劉興國 朱寶君

中建八局第二建設(shè)有限公司 山東 濟南 250022

1 工程概況

日照帆船基地是日照市標(biāo)志性建筑。項目占地44 000 m2，總建筑面積約51 000 m2，總建筑高度95.85 m，B區(qū)25層，C區(qū)23層，基礎(chǔ)類型為樁筏基礎(chǔ)，主體結(jié)構(gòu)為框剪結(jié)構(gòu)。工程設(shè)計采用了高低錯落、逐級退臺的塔式建筑，宛若一艘乘風(fēng)破浪的時代之帆，塑造了日照水上運動之都的主體形象。

在建筑17層（61.5～64.7 m）和21層（71.9～75.5 m）設(shè)有鋼結(jié)構(gòu)空中連廊，采用箱形鋼骨柱型鋼組合結(jié)構(gòu)大跨度鋼連廊的結(jié)構(gòu)形式，既從外觀造型上滿足了帆船桅桿的設(shè)計，又從功能上滿足了2座主樓之間交通紐帶的作用。本文著重對鋼連廊的施工作一介紹和總結(jié)。

2 鋼連廊結(jié)構(gòu)形式

鋼連廊為箱形鋼骨柱與型鋼組合結(jié)構(gòu)，箱形鋼骨柱的截面尺寸有560mm×560mm×20mm×20mm、560mm×660mm×20mm×20mm這2種形式，標(biāo)高為53.90～75.55 m，總長21.65 m；第1節(jié)長4.8 m，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長3.6 m，最頂一節(jié)長2.45 m，共6節(jié)（圖1）。

考慮到80 t·m塔吊的起重限額及經(jīng)濟效益等各方面原因，本工程利用現(xiàn)有塔吊資源，對于箱形鋼骨柱采用單機旋轉(zhuǎn)法吊裝，對于懸挑鋼連廊則采用空中分片拼裝的吊裝工藝。

由于型鋼組合結(jié)構(gòu)懸挑鋼連廊的施工涉及到箱形鋼骨柱和懸挑式鋼連廊制作、吊裝、箱形鋼骨柱內(nèi)自密實混凝土的澆筑以及框架結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土梁與箱形鋼骨柱連接等工序內(nèi)容，故在施工過程中如何保證型鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量、鋼骨柱腳抗剪件的錨固、箱形鋼骨柱（特別是牛腿）的安裝位置及標(biāo)高的準(zhǔn)確性、箱形鋼骨柱內(nèi)混凝土的澆筑質(zhì)量及箱形鋼骨柱、懸挑式鋼連廊的吊裝等都是要解決的重點和難點[1-2]。

圖1 箱形鋼骨柱與懸挑鋼連廊示意

3 施工過程

3.1 箱形鋼骨柱及大跨度懸挑鋼連廊加工制作

1）放樣、劃線、號料。首先核對構(gòu)件各部分尺寸及安裝尺寸和孔距；以1∶1大樣放出節(jié)點，然后根據(jù)構(gòu)件的具體情況按實際劃線，并根據(jù)工藝要求預(yù)留切割余量、加工余量或焊接收縮余量。號料時必須根據(jù)工件形狀、大小和規(guī)格尺寸，利用預(yù)先計算法和顛倒插角法等合理布置進行套裁，做到套材號料。號料用石筆劃線時，線條寬度不得大于0.5mm，用粉線打線時，線條寬度不得大于1mm。畫線號料所使用的符號，統(tǒng)一明確，所有施工人員能共同識別認(rèn)可。

2）切割。柱腹板、翼緣板采用多頭切割機下料，在切割機下料平臺上先找出90°線再劃出零件的長度線及寬度線。長度尺寸考慮焊接后的收縮量需要比理論長度增加5～10mm，寬度尺寸要比理論寬度增加2～3mm，鋼板下料前要將切割表面的鐵銹、污物清除干凈，以保持切割件的干凈和平整。切割后清除熔渣和飛濺物，腹板坡口的加工使用小車式半自動切割機，對一塊腹板同時用兩臺切割機進行打坡口。保證同時受熱，鋼板不變形，還可以使用多頭切割機對一塊腹板的兩邊坡口同時打。

