焦國(guó)民，沙峰峰，朱偉明，彭 平，蒯力春

（1.江蘇省建筑工程集團(tuán)第二工程有限公司，江蘇 蘇州 215000；2.蘇州環(huán)秀湖旅游發(fā)展有限公司，江蘇 蘇州 215000；3.江蘇省建筑工程集團(tuán)有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引言

隨著高層建筑工程技術(shù)的發(fā)展，為追求建筑外立面效果和滿足使用功能的要求，越來越多的高層建筑帶有大跨度連廊。鋼結(jié)構(gòu)連廊具有較大的跨度、高度、重量，施工難度較大。在確保大跨度鋼架連廊施工質(zhì)量、安全等前提下，選擇較好的施工方法，提高經(jīng)濟(jì)效益非常重要。鋼結(jié)構(gòu)的施工方法很多，每種施工方法均有其優(yōu)點(diǎn)和不足之處。具體施工方法可分為分條（分塊）吊裝法、整體頂升法、整體吊裝法、高空滑移法、逆作安裝法、整體提升法、懸臂安裝法、原位整體拼裝法等［1-3］。傳統(tǒng)空中連廊結(jié)構(gòu)形式采用鋼結(jié)構(gòu)，自重大且提升高度高；傳統(tǒng)施工方法采用分件高空散裝焊接成型，增加施工難度，增大風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)［4，5］。如何降低高空安裝的施工難度，降低施工風(fēng)險(xiǎn)是亟需解決的課題，因此，本文根據(jù)以往的工程施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出大跨度鋼連廊結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)采用原位、錯(cuò)位地面拼裝的施工技術(shù)，并運(yùn)用于實(shí)際工程中。

1 工程概況

蘇州陽(yáng)澄湖景區(qū)配套酒店項(xiàng)目位于蘇州市相城區(qū)相融路西側(cè)，背靠環(huán)秀湖，地理位置優(yōu)越。整個(gè)項(xiàng)目的鋼結(jié)構(gòu)部分主要為：地下及地上混凝土柱中鋼勁性柱、大小宴會(huì)廳鋼結(jié)構(gòu)、A/B 樓之間的空中廊橋鋼結(jié)構(gòu)、報(bào)告廳鋼結(jié)構(gòu)、主入口門廳鋼結(jié)構(gòu)、A 樓、B 樓、宴會(huì)廳等入口雨棚鋼結(jié)構(gòu)、其他零星鋼結(jié)構(gòu)（冷卻塔鋼平臺(tái)、鋼樓梯等）。其中，大跨度鋼架連廊：寬度為 22 m，跨度 81 m；其底部標(biāo)高+79.7 m，頂部標(biāo)高+94.75 m；桁架結(jié)構(gòu)由 4 榀主桁架及次連系結(jié)構(gòu)組成，自身高度 16.18 m。提升重量 2 600 t，如圖 1、圖 2 所示。

圖1 蘇州陽(yáng)澄湖景區(qū)配套酒店項(xiàng)目效果圖

圖2 大跨度鋼架連廊三維圖

考慮到該鋼連廊結(jié)構(gòu)桿件自重大，橫向及縱向跨度較大、桿件眾多，若采用分件高空散裝，不但高空組裝、焊接工作量巨大，而且存在較大的安全、質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。因此，本文采用將鋼連廊散件在地面胎架上現(xiàn)場(chǎng)原位、錯(cuò)位拼裝成整體［6，7］。

2 工程項(xiàng)目施工難點(diǎn)

1）大跨度鋼架連廊由于跨度大，鋼結(jié)構(gòu)主構(gòu)件均為桁架形式，受運(yùn)輸重量限制，需現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行二次拼裝；

2）大跨度鋼架連廊的主體安裝區(qū)域的中心到結(jié)構(gòu)的邊緣距離遠(yuǎn)，高度較高，限制了安裝的吊裝工藝，故采取現(xiàn)場(chǎng)原位、錯(cuò)位地面拼裝；

3）大跨度鋼架連廊有 24 個(gè)主要受力點(diǎn)，每個(gè)受力點(diǎn)要保持一致受力，對(duì)每個(gè)牛腿的標(biāo)高與水平精準(zhǔn)度的控制，是本工程的難點(diǎn)之一。

