超高层建筑空中挑钢结构安装技术探讨

【摘要】随着我国建筑领域超高层建筑不断涌现，钢结构发展也十分迅速。在超高层建筑空中，通常会面临因大跨度悬挑钢结构外挑长度大、钢梁等构件悬空布置的情况，钢构件重量大且无任何支撑，所以对大跨悬挑钢结构安全高效地进行安装尤为重要。本文以实际案例对超高层建筑空中大跨悬挑钢结构安装技术进行了研究与探讨。

【关键词】超高层建筑；悬挑钢结构；高精度安装；安装顺序

沈阳宝能环球金融中心项目T2塔楼主体结构高度为308m，属超高层建筑，在其203m高空位置，设有空中大堂，其为大跨悬挑钢结构形式。在空中大跨悬挑钢结构安装施工中，除了大跨悬挑钢梁安装本身的施工工艺外，对悬挑钢梁的安装顺序也做出了详细的部署，同时对钢梁安装过程中的质量、安全加以严格把控，以保证空中大跨悬挑钢梁整个安装过程安全有序地进行。

1.工程概况

1.1总体概况

沈阳宝能项目T2塔楼总体建筑概况为：主体结构高度为地上308m，地下24.65m，塔楼地上层数为69层，地下层数为5层，总建筑面积约15.2万m2。其中44层以下主要建筑功能为办公，F46~49为空中大堂，50层以上主要建筑功能为酒店，其余为设备层。

1.2悬挑钢结构概况

T2塔楼F49层以下外框结构形式为混凝土劲性柱+混凝土梁板，F50层及以上为混凝土劲性柱+钢梁+钢筋桁架楼承板结构体系。在203m高空（F46~49），设置悬挑酒店空中大堂，悬挑钢梁为工字钢，材质为Q345B，最大悬挑长度约为7.5m，悬挑钢结构总重量约达220t，最大截面H2261×600×44×40[1]。图1为F46~49层剖面图。

2.悬挑钢梁安装施工工艺

2.1悬挑钢梁安装流程

悬挑钢梁施工安装流程：前期准备（测量放线→预埋埋件、构件进场验收）→钢梁配套夹板组拼→主钢梁安装及固定→次钢梁安装及固定→校正、焊接→焊缝检测→分部工程验收。

2.2悬挑钢梁安装布署

2.2.1预埋件预埋为保证空中大堂悬挑钢梁的安装精度，钢梁端头连接板后安装。本工程钢结构施工与土建施工使用同一控制网，钢结构再测设细部轴线，控制预埋件安装位置。首先根据下一楼层上的埋件轴线和标高控制线，在核心筒剪力墙钢筋绑扎前，即把埋件初步就位，预埋件正式安装时，要根据埋件初步就位的位置及时调整竖向或水平钢筋的位置，保证预埋件不与钢筋绑扎位置冲突。空中大堂钢结构埋件安装就位固定后，由总包、监理等单位测量复核，验收合格后方可浇筑混凝土。

2.2.2悬挑钢梁安装步骤悬挑部分钢梁待外框外架爬升后进行安装：（1）在距离悬挑钢梁牛腿中300mm以外设置挂篮吊点，吊点焊接于压型板埋件上，尺寸为200mm×100mm×20mm，将安装挂篮挂设在预设置吊点上，人员系挂安全带及防坠器，下至挂篮内。（2）将悬挑钢梁吊装就位，人员在挂篮内进行双夹板及高强螺栓的安装（双夹板预先安装于悬挑钢梁上一同吊装）。（3）使用手拉葫芦连接悬挑钢梁及上层钢梁牛腿，松钩后使用5t手拉葫芦校正坐标、标高后进行焊接作业。（4）进行次梁的安装作业；依次进行47、48、49层悬挑钢梁的吊装作业。

2.2.3悬挑钢梁安装顺序依次从南至北安装悬挑钢梁及次梁，角部悬挑钢梁待两侧结构形成框架后进行安装（在每两层施工完成后，安装造型曲线梁）。以46层为例，悬挑钢梁安装顺序如下：安装南侧悬挑钢梁→安装悬挑钢梁间次梁及东侧靠南侧悬挑钢梁→安装东南侧次梁（除角部外）形成框架→安装角部悬挑钢梁形成框架→安装完成角部钢梁依次向北侧安装→依次由南向北安装，最后安装角部钢梁。如图2所示。

