超高层钢结构伸臂桁架安装技术

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　　摘要: 阐述了沈阳茂业中心主塔楼加强层伸臂桁架安装的实施。主要介绍了超高层钢结构加强层的伸臂桁架施工技术组织措施，并且由于桁架形式的复杂多样、设计要求的施工质量较高及与土建核心筒施工的密切关联，导致安装就位控制工作难度较大。针对以上情况，就吊装施工的部署、施工措施选用、安装质量控制及吊装施工的控制措施进行具体阐述。
　　 关键词 :超高层建筑伸臂桁架安装措施安装工艺流程安装精度
　　1.工程概况
　　 沈阳茂业中心主塔楼位于沈阳市沈河区青年大街和文萃路的交叉口，为超高层钢管柱管混凝土柱钢梁框架―-钢筋混凝土核心筒结构，建筑总高度306米，地下3层，地上73层，建成后将成为沈阳市新地标性建筑。
　　 主塔楼结构布置规则，呈“回”字型，是一个45.2m×42.1m的正方形平面。根据设计图纸，与核心筒连接的伸臂桁架共计2道，分别布置于F26～F27层、F46～F47层。F26～F27楼层的加强层结构由核心筒筒劲性桁架、外伸臂桁架与外框钢柱组成，F46～F47楼层的加强层结构由核心心筒劲性桁架、外伸臂桁架与外框钢柱及带状环桁架相连形成整体，使内外筒形成整体，以增加结构的整体刚度和抗侧向位移能力。
　　 外伸臂桁架平面布置在内外筒四角区域，每道加强层伸臂桁架共8榀，桁架结构连接在内外筒钢柱之间，由上弦钢梁、下弦钢梁和三根人字形腹杆组成，楼层及桁架高5.5m每榀桁架重约20吨，。
　　
　　 加强层伸臂桁架平面图(红色：伸臂桁架；蓝色：环桁架)加强层伸臂桁架三维图
　　 2.施工难点
　　2.1爬模架钢平台与桁架的关系
　　 核心筒混凝土采用外爬模架整体提升钢平台法施工，核心筒的施工较外框结构快6~10层，因核心筒劲性桁架通过四个角柱的外牛腿与外伸臂桁架相连，核心筒角柱安装后外牛腿的伸出将影响外爬模架的向上爬升。
　　2.2现场场地狭小，且吊机无法满足桁架整体吊装
　　 施工现场场地较狭小，在地面进行桁架的拼装将占用施工通道，影响正常施工，现场塔吊（STT553A型）工况性能也无法满足整体拼装后整体吊装。
　　2.3桁架安装质量要求高
　　 桁架连接节点复杂，跨度较大，且根据设计要求，核心筒与外围框架之间存在不均匀沉降，伸臂桁架靠内筒劲性钢珠一侧上下弦和腹杆的腹板高强螺栓群的部分螺栓临时固定（初拧），所有螺栓和翼缘剖口焊缝待主体结构封顶后再行固定（终拧）和施焊，安装时该节点刚度较弱，而因钢梁自重产生弯矩大，节点连接处会出现下饶曲，对桁架梁的质量有影响。
　　2.4安全危险性大、工期紧张
　　 因塔楼结构的施工顺序为先核心筒后外框结构，核心筒的施工比外框结构安装快6～10个楼层，核心筒劲性桁架安装后土建进行混凝土剪力墙浇筑，浇筑完毕带一定强度后再向上爬模施工上层核心筒混凝土结构，桁架安装时在与核心筒劲性钢柱外表面无法准确定位和临时固定，增加了安装难度和安全措施。
　　 工期紧，核心筒混凝土剪力墙四天一层，桁架层安装必须跟上土建总体进度。
　　3.针对措施
　　3.1分离桁架连接牛腿
　　 为避免与土建核心筒爬模发生冲突，不影响核心筒施工进度，内筒四角柱上连接伸臂桁架的的牛腿分开制作，现场拼装的方法。待桁架层内筒混凝土浇注完毕后，牛腿与桁架梁在地面拼装后一同安装，将牛腿现场焊接于内框角柱上，同时有利于桁架高空拼装的精度控制。
　　
　　3.2单件吊装
　　 桁架单件进行吊装，现场塔吊的性能能满足单件构件的吊装，减小在地面的拼装时间，腹杆杆件吊至安装部位用倒连进行安装，减小塔吊的使用时间，提高整体安装效率。
　　3.3提前焊接安装好定位板
　　 在加强层核心筒混凝土剪力墙施工完拆模后，核心筒爬模架钢平台爬升前，利用爬模架在四个核心筒劲性角柱外焊接桁架定位板，为桁架安装定好标高及控制线，并作为桁架的就位托板临时固定。
　　
　　3.4焊接沉降板
　　 为防止桁架梁安装时产生向下饶曲，在上下弦梁安装前，在钢梁与牛腿拼接节点处翼缘上焊接沉降板，保证桁架梁时安装水平，避免腹杆高空拼装时出现偏差。
