王洪 何文 朱續(xù)生 劉永吉

1.中國建筑一局（集團）有限公司 北京 100073

2.中建一局集團第五建筑有限公司 北京 100024

隨著各種大跨度型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的建設(shè)項目增多，如何根據(jù)結(jié)構(gòu)的特點、施工條件的限制以及施工工期等因素，探索合理實用的施工方案與分析方法已經(jīng)成為土建施工方向的研究熱點。

勁性混凝土結(jié)構(gòu)場館的傳統(tǒng)施工方法為先安裝鋼結(jié)構(gòu)，再施工鋼筋模板混凝土工程，工序相互穿插施工，此方法在現(xiàn)場管理、作業(yè)環(huán)境、施工進(jìn)度方面存在明顯的不足，與結(jié)構(gòu)先天優(yōu)勢不能匹配。

1 工程概況

科大訊飛人工智能研發(fā)生產(chǎn)基地（一期）運動中心（見圖1）鋼結(jié)構(gòu)工程位于安徽省合肥市。項目規(guī)劃一期工程總建筑面積約25.64萬m2，其中地上3層，地下1層。設(shè)計有大跨度勁性混凝土梁，最大截面為800×2900mm，最大跨度達(dá)42m，整梁吊重達(dá)35t；型鋼柱的最大截面為700×1300mm，型鋼柱最大單根吊重達(dá)18t，由于施工場地及塔吊綜合起重性能均受限，因此勁性混凝土結(jié)構(gòu)型鋼梁、柱安裝是施工的主要難題[1]。

圖1 運動中心效果圖

圖2 支撐胎架示意圖

圖3 臨時支撐桿件效果圖

圖4 LLZC桿件剖面圖

圖5 最后一榀鋼梁BIM模擬與現(xiàn)場安裝圖

2 “半逆作法”總體施工思路及工藝流程

根據(jù)結(jié)構(gòu)形式及鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件空間分布情況，按照“由下往上”，并遵循“鋼柱→豎向支撐→主梁→橫向支撐→次梁”的順序，具體施工思路如下：

鋼柱采用分段吊裝，高空對接；

①鋼柱主要采用50t汽車吊施工吊裝，構(gòu)件場區(qū)內(nèi)倒運采用現(xiàn)場7#塔吊（R70/21型）及25t汽車吊進(jìn)行；

②大跨度鋼梁按照經(jīng)設(shè)計復(fù)核后的長度進(jìn)行分段，共分為三段。采取在地面加工區(qū)進(jìn)行拼裝，由于現(xiàn)場7#塔吊（R70/21型）性能不滿足鋼結(jié)構(gòu)吊裝起重安全要求，故采用300t汽車吊進(jìn)行整體吊裝。吊裝方向為從北邊第一榀依次向南至第十一榀。

為便于吊裝施工，在筏板上預(yù)留通道和鋼構(gòu)件加工場地，土建暫不施工，以便鋼構(gòu)件運輸車輛駛?cè)爰颁摌?gòu)件加工、吊裝。由于型鋼梁跨度較長，約42m，且總重量達(dá)38t，需先在地面進(jìn)行拼裝焊接，然后再整體吊裝。為便于吊裝施工，在屋面最后一榀型鋼梁吊裝完成前，下部土建除勁性柱施工外均暫不施工。待屋面第十一榀型鋼梁吊裝結(jié)束，汽車吊撤出場區(qū)，再進(jìn)行預(yù)留通道處基礎(chǔ)施工，后整體大面施工運動中心土建部分。

3 “半逆作法”施工技術(shù)要點與變形監(jiān)測

3.1 型鋼構(gòu)件分段制作及安裝

（1）型鋼柱分段

本工程鋼柱分兩段吊裝，鋼柱分段點在地面+1.250處斷開，以便于鋼柱焊接。為便于鋼柱運輸，單構(gòu)件長度不宜超過15m，為便于吊裝，構(gòu)件分段需根據(jù)吊機的起吊性能進(jìn)行。

（2）型鋼梁分段

型鋼梁分段。鋼骨梁截面為H型，主梁截面有：H2500×400×30×50、H2500×300×30×40，次梁截面有：H2500×300×30×50。其中縱向主梁H2500×400×30×50長度為8.4m，重7.836t，無需分段處理；橫向主梁H2500×300×30×40長度達(dá)41m，需作分段處理。分段點為型鋼梁1/3跨位置，分段長度為12.49m、12.45m、14.76m。

（3）鋼構(gòu)件支撐胎架安裝

先在硬化底板上彈線，按照鋼梁分段點逐個放出支撐胎架的平面位置，再按照線位逐步設(shè)置支撐胎架。

胎架安裝完畢后，按照鋼梁編號逐個安放，先安放第一榀鋼梁的第一段，再根據(jù)第一段安放第二段，鋼梁分段整體調(diào)整直線度與標(biāo)高，采用背板用臨時螺栓臨時固定，校正后，緊固臨時螺栓，定位焊接[2]。

