密集支撑梁、梁板条件下钢结构安装技术

密集支撑梁、梁板条件下钢结构安装技术

巫海兵郑东

中建八局第三建设有限公司210046

摘要：本工程基坑深度22米,其水平支撑设计采用五道混凝土梁+钢格构柱组成+栈桥板组成；设计为钢骨混凝土柱,设计标高为-19.25～199.8米，大部分钢骨柱位于支撑梁及栈桥板的正下方，无法直接采用汽车吊或塔吊进行安装。钢柱截面型式为H钢，十字型钢，构件质量大、施工作业面小、现场条件复杂；只能选取采用水平运输及垂直起重相兼备的机械进行钢结构安装。

关键词：钢结构；重型叉车；水平运输；起升安装

1工程概况

南京金融城地块三标工程项目占地面积约4万m2，总建筑面积254500m2。其中一幢为建筑高度200.3m、建筑面积为64253m2的45层写字楼，采用钢骨混凝土框架-核心筒结构形式，地下室4层，平面布置为外部框架柱，内部为核心筒结构，平面尺寸长52.2米，宽度26.1米。大楼为钢筋砼框剪抗震墙结构，桩+筏板基础，框架柱采用钢骨柱，抗震设防为7级，楼面板为现浇砼楼面。核心筒钢骨柱为H型钢柱，分布为-4至6层，每层16根，外框钢骨柱为十字型柱，分布为-4至13层，局部至屋面，每层17根。钢骨柱与支撑梁栈桥板相对位置见图1，钢骨柱平面布置图见图2。

2施工方案分析

基坑采用五道水平混凝土梁+钢格构柱+栈桥板的结构形式进行水平支撑，每施工完成一层结构就拆除一层水平支撑，钢结构安装时间段在下层结构施工完成，其上层水平支撑破除清理完成之间。由于基坑深度深，面积大，其水平支撑基坑的梁及用于施工的栈桥板设计非常密集，且与大部分钢骨柱垂直方向冲突，无法采用塔吊或汽车吊装直接进行吊装。经综合比对各种方案，地下室部分的钢骨柱只能采用重型叉车进行水平方向的运输及安装。

3施工方法

3.1施工总体安装流程

结合工期要求及现场施工实际情况，确定图3流程：

图3钢柱安装流程

3.2钢结构分段设计

根据地下室楼层标高及支撑梁高度及钢结构设计规范，深化设计对钢柱进行分段处理，由于每施工完成一层结构才能拆除下一道支撑梁，深化设计钢柱为一层一节。十字型钢柱型号为BH900*300*50*50，H型柱型号为BH250*250*30*30，十字型钢柱重量远大于H型钢柱，设备起重选型按较重的十字型钢柱。钢结构深化设计分段见表1。

表1钢结构深化设计分段

钢柱顶部四面翼缘板上设置四个吊装耳板，便于汽车吊吊运，与运输方向垂直的两侧翼缘板上设置四个耳板，位于钢柱高度方向二分之一处，便于重型叉车叉运。

3.3重型叉车选型

地下室钢柱单件最大重量为6.877吨，第一节柱与筏板标高一致，其余楼层钢柱分段为位置位于楼板面上1.3米，叉车受力不低于钢柱重心2.6米，即重型叉车水平运输及垂直起重性能不小于6.877吨，起升高度不小于3.9米。通过参数选型，现场支撑梁标高核对只能采用最大起重为8吨，起升高度为3米的重型叉车。重型叉车选型参数表。

表2重型叉车选型参数表

3.4钢结构安装

1、重型叉车行走路线

根据现场施工进度安排，支撑梁破除清理后立即进行重型叉车作业，避免后期钢筋材料、脚手架材料进入现场后叉车无法行走的情况，为保证钢柱平稳运输，在路线中高低不平的区域，布设20mm厚的钢板。优先安装支撑梁和栈桥板下方的钢结构，其次安装其他区域的钢结构。安装顺序为：西侧钢柱→西南侧钢柱→西北侧钢柱→北侧钢柱→南侧钢柱→东侧钢柱。

2、重型叉车钢结构装车及固定

采用50吨汽车吊将叉车从栈桥板吊运至作业面层，叉车先空车行走一次计划线路，让叉车及驾驶人员熟悉现场环境，并做好作业前的检查工作。随后，采用汽车吊将钢柱垂直吊运至作业面层，调整角度，叉车门架作用在钢柱两侧的四块吊装耳板，收紧门架，同时采用2t的倒链将钢柱的上端与门架成倒“V”字型固定，避免叉车行车时道路颠簸导致钢柱倾覆。