　　4.方案实施
　　 总施工流程：核心筒混凝土施工至桁架下弦F24层以下→核心筒内劲性桁架吊装、安装、终固、焊接→核心筒混凝土施工，将内劲性桁架全部包裹→核心筒混凝土继续向上施工，同时，外钢框架施工至外伸臂桁架底，外围框架柱安装至不低于桁架上弦高度→安装外伸臂桁架。
　　 单榀外伸臂桁架安装顺序：下弦梁（与内牛腿拼装为一根梁）→上弦梁（与内牛腿拼装为一根梁）→斜腹杆（单件），构件采用塔吊单机单吊；
　　4.1核心筒劲性桁架安装
　　 安装顺序：核心筒劲性钢柱→核心筒劲性钢梁→核心筒劲性桁架支撑
　　
　　 第一步，内筒混凝土浇注到加强层下一层，开始安装加强层内筒柱 第二步 安装核心筒钢梁
　　
　　 第三步 安装加强层内筒支撑
　　 安装时，对安装好的劲性钢柱用缆风绳临时稳固，钢柱安装完后立即安装水平连梁，形成稳定单元，再安装内桁架斜撑，用临时安装螺栓代替部分高强螺栓进行临时定位和稳固。安装形成整体并进行校正后改用高强螺栓终固，焊接后交监理验收，土建进行爬模架的提升及核心筒钢筋混凝土的施工。
　　
　　 内筒桁架工程实例
　　4.2安装外框架钢柱及圈梁
　　 外框钢柱及圈梁从下节钢柱延续上来，在桁架层外框钢柱安装时，提前两节进行钢柱标高、轴线和垂直度的调整，通过渐进调整，使最终的钢柱标高的相对误差控制在2mm以内，绝对误差控制在5mm，轴线控制在2mm内，钢柱垂直度控制在1/2000的高精度范围内。
　　 桁架层外框架钢柱及圈梁安装好后形成一个较稳定的整体，再安装伸臂桁架。由于伸臂桁架钢梁及腹杆的翼缘钢板较厚（50mm）,且与相连接的钢柱进行焊接连接，为确保安装精度，考虑焊接时的收缩，在与伸臂桁架相连的外框钢柱垂直度校正时，预留焊接收缩量，使钢柱向外偏5～10mm。外围钢柱待桁架层框架形成后再做最后的固定施焊。
　　4.3安装外伸臂桁架
　　 因连接伸臂桁架的的牛腿与内筒角柱分离，安装伸臂桁架前，在核心筒混凝土浇注后，在核心筒四角柱外侧焊接好桁架安装定位托板。
　　 为防止桁架梁安装时产生向下饶曲，在上下弦梁安装前，在钢梁与牛腿拼接节点处翼缘上焊接沉降板，保证桁架梁时安装水平，避免腹杆高空拼装时出现偏差。
　　 在主体结构施工过程中，混凝土核心筒和外围钢框架结构由于两种材料压缩量的不同会引起内外筒沉降不一致，考虑构件的相对位移，腹板高强螺栓空采用长圆孔形式连接，安装时，伸臂桁架与内筒角柱牛腿连接部分的上下弦和腹杆的腹板高强螺栓群的部分螺栓临时固定（初拧），翼缘剖口不进行焊接，使发生沉降不一致时伸臂桁架能产生微小转动而减少桁架的巨大应力，所有螺栓和翼缘剖口焊缝待主体结构封顶后再行固定（终拧）和施焊。安装外伸臂桁架图片
　　5.注意事项
　　 （1）核心筒劲性桁架安装前两节控制好四个角柱的轴线，在安装桁架层内筒四角柱时必须与混凝土剪力墙外模板的放线核对好，因为桁架层内筒四角柱的两外翼缘面与剪力墙外墙平齐，钢柱必须进行高精度测校，防止外模板关模浇注混凝土后剪力墙外墙不平整。
　　 （2）核心筒爬模架钢平台爬升前，利用爬模架在四个核心筒劲性角柱外焊接桁架定位板，为桁架安装定好标高及控制线，并作为桁架的就位托板临时固定。
　　 （3）每榀桁架待上下梁及斜腹杆全部高空拼装安装好后进行焊接，避免拼装出现对接偏差而不能进行调整，控制好高空拼装时斜腹杆与上下弦梁的对接精度。
　　 （4）安装、焊接时在钢梁上拉设好防护和固定好操作吊篮，保证施工人员的安全作业。
　　 （5）每道工序施工完后，经验收合格，方可进行下道工序作业。
　　6.实施效果
　　 依据实施方案，通过良好的现场控制，顺利实现了F26～F27，F46～F47层伸臂桁架的安装，也保证了核心筒剪力墙爬模施工的顺利进行。避免了在狭小场地内进行拼装吊装带来的缺点，满足了现场吊机的工况要求，同时确保了巨型桁架的安装质量。加快了加强层施工工期，与同类型的工程比较，施工缩短了8～12天。

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