3 大跨度鋼架連廊的拼裝及驗(yàn)算

3.1 大跨度鋼架連廊拼裝

鋼廊橋?yàn)?A、B 樓之間鋼桁架廊橋結(jié)構(gòu)，鋼桁架廊橋頂標(biāo)高 94.75 m，底標(biāo)高 79.7 m，高度為 16.18 m，長(zhǎng)度為 81 m，寬度為 22 m。本結(jié)構(gòu)由 4 榀主鋼桁架與箱型梁及 H 型鋼梁組成，總重約 2 600 t。由于單根主構(gòu)件較重，分段現(xiàn)場(chǎng)組拼無法運(yùn)輸，故采取單根構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)，利用 200 t 履帶吊現(xiàn)場(chǎng)組拼。大跨度鋼架連廊拼裝的施工工藝流程如下所述。

1）在 4 根加固梁雙拼工字鋼 500×158×12×20 上方安裝 10 根輔助廊橋結(jié)構(gòu)的擱置梁 HN700×300×13×24，位置根據(jù)主梁分段位置確定，便于 79.7 m 面主梁、次梁拼裝；

2）在擱置梁上進(jìn)行拼裝，先安裝 79.7 m 面的主梁，再安裝次梁。拼裝需在原位的基礎(chǔ)上向右偏移 1.5 m 進(jìn)行，特別是主梁兩端的底平面必須在同一水平標(biāo)高位置，確保提升就位與支座的緊密配合；

3）在擱置梁 HN700×300×13×24 上安裝輔助胎架，主要為了輔助中間兩榀桁架梁的安裝，其水平頂高度必須與兩側(cè)桁架梁底標(biāo)高一致。二層胎架必須要保證自身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，連接胎架之間的斜撐和連系梁；

4）在主橫梁上安裝立柱（主桁架梁下方的吊掛柱），立柱需定位準(zhǔn)確，左右前后垂直偏差在規(guī)范允許范圍內(nèi)；

5）安裝二層梁實(shí)際為 87.75 m 標(biāo)高的主次梁，先拼裝主梁再拼裝次梁，必須保證 4 根主梁的兩端下部在同一水平標(biāo)高，同時(shí)與下部主梁垂直；

6）二層柱（87.75～94.75 m 之間立柱）安裝需及時(shí)安裝柱間的斜撐，確保每個(gè)立柱的穩(wěn)定，垂直度＜ 2 mm；

7）安裝三層主次梁（94.75 m），必須保證 4 根主梁的兩端下部在同一水平標(biāo)高，同時(shí)與下部主梁垂直；

8）安裝二層斜撐梁，拼裝必須在主框架梁完成后，斜撐梁與主框架梁之間的切口需順滑，端面齊整，現(xiàn)場(chǎng)拼裝完成。

桁架與連系梁組裝完成后，復(fù)測(cè)幾何尺寸，無誤后開始焊接。焊接時(shí)必須按照焊接工藝要求對(duì)稱施焊，探傷合格后進(jìn)行驗(yàn)收交接，進(jìn)行油漆補(bǔ)涂和防火涂料施工。

3.2 施工工藝要求

1）地面拼裝的桁架分段要按加工編號(hào)順序進(jìn)行，注意連接點(diǎn)的方向；

2）桁架的拼裝由于跨度較大，按 1/700 比例中間預(yù)提拱；

3）所有對(duì)接焊縫單面 45°坡口到底，內(nèi)加襯板，焊縫要求一級(jí)焊縫，100 % 超聲波探傷；

4）安裝過程中，嚴(yán)格控制所有主梁兩端的水平度和垂直度，確保每層在同一水平面和垂直面；

5）鋼柱、鋼梁的安裝分層逐根進(jìn)行，以先主梁后次梁，再支梁、立柱的順序；

6）每根鋼梁需根據(jù)構(gòu)件編號(hào)，對(duì)號(hào)入座，不能混裝；

7）因 79.7 m 框架為非主要受力梁，主要受力為上部桁架梁，為了減少底部梁應(yīng)力，采取分段臨時(shí)固定后焊；

8）鋼連廊的地面拼裝，考慮到原位拼裝提升與鋼支腿相碰，故需在地面錯(cuò)位拼裝，結(jié)合鋼支腿的寬度，需錯(cuò)位 2.0 m 在胎架上進(jìn)行拼裝，提升后再滑移就位。

3.3 工況分析

1）拼裝吊車選擇。本鋼連廊的拼裝在 AB 之間加固胎架上進(jìn)行，200 t 履帶吊位于拼裝區(qū)域的左側(cè)與離宴會(huì)廳結(jié)構(gòu) 18 m 的區(qū)域（N 軸與 Q 軸之間），來回行走長(zhǎng)度 36 m，履帶吊的自身重量重體積大，散件進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝。由于空間限制，采用 SCC2000C 型變幅副臂LG 工況，主臂 37 m，副臂 43 m 履帶吊，履帶吊行走區(qū)域采取加固措施?？罩袖摾葮蛏⒓M(jìn)場(chǎng)拼裝，經(jīng)計(jì)算，結(jié)合履帶吊停放位置，最大回轉(zhuǎn)半徑 42 m 內(nèi)，可吊重量 12.5 t，廊橋單根構(gòu)件重量為 10 t；回轉(zhuǎn)半徑 32 m 范圍內(nèi)，可吊重量 17.2 t，廊橋單根構(gòu)件重量為 16 t。因此，選用 SCC2000C 型號(hào) 200 t 履帶吊能夠符合安裝起重要求。200 t 履帶吊停放位置如圖 3 所示。

