徐亞非

深圳市市政工程總公司 廣東 深圳 518001

1 工程概況

天健科技大廈工程總建筑面積114 767.73 m2，包括地下2層、地上15層，地面以上總高度為68.15 m，由2座塔樓和裙房組成。該工程鋼結(jié)構(gòu)主要分布在5～8層塔樓與裙樓之間的大跨度桁架部分及5～8層塔樓大跨度懸挑部分。大跨度的桁架離地面高度約18.50 m，跨度約32.65 m，懸挑部分的懸挑長(zhǎng)度約21.201 m（圖1）。

圖1 天健科技大廈工程鋼結(jié)構(gòu)平面示意

2 施工工藝流程

2.1 鋼結(jié)構(gòu)總體施工安排

鋼結(jié)構(gòu)圖紙深化設(shè)計(jì)→構(gòu)件工廠加工→預(yù)拼裝→材料、構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)→鋼結(jié)構(gòu)吊裝→質(zhì)量檢查→壓型金屬板施工→涂裝→監(jiān)測(cè)

2.2 鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→測(cè)量放線→構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收→安裝部分弦桿、斜拉桿→懸臂主梁安裝及臨時(shí)拉結(jié)槽鋼固定→次梁及其他構(gòu)件安裝→測(cè)量、校正→構(gòu)件焊接、連接→質(zhì)量檢查→拉結(jié)槽鋼拆除

3 施工要點(diǎn)

3.1 施工準(zhǔn)備

3.1.1 鋼結(jié)構(gòu)圖紙深化設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件和施工工況，對(duì)大跨度鋼桁架進(jìn)行深化設(shè)計(jì)。綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地、塔吊起吊能力、鋼桁架受力特點(diǎn)、桁架現(xiàn)場(chǎng)焊接等因素，對(duì)鋼構(gòu)件進(jìn)行分段設(shè)計(jì)。

3.1.2 鋼構(gòu)件工廠預(yù)制

為保證加工質(zhì)量及進(jìn)度，鋼構(gòu)件統(tǒng)一在工廠預(yù)制加工，并進(jìn)行預(yù)拼裝，解體后再分段運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)。

3.1.3 預(yù)拼裝

采用BIM技術(shù)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)分段懸拼安裝進(jìn)行整個(gè)過(guò)程的施工模擬。同時(shí)考慮到大跨度、高空懸臂安裝的難度較大，選取部分有代表性的構(gòu)件進(jìn)行實(shí)體預(yù)拼裝。

3.2 模擬計(jì)算

安裝前采用Midas/Gen8.0軟件對(duì)鋼結(jié)構(gòu)安裝全過(guò)程進(jìn)行施工模擬計(jì)算，考察安裝過(guò)程各階段結(jié)構(gòu)的安全性。

3.2.1 計(jì)算內(nèi)容

1）施工安全驗(yàn)算。鋼桁架施工采用立面流水施工法，前一單元施工完畢后再進(jìn)行后續(xù)單元施工，后續(xù)單元施工對(duì)已施工完畢結(jié)構(gòu)產(chǎn)生二次加載。因此，結(jié)構(gòu)的受力復(fù)雜，不同于設(shè)計(jì)考慮的最終成型狀態(tài)，需對(duì)施工全過(guò)程進(jìn)行安全性評(píng)估。

2）結(jié)構(gòu)變形驗(yàn)算。驗(yàn)算在各施工過(guò)程中構(gòu)件之間的變形是否滿足要求，該變形差是否對(duì)其他構(gòu)件的受力和變形造成影響。

3）施工預(yù)變形。大跨度懸臂鋼結(jié)構(gòu)在自重和施工荷載的作用下將出現(xiàn)下?lián)?，較大的下?lián)嫌锌赡苡绊懡Y(jié)構(gòu)的整體造型，因此，需對(duì)鋼桁架下?lián)狭窟M(jìn)行計(jì)算。

3.2.2 計(jì)算方法

采用Midas/Gen8.0進(jìn)行施工階段模擬分析，按照施工步驟將結(jié)構(gòu)構(gòu)件、支座約束、荷載工況劃分為組。按照施工步驟、工期進(jìn)度進(jìn)行施工階段定義，并按照控制數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。在分析某一施工步驟時(shí)，程序?qū)?huì)凍結(jié)該施工步驟后期的所有構(gòu)件及后期需要加載的荷載工況，僅允許在該步驟之前完成的構(gòu)件參與運(yùn)算。計(jì)算過(guò)程采用考慮時(shí)間依從效果（累加模型）的方式進(jìn)行分析，得到每一階段完成狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形，在下一階段程序會(huì)根據(jù)新的變形對(duì)模型進(jìn)行調(diào)整，從而真實(shí)地模擬施工的動(dòng)態(tài)過(guò)程。