吊运重型叉车至施工作业面图4，吊运重型叉车至施工作业面图5。

3.5钢结构安装测量

3.5.1钢柱测量流程

钢柱进场验收→钢柱底板划分中心线与标高标识→钢柱底定位轴线与标高的放样→钢柱初定位→钢柱精确定位→首节钢柱标高校正→首节钢柱垂直度校正→首节以上钢柱初校→首节以上钢柱标高校正→首节以上钢柱垂直度校正→整体钢柱垂直度校正→钢柱焊接前轴线及标高测量→钢柱焊接后轴线及标高测量→提供下节钢柱定位数据

3.5.2钢柱测量校正

1）首节钢柱安装校正。

对于每一节钢柱在安装前必须按实际情况作好安装测量标记，作为钢柱安装测量校正的依据。

根据基坑周围布设的平面控制网,在混凝土基础面上投测钢柱就位控制的轴线上的点，用墨斗弹成线；根据地下室部分固定点的高程，将每根螺杆上的调平螺母的顶面调整到设计标高处。

首节钢柱标高的调整：用水准仪观测钢柱柱身标高控制线，若其标高有误，可以通过调整钢柱底板来调节首节钢柱柱顶标高。

首节钢柱的就位即令钢柱的柱脚中线与混凝土基础面上的轴线对齐，就位尽可能一步到位，少量的偏差可用千斤顶和撬棍校正，钢柱定位轴线偏差应不大于1mm，钢柱对定位轴线偏差应不大于3mm，底标高偏差应不大于±2mm。钢柱底板中心线放样图6

图6钢柱底板中心线放样

首节钢柱垂直度的调整：待钢柱就位和钢柱标高校正完成后，用经纬仪检查垂直度，在柱身相互垂直的两个方向用经纬仪照准钢柱柱顶处的中心线，然后比较该中心线的投影点与柱底处该点所对应柱中心线的差值，即为钢柱此方向垂直度的偏差值。其值应不大于H/1000且≤10mm。当视线不通时，可将仪器架设在偏离其所在的轴线位置，但偏离的角度应不大于15º。垂直度校正完成后，利用钢柱四个面的垂直度偏差值，反算出钢柱中心点的偏差值，为下节钢柱的就位调整提供依据。钢柱垂直度校正见图7。

图7钢柱垂直度校正图

2）首节以上钢柱的安装

钢柱的初校：钢柱安装前应检查构件的轴线标志，就位后立即进行上下节钢柱的接口错位及中心轴线的对齐校正。钢柱连接标线示意图8。

图8钢柱连接标线示意图

钢柱标高校正：钢柱的标高校正控制则根据前一节柱顶标高偏差值、本节钢柱的制作长度偏差值、钢柱焊缝收缩值、上节柱柱顶下返标高和下节柱柱顶抄平标高确定本节柱的标高调整值。通过调整固定于钢柱连接板上四个千斤顶的伸缩量来调整钢柱的标高偏差值。钢柱的标高调整分为调高和调低。钢柱调高即通过调整固定于钢柱临时连接板上四个千斤顶的伸缩量来调整钢柱的标高偏差；钢柱调低即钢柱安装前在地面对钢柱下口作等量的切除处理后再进行安装。钢柱的标高调节量不得超过±3mm/节。用此两种方法调整时，如有必要可将钢柱对接处临时连接板耳板作扩孔处理。首节以上钢柱校正示意图9。

图9首节以上钢柱校正示意图

3.6钢结构焊接

本钢结构材质为Q345B-Z15，钢结构焊接前，编制焊接工艺指导书，并焊接试件进行焊接工艺评定。评定合格后，再对每个持证焊工进行焊工考试，通过焊工考试后方可上岗。钢结构板厚为50mm，焊接作业量较大，为保证质量，采用低氢型药芯焊丝。厚板焊接采用多层多道焊接，每层的焊接厚度≤5mm，每道焊缝的长度宜小于等于13mm。每层焊接完成后，须进行层间打磨清理。为避免和减少由于焊接应力产生的变形，采用以下方式控制。

表3焊接变形控制措施

4结语

深基坑内的钢结构在施工过程中利用自身特点及现场环境选择重型叉车运输及起升安装，可以较好的解决无法利用汽车吊或塔吊直接吊装的问题，大大的节约了施工成本，节约工期。用此方法在本项目取得的较大的成功。

参考文献：

[1]钢结构设计规范GB50017-2003

[2]钢结构工程施工质量验收规范GB50205-2001

[3]钢结构焊接技术规程JGJ81-2002