（4）鋼構(gòu)件連續(xù)安裝

運動中心鋼構(gòu)件吊裝平面順序為從北向南依次安裝，運動中心汽車吊下地下室預(yù)留通道進(jìn)行鋼構(gòu)件吊裝，首節(jié)柱安裝完成后及時拉結(jié)LLZC，后澆筑柱砼至一層梁底，待柱砼強度達(dá)到70%后，安裝二節(jié)鋼柱，二節(jié)鋼柱安裝完成后及時拉結(jié)LLZC，拉設(shè)纜風(fēng)繩進(jìn)行臨時固定，每2榀鋼梁安裝完成后，立即在鋼梁間設(shè)置LSC、LSLL，使已經(jīng)安裝好的鋼梁、鋼柱、臨時支撐形成整體穩(wěn)定單元結(jié)構(gòu)，防止因風(fēng)荷載和重力荷載的作用影響，導(dǎo)致構(gòu)件失穩(wěn)或破壞，拉桿安裝完成后及時澆筑混凝土，混凝土澆筑完成后收起纜風(fēng)繩、切割臨時拉桿。

北邊第一排鋼柱焊接完成并檢測合格后，進(jìn)行第一榀鋼梁吊裝，吊裝平面順序由北向南進(jìn)行。鋼梁分批次分段進(jìn)場，現(xiàn)場對接，吊裝采用單機起吊，吊車站位于運動中心預(yù)留通道處。

（5）臨時支撐桿件安裝

由于該區(qū)域鋼結(jié)構(gòu)先于混凝土結(jié)構(gòu)施工，自成體系。為保證鋼結(jié)構(gòu)施工過程中的穩(wěn)定，特在鋼柱與鋼柱之間、鋼梁與鋼梁之間增設(shè)臨時穩(wěn)定支撐桿件（即LLZC、LSC和LSLL）。LLZC桿件采用Q235級D219×4.0×5408（桿件信息詳見附圖LLZC桿件詳圖），LSC桿件采用Q355B級H250×250×9×14（50.5kg/m），LSLL桿件采用雙10#槽鋼材質(zhì)Q235級。

（6）型鋼柱安裝

安裝前應(yīng)對基礎(chǔ)準(zhǔn)備工作進(jìn)行檢查，包括地腳螺栓位置、吊點、起吊方式等。復(fù)核標(biāo)高、平面位置，調(diào)整完畢后先進(jìn)行試吊[3]。

需注意的是，首先是鋼柱樓層板部位與鋼筋的連接。本工程在工廠加工時已提前優(yōu)化處理，即焊接連接處搭筋板。其次是型鋼混凝土現(xiàn)場鋼筋連接需要注意以下幾點：

1）勁性混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋綁扎方法與傳統(tǒng)鋼筋綁扎方式大致相同，但各有各的特點。由于型鋼柱縱筋無法穿過型鋼梁翼緣，因此須采取提前在加工廠內(nèi)將翼緣上焊接直螺紋套筒或進(jìn)行縱筋彎折滿足搭接焊接的方式。

2）在勁性結(jié)構(gòu)梁柱核心區(qū)的部位，型鋼柱箍筋要在加工廠預(yù)留孔洞中穿過，遇箍筋過長或彎折等原因無法穿過時，采取分段式箍筋，即箍筋作多根，采用電弧焊進(jìn)行焊接。焊接長度應(yīng)滿足單面焊10d，雙面焊5d的質(zhì)量要求。

3）腹板上孔洞大小、位置與設(shè)計圖紙不一致或有偏差時，需要經(jīng)過設(shè)計單位同意才可進(jìn)行擴孔，嚴(yán)禁使用乙炔氣割擴孔。

（7）型鋼梁安裝

1）型鋼梁吊裝順序

型鋼梁吊裝順序應(yīng)在施工完型鋼柱之后進(jìn)行，當(dāng)型鋼柱完成整體空間剛度單元的柱網(wǎng)空間穩(wěn)定系統(tǒng)后，型鋼梁應(yīng)緊隨其后完成吊裝，盡快組成完整的空間剛度單元，再經(jīng)過緊鑼密鼓的校正復(fù)核工作后，滿足緊固質(zhì)量要求。

2）吊裝前準(zhǔn)備

①正式吊裝前，提前核驗鋼梁的編號、空間定位軸線、方向、標(biāo)高、長度、截面尺寸，尤其是梁柱核心區(qū)連接節(jié)點，預(yù)設(shè)螺栓孔數(shù)量、直徑及位置，加筋板焊接質(zhì)量及表面平整度，高強螺栓的直徑、型號、摩擦面質(zhì)量等進(jìn)行全面復(fù)驗，符合圖紙設(shè)計要求及相關(guān)規(guī)范規(guī)定后，方可進(jìn)行下一步安裝工作。