3.3 鋼結(jié)構(gòu)高空懸臂分段拼裝

1）大跨度懸臂鋼結(jié)構(gòu)的安裝由混凝土結(jié)構(gòu)的連接點(diǎn)向外采用高空懸臂散拼安裝。

2）先安裝與混凝土結(jié)構(gòu)連接的上下弦桿、斜拉桿，接著安裝懸臂主梁，再依次安裝次梁等其他構(gòu)件，并盡快形成閉合穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體系。

3）鋼結(jié)構(gòu)主梁懸臂拼裝是一端固定、另一端懸臂；采用槽鋼作為懸臂主梁的臨時(shí)拉結(jié)梁，槽鋼與混凝土結(jié)構(gòu)連接承受桁架重力；懸臂主梁安裝分段進(jìn)行，每安裝一段即設(shè)置一道槽鋼拉結(jié)（圖2）。

圖2 鋼結(jié)構(gòu)懸臂主梁安裝及拉結(jié)槽鋼固定

4）待鋼結(jié)構(gòu)形成穩(wěn)定封閉的受力體系后，再切割槽鋼拉結(jié)梁逐步進(jìn)行卸載。

3.4 槽鋼拉結(jié)點(diǎn)的設(shè)置

槽鋼拉結(jié)梁的上端與伸出混凝土結(jié)構(gòu)的鋼梁牛腿連接（圖3），下端與懸臂主梁連接（圖4）。

圖3 拉結(jié)槽鋼上吊點(diǎn)連接

圖4 拉結(jié)槽鋼下吊點(diǎn)連接

3.5 安全控制措施

1）在加工鋼梁時(shí)，在鋼梁下翼緣加設(shè)安全網(wǎng)掛鉤，完成一個(gè)區(qū)域的樓層鋼梁安裝后，鋪設(shè)小眼網(wǎng)。小眼網(wǎng)掛設(shè)在預(yù)制好的安全網(wǎng)掛鉤上。

2）為保障安裝施工安全，避免施工時(shí)材料、工具掉落對(duì)下層操作人員造成人身傷害，在鋼結(jié)構(gòu)外圍樓層周邊設(shè)置安全外挑網(wǎng)（2層小眼網(wǎng)及1層鋼絲網(wǎng)）。

3）夾具式安全立桿主要用于施工人員在鋼梁上行走時(shí)懸掛安全帶、防墜器等設(shè)施，可防止施工人員在鋼梁上行走時(shí)出現(xiàn)意外。

4）吊裝區(qū)域應(yīng)設(shè)置安全警戒線，非作業(yè)人員嚴(yán)禁入內(nèi)。當(dāng)?shù)跹b物吊離地面200～300 mm時(shí)，應(yīng)進(jìn)行全面檢查，確認(rèn)無(wú)誤后再正式起吊。當(dāng)風(fēng)速達(dá)到或超過(guò)10 m/s時(shí)，宜停止吊裝作業(yè)；當(dāng)風(fēng)速達(dá)到或超過(guò)15 m/s時(shí)，不得進(jìn)行吊裝作業(yè)。

4 結(jié)語(yǔ)

1）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況（包括施工平面布置、起重設(shè)備吊裝能力）進(jìn)行分析調(diào)研，再對(duì)圖紙進(jìn)行二次深化設(shè)計(jì)，在技術(shù)條件允許且不增加其他設(shè)備投入的情況下，使得已有資源得到最大限度的利用。

2）利用BIM技術(shù)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)施工進(jìn)行模擬[1-2]，提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并提前解決問(wèn)題，不僅提高了施工進(jìn)度，也提高了構(gòu)件制作的精度。

3）大跨度懸臂鋼結(jié)構(gòu)施工難度較大，尤其在現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地狹窄、起重設(shè)備能力有限的情況下，施工更是難上加難。通過(guò)高空懸臂散拼施工技術(shù)，采用槽鋼作為臨時(shí)固定拉桿、安裝完成后切割槽鋼腹板截面實(shí)現(xiàn)逐步卸載的安裝方法，利用施工現(xiàn)場(chǎng)已有資源，合理安排施工工序，加強(qiáng)質(zhì)量安全控制措施，解決了大跨度懸臂鋼結(jié)構(gòu)施工的難題，產(chǎn)生了良好的社會(huì)效益和一定的經(jīng)濟(jì)效益。