重量大且無任何支撐的不利條件下，項目通過合理的鋼梁安裝順序部署、得當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施、嚴(yán)格的質(zhì)量安全過程管理把控，高質(zhì)量地完成了空中大跨懸挑鋼結(jié)構(gòu)安裝作業(yè)，對項目整體工程施工進(jìn)度起到了推動性的作用，獲得了各單位的一致好評。

隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)的不斷發(fā)展，超高層建筑大跨度結(jié)構(gòu)形式不斷增多。大跨度懸挑鋼結(jié)構(gòu)因具有剛度大、強(qiáng)度高、耐久性好、抗震性能高、施工質(zhì)量高、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)，得到了極大范圍的推廣和應(yīng)用。沈陽寶能項目作為東北地區(qū)地標(biāo)性建筑，其關(guān)于空中大跨懸挑鋼結(jié)構(gòu)施工形成了完整的技術(shù)總結(jié)，通過合理的施工工藝保證鋼梁高精度安裝，正確的安裝順序保證鋼梁安裝過程安全有序，嚴(yán)格的施工把控措施保證鋼梁安裝的高質(zhì)量，對其他超高層建筑空中大跨懸挑鋼結(jié)構(gòu)施工起到積極的借鑒意義，并產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)及社會效益。