南京新百工程超高层钢结构安装技术.pdf

江苏建筑 2 0 1 0年第 1 期 总第 1 3 2期 南京新百工程超高层钢结构安装技术 杨 恒 峰 东南大学 土木工程 学院 ， 江 苏南京2 1 0 0 9 6 【 摘 要】 文章介绍了南京新百主楼续建工程超高层钢结构安装技术， 着重阐述了桁架层的伸臂桁架和外围桁架的钢结 构 安装 工 艺流程 以及 超 高层 钢 结 构施 工技 术要 点 。 [ 关键词】 超高层建筑； 钢结构安装； 桁架层； 伸臂桁架； 外围桁架 【 中图分类] T U 7 5 8 ． 1 1 【 文献标识码J A【 文章．] 1 0 0 5 6 2 7 0 { 2 0 1 0 0 1 0 0 4 6 0 3 C o n s t r u c t i o n T e c h n o l o g y o f N a n j i n g Xi n b a i S u p e r t a l l B u i l d i n g S t e e l S t ruc t u r e P r o j e c t YANG He n g f e n g C o l l e g e o f C i v i l E n g i n e e r i n g ， S o u t h e a s t U n i v e r s i t y ， N a n j i n g J i a n g s u 2 1 0 0 9 6 C h i n a A b s t r a c t T h i s a r t i c l e i n t r o d u c e d t h e T e c h n o l o g y o f N a n j i n g X i n b a i m a i n b u i l d i n g s s u b s e q u e n t c o n s t r u c t i o n s u p e r t a l l b u i l d i n g s t e e l s t r u c t u r e ， e l a b o r a t e d e mp h a t i c a l l y t h e t e c h n i c a l p r o c e s s o f t h e t r u s s l e v e l S c a n t i l e v e r t r u s s a n d t h e p e ri p h e r y t r u s s s s t e e l s t ruc t u r e i n s t a l l s a n d t h e t e c h n i q u e ma i n p o i n t o f t h e s u p e r t a l l b u i l d i n g s t e e l s t ru c t u r e ． Ke y wo r ds s u p e r t a l l b u i l d i n g ；s t e e l s t ruc t u r e ；t h e t rus s l e v e l ；c a n t i l e v e r t rus s ； p e rip he r y t r u s s 1工 程概 况 南京新 百主楼续建工程位于南京市 中山南路 3号 ， 地 上 6 0 层 ． 结 构总高度 2 4 9 m． 建筑面积约 7 3 0 0 6 m 。楼 层 基本层高 3 ． 8 m。 桁架层层 高 6 m。该工程结构体系采用外 钢框架钢筋 混凝土核 心筒结 构 ，核 心筒横 剖面为直 径 1 8 ． 1 m的圆形结构 ． 外 围钢 框架 平面为十二边形 ， 悬挑 端为八边形 。 H轴、 8 轴 4根斜柱从 9层 3 9 m标高 开始 以 1 ． 5 。 角 向远核心筒端倾斜。整栋楼通过在 9层、 2 7层 、 4 5层 6 m高的 3道伸臂桁 架与圆形 的混凝 土核心筒连在一起 ， 外 围十字劲 性柱在相 应楼层通 过 3道外 围桁 架连接 成整 体 ， 形成 3道抗侧向结构 。 F 9层桁架为劲性桁架。 