3）鋼結(jié)構(gòu)件制孔。構(gòu)件上的螺栓孔，用鉆孔和沖孔方法。構(gòu)件鉆孔前進行試鉆，經(jīng)檢查認(rèn)可，方可正式鉆孔。構(gòu)件沖孔時，應(yīng)裝好沖模，檢查沖模之間間隙是否均勻一致，并用與構(gòu)件相同的材料試沖，經(jīng)檢查質(zhì)量符合要求后，用正式?jīng)_孔。沖孔的孔徑應(yīng)大于板厚。

4）焊接。本工程箱形鋼骨柱拼接和梁柱節(jié)點連接的焊縫質(zhì)量等級為一級，柱內(nèi)型鋼焊接采用全熔透焊接連接。鋼骨柱腹板與鋼骨翼緣及柱腳底板均采用完全熔透的坡口焊縫，懸挑鋼連廊中鋼管桿件均為相貫連接。焊接時注意焊接順序，采用防止和減少應(yīng)力與變形的可靠措施，具體措施為采用對稱施焊的方式，一條焊縫焊完一層后，必須焊與其相對稱的焊縫，確保變形最小。小量構(gòu)件或零星構(gòu)件則采半自動焊或手工焊。

5）矯正。焊接完成后，檢查箱形柱是否產(chǎn)生變形。如發(fā)生變形，則利用壓力機進行機械矯正或采用火焰矯正，火焰矯正時，加熱溫度控制在600～900 ℃。扭曲變形矯正時，一端固定，另一端采用液壓千斤頂進行矯正。

3.2 箱形柱吊裝

3.2.1 地腳螺栓預(yù)埋及抗剪鍵預(yù)留孔的施工

鋼骨柱腳底板設(shè)置抗剪鍵（4φ42mm，長度250mm），并與柱腳底板坡口焊。在預(yù)埋地腳螺栓時預(yù)留φ60mm的預(yù)留孔，事先按設(shè)計的柱腳底板的尺寸作一木模具，然后地腳螺栓和預(yù)留孔管子的位置按設(shè)計要求安裝并在模具上固定，待混凝土澆筑完畢達到一定強度后即拆除模具和預(yù)留洞管（圖2）。

圖2 箱形鋼骨柱腳節(jié)點示意

3.2.2 箱形柱吊裝

1）復(fù)核建筑物的定位軸線、鋼筋混凝土基礎(chǔ)的標(biāo)高、混凝土的強度等級、地腳螺栓和抗剪鍵預(yù)留孔的位置；同時，全面檢查箱形柱的外形尺寸、螺栓孔直徑及位置、牛腿位置及角度、焊縫、高強螺栓摩擦面加工質(zhì)量等，符合要求后方可吊裝。

2）將鋼柱表面清理干凈，鋼印號與基礎(chǔ)鋼印號相符合。

3）吊裝設(shè)備采用現(xiàn)場的垂直運輸設(shè)備80 t·m塔吊。首先，選用長度適中的鋼絲繩，捆扎在鋼柱上部1/3處，起吊過程要平衡，吊機要與安裝人員協(xié)調(diào)，鋼柱下表面在距地腳螺栓上表面10 cm時稍停，安裝人員扶持鋼柱，在柱腳抗剪鍵相對處預(yù)留孔內(nèi)放入灌漿料，然后使底板孔與地腳螺栓相對，還有柱腳抗剪鍵（φ42mm的圓鋼）也要與柱腳處預(yù)留孔相對，經(jīng)復(fù)核無誤后，吊機緩緩下降，就位后，安裝人員觀察柱腳抗剪鍵相對處預(yù)留孔處灌漿料是否密實外溢，如孔內(nèi)灌漿料密實外溢，則迅速通過柱腳埋件螺栓調(diào)整孔（200mm×520mm兩側(cè)布置）蓋上墊塊，擰上螺母，待鋼柱調(diào)整好后擰緊螺母。如抗剪鍵孔內(nèi)灌漿料不密實外溢，則將孔內(nèi)灌漿料清理重新灌漿，直至符合要求再進行下道工序施工（圖3）。

圖3 箱形鋼骨柱吊裝后效果

4）箱形鋼骨柱吊裝調(diào)整后，立即通過柱腳底板灌漿孔澆筑柱腳底板下灌漿料，然后檢查柱腳底板下灌漿料是否密實，若密實，則將底板墊片與底板角焊縫焊接，并對柱腳埋件螺栓調(diào)整孔進行封堵（補洞用的鋼板可用開洞時切下的鋼板）。

