摘要：随着国家经济的不断发展和钢结构在建筑工程中应用的逐步普及，越来越多的大跨度空间钢结构建筑也随之出现。大跨度空间钢结构建筑虽优点众多，但其施工过程中也往往因钢构件重量过大导致施工困难。本文重点对盛达金城广场项目裙房屋面大跨度超重型钢梁高空分段拼装法施工的经验进行总结，希望能为今后类似工程项目的重型钢结构构件安装提供参考。
关键词：大跨度空间；超重型钢梁；高空分段拼装
1工程概况
盛达金城广场项目位于甘肃省兰州市城关区天水中路3号，属于兰州市地标性建筑。总建筑面积217877.29㎡，其中地下建筑面积为44330.85㎡，地上建筑面积为173546.44㎡。地上主要有A塔楼、B塔楼、C裙房（划分为C区、D区），其中A塔楼为5A级写字楼，高度为176.10m（39F），B塔楼为5A级写字楼、五星级酒店和公寓式酒店的综合楼，高度为212.40m（51F），C裙房为商业、银行、金库及电影院、电玩城、KTV及酒店配套用房，高度为46.40 m（9F）。地下室共三层（局部四层），地下二层、三层主要功能为汽车库；地下一层夹层为酒店辅助用房；地下一层主要功能为超市、设备间及卸货场地。
本工程A、B塔楼为钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构，C裙房为钢管混凝土框架-剪力墙结构。其C裙房屋面设有5根净跨度为25.9m的大跨度超重型钢梁，钢梁规格及重量详见表1，重型钢梁分布详见图1云线标注位置。
表1 大跨度重型钢梁明细表
2起重机械及吊装方法选择
盛达金城广场项目地处兰州市中心地段，东邻城市主干道天水中路，北邻城市干道南昌路，交通繁忙，且项目场内空间狭小，场内及场外均无法布置重型吊车供大跨度超重型钢梁整体吊装使用。
在场地受限无法设置重型汽车吊的情况下，若超重型钢梁采用整体吊装法施工，C区、D区需安装起重量为24T的STT-553A平头塔吊。考虑到项目建设工期较长，使用大吨位塔吊将产生大额的机械租赁费及进出场费用，暂不考虑此方案施工。
本项目A、B塔楼核心筒外围为钢管混凝土框架结构，楼板为钢筋桁架楼承板。各钢结构构件及楼承板加工均已在加工车间完成，仅需简单吊运拼装即可完成施工。且A、B塔楼核心筒均采用液压自爬模施工技术，该施工技术大大减少了核心筒施工对塔吊垂直运输的依赖性。若超重H型钢梁采用分段吊装法施工，A、B塔楼可分别设置一台臂长为70m，起重量为24T的STT-553A平头塔吊，在满足A、B塔楼自身施工需求的同时可兼顾D区钢结构构件吊装。D区可仅设置一台臂长为35m，起重量为8T的STT-5515B平头塔吊即满足其土建部分施工需求。C区可设置一台起重量为12T的STT-293平头塔吊即可完成其屋面超重型钢梁分段吊装。结合吊装安全性、成本、工期等各方面因素进行考虑，项目部最终决定采用本方案组织施工。
根据A、B塔楼STT553A及C区STT293两种型号塔吊的性能参数，将超重型钢梁GKL9分成3段，GKL10和GKL11分成2段，确保各段钢梁重量在A、B塔楼塔吊起重能力范围之内。超重H型钢梁分段时还需考虑避开次梁位置，并将钢梁分段点设置在接近梁端1/3梁跨度范围内。经反复调整，将超重型钢梁GKL11分段点设置于梁端1/4位置处，超重型钢梁GKL9、GKL10分段点位置如图3所示，GKL11分段点位置如图4所示，分段后各段钢梁重量如表2所示。
图4 GKL11分段点布置图
3.2 钢梁支撑方案
综合考虑各方面因素，并经受力验算合格，确定在钢梁分段点下方选用钢桁架支撑架进行支撑，支撑架选用L100×10mm等边角钢作为立柱，L63×4mm等边角钢作为斜缀条，架体顶部设置H300×250×10×14mm型钢梁作为桁架高度调节支撑横梁，桁架尺寸为长×宽×高=1300mm×1300mm×Hn，Hn为高度最大的钢梁底部至下层楼面净高度，钢桁架支撑架构造详如图5所示。其施工流程如下：车间加工杆件→杆件运输进场→地面拼装→测量定位→吊装就位→与下层钢梁焊接固定→支撑架验收。