②在吊裝前，應(yīng)對型鋼梁表面浮銹進(jìn)行清理打磨，采用鋼絲刷清除，保證連接面清潔。

③梁端節(jié)點采用鉸接，腹板的連接板用高強螺栓連接，并與梁齊平，不能伸出梁端。

④節(jié)點連接用的螺栓，按所需數(shù)量裝入帆布包內(nèi)掛牢在梁端節(jié)點處，一個節(jié)點用一個帆布包[4]。

⑤在工廠內(nèi)對梁的一端或鋼柱柱頭上焊接鋼管短接頭，在現(xiàn)場將鋼管與短接頭進(jìn)行焊接，鋼管端頭安裝保險繩、形成安全保障體系。待鋼梁與鋼柱連接后，將保險繩固定在梁兩端的鋼柱上。

3）鋼梁吊點設(shè)置

由于型鋼梁跨度較長，故采用四點吊裝。通過對型鋼梁四點吊裝的受力分析，確定吊裝梁的吊索水平角度依次為35°、60°、60°、35°，綁扎必須牢固。在吊點處設(shè)置吊耳，待鋼梁吊裝就位并校核完成之后及時割除。為防止吊耳起吊時受力變形，采用專用吊裝卡具。

3.2 鋼構(gòu)件變形監(jiān)測

（1）監(jiān)測點布置

根據(jù)《空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ7-2010）中6.11.3條，本工程每榀大跨度鋼梁應(yīng)設(shè)置 4個監(jiān)測點，監(jiān)測點均設(shè)置于大跨度鋼梁拼接處下翼緣，對11榀鋼梁設(shè)置共計44個監(jiān)測點。

（2）監(jiān)測的頻次和監(jiān)測節(jié)點

所有監(jiān)測點設(shè)置完成后，按以下時間段進(jìn)行監(jiān)測：

1）每榀大跨度鋼梁吊裝過程中；

2）相鄰兩榀大跨度鋼梁吊裝完畢，連接上翼緣臨時連系梁及支撐后；

3）鋼梁全部安裝完成后；

4）監(jiān)測撓度預(yù)警值及控制值。

根據(jù)設(shè)計圖紙及設(shè)計單位復(fù)核確認(rèn)后，確定大跨度鋼梁實測最大撓度不應(yīng)超過L/400，即102.5mm；

監(jiān)測過程中，如超出其設(shè)計提供撓度預(yù)警值，應(yīng)立即停止施工。待查明具體原因，采取措施后方可繼續(xù)施工。

3.3 監(jiān)測質(zhì)量控制措施

表1 監(jiān)測質(zhì)量控制措施

4 安全保證措施

1）鋼結(jié)構(gòu)安裝作業(yè)人員所使用手動工具、輕型或小型電動工具必須采取措施防止工具墜落發(fā)生傷人事故。

2）嚴(yán)格執(zhí)行高空作業(yè)安全規(guī)定，禁止不適宜高空作業(yè)人員登高作業(yè)。

3）鋼構(gòu)件就位時一定要保證其固定牢靠，在胎架上固定時，型鋼梁兩側(cè)可附加臨時固定鋼管進(jìn)行支撐。

4）吊車起重臂、起吊構(gòu)件的下方禁止站人。吊裝作業(yè)時必須設(shè)置警戒線，禁止無關(guān)人員出入，鋼柱安裝摘鉤時，柱下方及周圍嚴(yán)禁站人。

5）施工人員上下鋼柱時，須佩戴安全繩，安全繩滿足高掛抵用要求。每根鋼柱安裝時都必須配備防墜器。安裝人員攀爬時，必須將安全帶掛在防墜器的掛鉤上，避免發(fā)生墜落事故。

5 結(jié)語

通過對運動中心半逆作法施工技術(shù)的探究，改變傳統(tǒng)思路，優(yōu)化傳統(tǒng)施工方法，使得鋼結(jié)構(gòu)吊裝拼接過程不再受施工場地狹小，四周緊鄰已有建筑物等因素限制。較傳統(tǒng)方法無需進(jìn)行樓板加固即可大幅度提高安裝施工效率，節(jié)約施工成本，也從根本上避免了汽車式吊車登陸筏板或地下室頂板作業(yè)所帶來的一系列滲漏隱患的出現(xiàn)。

通過前期對勁性柱、梁的深化設(shè)計，提前優(yōu)化型鋼梁、柱及混凝土梁之間的連接節(jié)點，進(jìn)一步提高了整體鋼構(gòu)件的安裝精度，有效保證了運動中心梁、柱的施工質(zhì)量。工程施工完成后，經(jīng)工程實踐表明：采用半逆作法可顯著提高施工周期，工期提前約35%，且施工質(zhì)量在可控范圍內(nèi)，具有良好的應(yīng)用價值。