3.3 箱形鋼骨柱內(nèi)自密實混凝土施工

箱形鋼骨柱內(nèi)采用在鋼骨上部開孔后澆混凝土的施工工藝。在工廠加工時，即在箱形鋼骨每樓層隔板開孔作為混凝土澆筑口，開孔尺寸為φ250mm。為保證混凝土澆筑密實，柱內(nèi)混凝土采用自密實預(yù)拌混凝土，并在隔板4角開4個排氣孔，排氣孔φ30mm。同時在鋼骨柱腹板上在梁柱相交處開排氣孔，間距1.5 m一個，梅花形布置，排氣孔φ10mm。

在鋼骨柱吊裝完成并經(jīng)焊縫檢測合格后，即可對鋼骨柱內(nèi)混凝土進行澆筑。混凝土澆筑應(yīng)分層進行，每層厚度控制在400～500mm以內(nèi)，每層間隔時間應(yīng)保證下層混凝土初凝前再完成上一層混凝土的澆筑，不允許留設(shè)任何規(guī)范允許之外的水平施工縫。

混凝土澆筑采用導(dǎo)管下料，使混凝土傾落自由高度小于2 m，以確?；炷敛话l(fā)生離析，混凝土澆至出樓面0.8 m標(biāo)高處即可。觀察到鋼骨柱腹板上排氣孔有漿液外溢時，證明柱頭內(nèi)混凝土已密實，然后再進行本樓層柱、梁、板混凝土的澆筑。本層梁板混凝土澆筑完成并達到一定強度后方可進行第二榀箱形鋼骨柱的工地連接，順序同上。

3.4 框架結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土梁與箱形鋼骨柱的連接

箱形鋼骨柱每層與結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土梁或剛梁柱節(jié)點采用剛性連接，即在柱型鋼上設(shè)置長700mm的H型鋼牛腿（規(guī)格為H600mm×160mm×12mm×16mm和H400mm×250mm×12mm×16mm），梁邊縱向鋼筋需穿過鋼骨腹板，伸入柱節(jié)點梁的縱向鋼筋的錨固長度要≥1.15Lae；主筋的錨固長度設(shè)計要求為911mm（1.15×36×22=910.8mm），而箱形柱截面尺寸為560mm×660mm，加上鋼骨外120mm，顯然梁縱向鋼筋直錨長度還滿足不了設(shè)計要求，因此框架梁需穿過鋼骨腹板的梁邊縱向鋼筋下料時考慮彎錨的形式來滿足規(guī)范和設(shè)計要求，即先用彎錨的主筋從箱形鋼骨的另一側(cè)穿過鋼骨腹板，在符合規(guī)范和設(shè)計要求的接頭位置再用直螺紋接頭方式連接[3-4]。

另一部分梁中間縱向鋼筋直接焊于牛腿翼緣，其長度滿足鋼筋內(nèi)力傳遞要求。梁的抗扭腰筋和構(gòu)造腰筋遇鋼骨腹板時彎折向下，抗扭腰筋要滿足錨固長度，構(gòu)造腰筋要滿足15d；梁箍筋加密范圍為梁端至鋼牛腿端部以外2倍梁高范圍內(nèi)，應(yīng)在鋼牛腿腹板上預(yù)留柱箍筋的穿孔位置，鋼骨柱腹板上預(yù)留梁縱筋穿孔位置，開孔直徑d＋4mm（d為鋼筋直徑）。

3.5 大跨度懸挑鋼連廊的施工

懸挑鋼連廊的上下均采用H型鋼梁，規(guī)格為H400mm×250mm×12mm×16mm，中間圓管φ168mm，整體質(zhì)量約5 t，與箱形鋼骨柱柱頭處牛腿進行高強螺栓和焊接連接，螺栓為10.9級摩擦型高強度螺栓，摩擦面抗滑移系數(shù)0.45，鋼材等級均為Q235B。

懸挑鋼連廊安裝高度在17層（61.1～64.7 m）、21層（71.9～75.5 m）；考慮到塔吊吊重的極限及經(jīng)濟效益原因，未整體拼裝吊裝，而是采用單榀桁架吊裝方案，即把懸挑連廊分成兩片桁架梁進行分別吊裝，然后采用高空散裝法安裝次梁形成穩(wěn)定整體，結(jié)構(gòu)吊裝完畢后鋪設(shè)樓承板及焊接栓釘。由于塔吊最大幅度的起重質(zhì)量2.8 t，而吊裝連廊桁架在此位置（幅度）處的起重質(zhì)量為2.0～2.5 t，為保證吊裝安全，在B、C樓22層處各設(shè)置纜風(fēng)繩配合吊裝。