圖3 200 t 履帶吊停放位置示意圖（單位：mm）

2）拼裝輔助措施。廊橋拼裝所有構(gòu)件均為剛接，現(xiàn)場(chǎng)焊接量大，及后續(xù)油漆防火涂料施工，故在拼裝時(shí)，考慮拼裝方便和安全，根據(jù)拼裝進(jìn)度和高度，逐層搭設(shè)操作平臺(tái)腳手架輔助構(gòu)件拼裝。

3）拼裝注意事項(xiàng) 1。胎架布置完成，開始主體結(jié)構(gòu)拼裝，在胎架上按空中廊橋的主控尺寸的正投影地面位置，向右側(cè)偏離 2.0 m 定位，安裝 79.7 m 平面梁。因 79.7 m 框架為非主要受力梁，主要受力為上部桁架梁，為了減少底部梁應(yīng)力，分段點(diǎn)采取臨時(shí)固定后焊，后焊點(diǎn)在試提升卸載后進(jìn)行焊接。后焊點(diǎn)如圖 4 所示。

圖4 79.7 m 層后焊點(diǎn)布置圖

4）拼裝注意事項(xiàng) 2。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，拼裝時(shí)注意按 1/700 比例提拱，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接焊縫應(yīng)錯(cuò)開連廊中心 21 軸-22 軸之間位置。

3.4 吊點(diǎn)布置的計(jì)算分析

大跨度鋼架連廊整體結(jié)構(gòu)提升吊點(diǎn)的布置需同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)性、安全性的要求。經(jīng)過對(duì)鋼架結(jié)構(gòu)建模分析，進(jìn)行吊點(diǎn)布置，并通過 SAP2000 有限元分析軟件對(duì)整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行分析復(fù)核。

大跨度鋼架連廊整體結(jié)構(gòu)采用結(jié)構(gòu)分析軟件 SAP2000 進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算模型如圖 5 所示。其中，采用 BEAM44 單元模擬連廊結(jié)構(gòu)各桿件，材料彈性模量取 2.06×105MPa，密度取 7 850 kg/m3，泊松比取 0.3。邊界條件：提升吊點(diǎn)——Z向固定、XY向彈簧（模擬提升約束）；荷載：自重——DEAD；荷載組合：強(qiáng)度及穩(wěn)定——1.3×DEAD；支座反力及變形——1×DEAD。

圖5 大跨度鋼架連廊整體結(jié)構(gòu)計(jì)算模型

由計(jì)算結(jié)果可分析得到：

1）大跨度鋼架連廊整體結(jié)構(gòu)的最大位移為43.5 mm，小于L/400=73 700/400=184.25 mm，變形相對(duì)較小，滿足設(shè)計(jì)要求；

2）大跨度鋼架連廊整體結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力比為 0.657，低于設(shè)計(jì)規(guī)范所要求的最大應(yīng)力比；

3）吊點(diǎn)布置的計(jì)算分析結(jié)果表明大跨度鋼架連廊整體結(jié)構(gòu)在提升階段可以保證安全施工，因此，通過 SAP2000 有限元分析可驗(yàn)證吊點(diǎn)布置是合理的。

4 結(jié)語

本文介紹了大跨度鋼架連廊工程的施工關(guān)鍵技術(shù)，包括鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的拼裝、施工現(xiàn)場(chǎng)的布置、施工要求及吊點(diǎn)的布置等。結(jié)合工程實(shí)例分析了大跨度鋼架連廊整體拼裝的施工工藝及要求，并且通過有限元軟件 SAP2000 建立了合適的鋼結(jié)構(gòu)三維模型，研究分析了大跨度鋼架連廊整體結(jié)構(gòu)吊點(diǎn)布置在荷載工況下其整體受力性能，計(jì)算得到整體結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力比滿足 GB 50017-2003《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》要求；同時(shí)，整體結(jié)構(gòu)的最大位移為 43.5 mm，也滿足規(guī)范設(shè)計(jì)要求，結(jié)果表明大跨度鋼架連廊整體結(jié)構(gòu)在提升階段可以保證安全施工。Q