2.2.4悬挑钢梁测量校正（1）钢梁测量控制主要通过钢柱吊装后，钢梁牛腿的定位，通过全站仪测出牛腿三维坐标、控制坐标及标高值。先在已完成的楼板上，根据柱轴线放出钢梁的轴线，再利用水准仪复测钢梁标高；利用混凝土柱轴线及钢梁牛腿轴线，使用红外线水平仪放线的方法复测水平坐标；对于局部尺寸偏差过大的钢梁，要用千斤顶或顶紧合拢或松开柱梁连接部位的高强螺栓来调校；对于整体偏差，可用钢丝缆风绳进行调校。（2）梁的水平度校正在楼层内设置水准仪引用结构标高线进行测量。同一根梁两侧的水平度，根据规范要求，保证允许偏差在（L/1000）+3mm范围内，且不超过10mm。施工中注意控制连接板位置准确及螺孔位置无误差，否则会导致钢梁水平度超标，若出现该问题，可以采取塞焊孔重新制孔或更换连接板处理。（3）垂直度跟踪观测在钢梁安装时、钢梁安装完毕焊接过程中，采用红外线水平仪（放于钢梁牛腿上）对钢梁的轴线坐标进行跟踪观测，保证钢结构安装过程中各项控制指标在可控范围内。若在钢梁安装过程中垂直度产生偏差，可采用手拉葫芦和千斤顶进行调整。

3.悬挑钢梁安装质量安全保证措施

（1）钢梁对接焊缝（横焊、平焊）及与埋件焊缝（立焊）均为全熔透一级焊缝，要做好焊接前、中、后过程的质量把控。（2）焊接完成后采用特定机具打磨平整焊缝边缘，对接头、T型接头以及要求全焊透的角部焊接，应在焊缝两边配置弧板和引出板。要注意悬挑钢梁焊后热处理在焊接完成后立即进行，焊后加热温度为200℃~250℃，加热完成后用石棉包裹焊缝，使焊缝温度缓慢降低，在焊接完成24h后方可进行焊缝无损检测。（3）负温下焊接，主要控制母材的预热温度、焊接层间温度、焊后加热、保温等；搭设临时防护棚，防止雨水、雪花直接飘落在炽热的焊缝上。（4）钢梁上生命线均按照标准化图集进行安装。钢梁安装时，在主梁上设置防护栏杆并拉设上下两道镀锌钢丝安全绳，钢梁边吊装边铺设水平安全网，将各个作业区域连成一体，做好安全防护措施，临边防护搭设完成后，必须经总包及监理相关部门检验合格后方可投入使用。（5）楼层钢梁安装每两层设置安全网。吊篮使用过程中,必须挂设防坠器,防坠器挂设于钢梁生命线上，作业人员安全带必须系挂在梁上方的生命线上，为作业人员提供多重安全保障，严禁将安全带系挂在吊笼上。焊接过程中在吊篮内铺设石棉布。（6）施工至45M层时土建应做好外框硬质防护，预防高空坠物危险，以便46层悬挑钢结构进行施工，没有硬质防护措施不允许进行悬挑结构的施工。

4.结语

本工程T2塔楼在F46~49层设有大跨悬挑钢结构，在钢梁悬挑长度大、重量大且无任何支撑的不利条件下，项目通过合理的钢梁安装顺序部署、得当的技术措施、严格的质量安全过程管理把控，高质量地完成了空中大跨悬挑钢结构安装作业，对项目整体工程施工进度起到了推动性的作用，获得了各单位的一致好评。随着城市现代化建设的不断发展，超高层建筑大跨度结构形式不断增多。大跨度悬挑钢结构因具有刚度大、强度高、耐久性好、抗震性能高、施工质量高、施工速度快等优点，得到了极大范围的推广和应用。沈阳宝能项目作为东北地区地标性建筑，其关于空中大跨悬挑钢结构施工形成了完整的技术总结，通过合理的施工工艺保证钢梁高精度安装，正确的安装顺序保证钢梁安装过程安全有序，严格的施工把控措施保证钢梁安装的高质量，对其他超高层建筑空中大跨悬挑钢结构施工起到积极的借鉴意义，并产生了良好的经济及社会效益。

参考文献

[1]向成明.分离式液压自爬模抗震性能数值分析[D].重庆大学，2019.

作者：梁雨禾 张世杰 郑宏军 闫阁 单位：中建铁路投资建设集团有限公司