大跨度跨河钢结构吊装施工工艺的研究

大跨度跨河钢结构吊装施工工艺的研究

汪玉龙， 张登文， 柴建森

中建八局第四建设有限公司， 安徽合肥 230601

摘要：建筑物在建造的过程中，通过不同的施工工艺均能达到建成的目标。但是在建造过程中可以通过改变施工工艺达到缩短建造时间，降低施工成本，在不改变设计核心的前提下，合理改变施工工艺能达到缩短工期，降低成本的目的。

关键词： 45米跨河钢结构；吊挂体系；临时支撑

一、引言

建筑物在建造的过程中，通过不同的施工工艺均能达到建成的目标。但是在建造过程中可以通过改变施工工艺达到缩短建造时间，降低施工成本，在不改变设计核心的前提下，合理改变施工工艺能达到缩短工期，降低成本的目的。

中国科学院量子信息与量子科技创新研究院1#科研楼在施工过程中通过在45米大跨度桁架底部设置临时支撑架，在底部桁架上部楼层设置临时圆管柱支撑，在不改变设计核心--吊挂体系的情况下，将原设计中的整体提升施工工艺变更为正常的钢结构吊装施工工艺，简化了施工工艺，降低了施工难度，减少了施工危险性，缩短施工工期，降低施工成本。

二、工程概况

2.1 建筑工程概况

中国科学院量子信息与量子科技创新研究院1#科研楼位于合肥市高新区望江西路与石莲南路交口西南角，为安徽省科技创新“1号工程”，建成后将成为全球最大量子实验室。本工程总建筑面积25.5万m²，其中地下面积7.7万m²，包括科研办公和生活配套两个功能区。

2.2 45米跨河钢结构概况

该工程A区为钢结构区域，其中有45米钢结构横跨坝下河。吊挂区包括两道桁架层及6层结构楼层，底部3-4层和10层为桁架层。设计考虑假使上部的6层结构重量及顶层桁架安装荷载全部由3~4层底部桁架承担，但因跨度较大而无法承担。根据施工总体思路，该部位结构安装时，设置临时支撑及独立基础，用于支撑底部桁架。该施工方法使得桁架以上的结构安装施工荷载通过临时支撑向下传递，而非有桁架自身承担，满足结构受力要求。

图2.1 钢结构总平图

三、大跨度跨河钢结构吊装施工工艺

3.1 开挖基础，安装临时支撑架

在坝下河河道现场开挖临时支撑架基础，基础长、宽、高为4m×4m×0.4m，混凝土强度等级为C30并放置预埋件，浇筑混凝土，完成养护后，安装临时支撑架。格构式支撑截面尺寸为1.5m×1.5m，主杆件为φ180 ×8，腹杆为φ102 ×6，支撑上下平台为H300×300×10×15，材质均为Q345。

图3.1 临时支撑架基础平面布置图

3.2 底部桁架吊装

临时支撑架安装完成后，即可与跨河两侧主体钢结构一起进行正常吊装。桁架上下弦及结构楼层大跨钢梁分成三段加工运输至现场后，采用履带吊依次从下至上安装桁架下弦、腹杆、上弦。在施工过程中所有上部荷载均由临时支撑架传递至地基，底部桁架不再承受其他外力。格构支撑底部标高-14.5m，支撑顶标高+10.1m，支撑高度24.6m；支撑顶的角钢支撑模板总高0.8m。

3.3 安装圆管支撑

当3-4层底部跨河桁架安装完成后，即可插入3-4层楼面混凝土浇筑，同时4-5层吊挂区钢柱设置为嵌补段。吊柱牛腿位置设置圆管柱（Φ600×12）支撑，继续正常吊装。根据施工方案，待底部桁架完成吊装后，增设临时圆管柱支撑，继续正常吊装，使跨河钢结构吊装转换为正常吊装方式。

3.4 正常继续完成上部钢结构吊装

架设4-5层间圆管支撑后，安装5层钢梁，依次安装6-10层楼层结构，并安装顶部桁架。（大跨度两侧钢结构同时施工至顶层）。

图3.4 整体钢结构吊装完成BIM图

3.5 拆除临时圆管支撑

桁架形成整体后，由顶部桁架承载下部结构荷载，拆除圆管支撑，使大跨度跨河部位形成吊挂体系。拆除的过程中做好监测工作，一旦有突发变化，立即采取措施。

3.6 拆除底部桁架下方的临时支撑架，使其自行承担自身荷载

卸载根据均衡缓慢的原则进行卸载。采取分条切割法进行卸载，各卸载批次的支撑尽量保持同步进行。

根据支撑位置的卸载位移量控制每次切割的高度△H直至完成某一步的切割后结构不再产生向下的位移后拆除支撑；在支撑卸载过程中注意监测变形控制点的位移量，如出现较大偏差时应立即停止，会同各相关单位查出原因并排除后继续进行。

1）在桁架下弦的支撑模板上刻画分条切割线，切割线间距10mm，分割线间距总和大于计算下挠值20mm。

2）采用割刀火焰切割的方法，按照切割线，从上之下逐根切割，直至桁架下弦脱离支撑模板。

支撑角钢采用L100*10的角钢，角钢高度0.8m，支撑模板板厚20mm，模板尺寸20*200*600mm。考虑到前期使用千斤顶进行荷载支撑，搁置时间长，易带来安全隐患；待结构安装完成后再转换成千斤顶卸载，原支撑角钢在受力状态下，将支撑角钢荷载转换至千斤顶，其施工荷载是否全部由千斤顶承担无法判定。根据以往工程卸载经验，本工程采取火焰分条切割法进行卸载。

3.7 混凝土浇筑，安装嵌补段

临时支撑拆除后，待各楼层混凝土浇筑完成，吊挂体系达到承担最大荷载时，安装4-5层钢柱嵌补段，完成跨河桁架吊挂区结构的安装。

四、工程应用效果

中国科学院量子信息与量子科技创新研究院1#科研楼项目跨河区域吊装作业采用此方法，施工质量好，施工安全性高，施工工期缩短，取得了很好的效果。

五、结语

通过此吊装工艺在中国科学院量子信息与量子科技创新研究院1#科研楼的应用，我们可以得出以下结论：

1. 改变原设计施工工序，简化施工工艺，降低施工安全风险；

2. 优化施工工期上的关键路线，缩短钢结构整体吊装工期；

3. 降低施工成本；

参考文献：

[1]住建部第37号令《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》，住房城乡建设部，2018年3月8日

[2]GB50205-2020，《钢结构工程施工质量验收标准》[S]，中华人民共和国住房和城乡建设部，2020年8月21日

[3]GB50017-2017，《钢结构设计标准》[S]，中华人民共和国住房和城乡建设部，2018年7月1日

[4]GB50202-2018，《建筑地基基础工程施工质量验收标准》[S]，中华人民共和国住房和城乡建设部，2018年3月16日

[5]GB50009-2012，《建筑结构荷载规范》中华人民共和国住房和城乡建设部，2012年10月1日.