3.5.1 懸挑鋼桁架吊裝

第1榀懸挑桁架吊裝方法采用垂直提升旋轉(zhuǎn)就位法，采用2點綁扎起吊，根據(jù)重心，選好綁扎點，綁扎結(jié)束后，同時把前后2根纜風(fēng)繩在桁架上弦的固定點固定牢固，把纜風(fēng)繩另一端引至桁架端部以方便吊裝到指定高度后作業(yè)人員取到。吊機在指揮人員指揮下起吊，首先進行試吊，觀察吊機作業(yè)情況和懸挑桁架綁扎點重心選擇情況，確保一切正常后，開始正式吊裝。起吊過程應(yīng)平衡，并與安裝人員相配合，待桁架在距柱牛腿頂80 cm左右時稍停，把纜風(fēng)繩取下就位，由安裝人員扶持桁架平緩就位、安裝。

離柱牛腿20～30 cm時，控制好桁架的安裝位置，上下弦鋼梁同時由安裝人員控制，使鋼梁中心與柱牛腿中心對準(zhǔn)，然后徐徐向牛腿方向靠近就位，與此同時，用線錘、卡尺或經(jīng)緯儀進行垂直度校正，保持桁架處于垂直狀態(tài)。作業(yè)人員同時對上下弦鋼梁與牛腿用連接板和高強螺栓進行初擰連接。通過纜風(fēng)繩的配合進行就位調(diào)整，完全定位后，立即焊接上下弦鋼梁翼緣板，待焊接完成后再進行腹板高強螺栓的終擰，避免殘余應(yīng)力影響。通過纜風(fēng)繩控制桁架的前后移位，并對桁架提供向上的拉力，以控制桁架產(chǎn)生下?lián)?。隨后，塔吊脫鉤，接著進行腹桿吊裝就位焊接，保證焊接質(zhì)量。

第1榀懸挑桁架安裝完畢后，纜風(fēng)繩不能拆除，需繼續(xù)控制桁架位移，以防傾覆。然后，進行第2榀懸挑桁架的安裝，步驟同上，吊裝采用垂直提升平行送進旋轉(zhuǎn)就位法，避免第1榀懸挑桁架纜風(fēng)繩的影響。待第2榀懸挑桁架安裝完畢后，立即進行桁架間次梁的安裝。

3.5.2 次梁吊裝

采用2點綁扎起吊，根據(jù)重心，選好綁扎點，在綁扎點放置護鐵。綁扎結(jié)束后，吊機在指揮人員指揮下起吊，起吊過程應(yīng)平衡，并與安裝人員相配合，鋼梁在距安裝位置頂80 cm左右時稍停，由安裝人員扶持鋼梁平緩就位、安裝。待次梁全部安裝完成形成空間穩(wěn)定體系后方可撤掉纜風(fēng)繩。

3.5.3 樓承板安裝

采用塔吊將樓承板按照每層的數(shù)量依次吊放在樓層內(nèi)，采用作業(yè)人員遞送方式鋪裝樓承板，第一塊樓承板鋪裝完畢后立即進行栓釘焊接，全部焊接完畢后再進行第二塊樓承板的鋪裝，依此類推，完成全部樓承板的鋪裝。鋪裝樓承板時，作業(yè)人員必須把安全帶與連廊鋼桁架可靠固定，保證作業(yè)人員安全作業(yè)。

3.5.4 安裝防護措施

由于懸挑桁架吊裝為高空作業(yè)，對應(yīng)現(xiàn)場情況做了相應(yīng)的防護措施，具體措施為：在連廊左右及下方用鋼索繩懸掛安全防護網(wǎng)（圖4）。

圖4 鋼連廊吊裝

4 結(jié)語

日照帆船基地的箱形鋼骨柱型鋼組合結(jié)構(gòu)大跨度懸挑鋼連廊高空施工，在設(shè)計做法、材料選取及施工等各個環(huán)節(jié)均做到了科學(xué)的部署、嚴(yán)格的管理和有效的控制，使建筑外立面既滿足了設(shè)計時代之帆桅桿的外觀造型要求（圖5），又從功能上滿足了2個主樓間連系通道的要求；施工質(zhì)量達到了設(shè)計要求和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，工程進度得到了保證。

圖5 鋼連廊吊裝完成后效果