图5 钢桁架支撑架构造图
4钢梁分段节点连接设计
超重H型梁钢分段节点连接型式参照图集01（04）SG519——《多、高层民用建筑钢结构节点构造详图》进行选用，因5根超重型钢梁顶部为裙房上人屋面，且屋面设置有众多的冷却水塔及送排风设备，钢梁承受动荷载作用。故超重型钢梁分段点连接型式选用上述图集第26页节点6，钢梁翼缘板与腹板断开位置错开250mm，上下翼缘板断开位置错开500mm，梁与梁焊接坡口间距为10mm。
不同型钢梁的连接节点需根据其受力情况，分别对梁梁连接腹板对接焊缝及梁梁连接翼缘板对接焊缝进行承载力验算，方能确定对接焊缝形式、梁腹板连接板螺栓数量、螺栓排布间距等是否满足结构安全要求。经承载力验算合格，且为了方便现场安装，本工程各型钢梁梁分段节点梁翼缘板和腹板均采用全熔透连接，腹板连接板均采用1200×210×16 mm的Q345热轧钢板，腹板配置2列12行4.6级M20普通螺栓，螺栓纵横向间距均为100mm，螺栓距腹板连接板边缘间距均为50mm，梁梁连接节点详图如图6所示。
图6 钢梁连接节点详图
5施工工艺流程
钢梁分段深化设计→钢梁加工→施工准备→测量放线→钢桁架支撑架安装→吊装两端梁段→梁位置矫正→安装腹板连接板→安装连接螺栓并紧固→钢梁焊接并检测→安装中间梁段→梁段位置矫正→安装腹板连接板→安装连接螺栓并紧固→钢梁焊接并检测→铺设钢筋桁架楼承板→楼板钢筋绑扎→混凝土浇筑→混凝土养护→混凝土强度达到设计值100%后拆除底部钢桁架支撑架。
6控制要点
6.1 钢梁深化设计
深化设计人员必须严格按照方案进行深化设计，深化设计前必须对钢梁两端钢管柱钢柱间距进行现场实测实量并考虑加工及安装过程中可能产生误差，方能准确确定钢梁分段尺寸，以免加工及安装误差影响施工质量。
6.2 钢梁安装
安装前必须对作业班组进行详细的安全技术交底，确保各操作要点传达至每个参与安装的作业人员，安装过程中项目技术人员必须进行全过程监督指导。
钢桁架支撑架安装完成后须使用水准仪对架体顶部支撑横梁进行测量、矫正，确保支撑横梁水平，并组织相关部门对架体进行联合安全验收，验收合格后方可吊装钢梁。钢梁就位后，由专业测量员进行测量并指导作业人员进行矫正，矫正完成后在钢梁两端焊接连接板将钢梁临时固定，防止后续施工过程中的扰动造成钢梁移位。
6.3 钢梁焊接
焊接为施工过程中最为重要的环节，必须由责任心强、焊接经验丰富的专业焊工施焊。焊接前由现场质检员检查焊条及焊接设备是否合格，焊工是否持证上岗。施焊前焊工必须进行试焊并将电流调整至最佳大小。为了使焊缝背面成形良好，得到优质焊缝，焊接时应严格控制电弧长短，确保运条速度均匀。向上运条时，停顿时间因控制在0.5s以内，否则焊缝背面易产生咬边情况。焊接打底层和盖面层过程中，应将电流调整至较小的电流下限值，以减少热输入量和焊接变形量。焊接填充层时，可适当加大电流，以消除焊缝打底层的夹渣和气泡，减少焊缝打底层的焊接缺陷，保证焊缝熔合良好。
7总结分析
本工程大跨度超重型钢梁顶部屋面施工完成后，项目部根据屋面设计荷载值对屋面进行了堆载实验并检测钢梁分段连接节点焊缝、连接螺栓及钢梁下挠情况，发现焊缝及螺栓未出现开裂、疲劳等异常情况。经现场实测，所有分段施工的钢梁挠度均保持在设计要求的L/400范围内。本工程大跨度超重型钢梁采用高空分段拼装法施工，在保证工程质量的前提下，降低了其施工难度，确保了施工的安全性，同时也大大节省了施工成本，可为后续类似工程项目的重型钢结构构件安装提供一定的参考。
参考文献：
[1]01（04）SG519-2005，多、高层民用建筑钢结构节点构造详图
[2]李星荣，钢结构连接节点设计手册，2005
论文作者:徐天雄,杜兰军
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第13期
论文发表时间:2019/1/21
标签：钢梁论文; 腹板论文; 桁架论文; 塔楼论文; 支撑架论文; 节点论文; 塔吊论文; 《建筑细部》2018年第13期论文;