钢柱重量 约 2 2 9 8 t ， 钢梁重 量约 2 1 1 5 t ， 钢桁架钢结构 重约 9 3 3 t ， 钢支撑 重量 约 1 0 8 t ， 预 埋件 重 量约 6 2 t ， 钢结 构 总 吨位 重 约 5 5 6 2 t 。 2 施 工 总体 部 署 新百主楼原有结构 已完成 8层 ，本工程从 9层楼 面开 始进行续建 。 综合考虑构件重量和施工工期 ， 选择布置于核 心筒内的一 台 Q T 7 0 ／ 2 7塔 吊f 3 0 0 t m 内爬塔 吊作为钢结构 安装的主要机械 。再配 备一 台 2 5 t 汽车 吊进行构 件卸车。 钢结构堆场 的布置根 据现场施 工操作 面的转移而进 行调 整 。 本工程采 取 Q T 7 0 ／ 2 7内爬塔 吊覆 盖所 有大型钢构件 、 局部小型构件卷扬机等综合协调安装的技术路线 。即以布 置于核心 简的内爬塔 吊满足主要钢构件的流水搭接施工 ， 图 1 钢 结 构 平 面 示 意 图 部分小型构件利用神仙葫芦 、卷扬 机等工具协调安装的方 法 进 行 施 工 。 2 ． 1 钢结构安装施工技术线路 2 ． 1 ． 1 钢结 构 框 架 施 工 钢结构框架是指外 围框架十字劲性钢柱、 梁 、 柱 间支撑 等结构，属于常规钢结构安装 ，采用 Q T 7 0 ／ 2 7塔吊直接安 装 。核心筒 内模板投影范围内局部小型钢构件和局部埋件 可采用卷扬机 、 电动葫芦和神仙葫芦等施工机具 进行施工 。 2 ． 1 ． 2 伸臂桁架施工 伸臂桁架布置在第 9层 、 2 7层 、 4 5层 ， 分为埋入混凝土 中的劲性结构和外露结构两部分 。根据 Q T 7 0 ／ 2 7塔 吊的机 械性能进行分段 吊装 ，由于外露的伸臂桁 架本身与埋于混 [ 收稿日 ,1 2 0 0 9 ． 0 8 3 1 [ 作者简介】 杨 恒 峰 ， 男 ， 东 南 大 学 土 木 工 程 学 院 ， 在 职 硕 士 研 究 生 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 江苏建筑 2 0 1 0年第 1 期 总第 1 3 2 期 4 7 凝土中的劲性 钢柱相连 ．且 由于劲性 结构先于外露结构施 工 ，因此控制劲性钢桁架部分 的施工精度直接关 系到伸臂 桁架 的顺 利对接安 装。伸臂桁架须制作 厂内预 拼装 。 2 ． 1 _ 3 外 围桁架施工 外同桁架与伸臂桁架布置于 同一结构层 ，根 据 吊机起 重性 能将外 围桁架进行合理分段安装 ，分段安装 时充分考 虑施 工变 形因素。 且 为保证分段桁架高 空顺利连接 ， 外 围桁 架工 厂内须整体 预拼装 。 2 ． 2 钢 结 构 安 装 流 程 本 工 程 由 于施 工 现 场 场 地 十 分 狭 小 ，钢 结 构 安 装 采 取 随吊随运 。标准节框架安装采用节 间综合安装法 即先选择 一 个 节间作为标准 间，安装相邻 4根钢柱后立 即安 装框架 主梁 ， 次梁和支撑等 ， 由下 而上逐 间构成空间标 准间 ， 并 进 行校 正和固定 。 然后 以此标准 间为依靠 ， 按规定方向进行安 装 ， 逐步扩大框架 ， 每立 2根钢柱 ， 就安装 1个节间 ， 直至整 节框 架楼层施 工完成 。安装 流程 如图 2所示 。 图 2 钢结构安装流程 图 3 钢 结 构 安 装 方 案 3 ． 1 钢 结 构 框 架 安 装 3 ． 1 ． 1 概 述 在划分每节钢结构本身 的重量 时应将其控 制在塔 吊的 起重性能之内 ． 超过起重性能应做分节处理 ， 此 外还兼顾 吊 装过程 中的稳定 问题 。本工程钢结构框架分段重量 控制在 l 1 ． 5 t 之 内， F 2 7层 以下结 构按 照第 2层 1节 ， F 2 8层结 构 以上按照第 3层 1节。 3 ． 1 ． 2施 工 流 程 f 1 高强螺栓 的紧固施工顺序 包括初拧 、 终拧 a ． 同一 节柱的的梁一柱节 点的紧 固顺 序 先顶一层梁 、 柱 节 点 ， 再 底 一 层 梁 、 柱 节 点 ， 最 后 为 中 间层 的梁 、 柱 节 点 ； b ． 同一 连 接 面上 的 螺 栓 紧 固 应 由接 缝 中间 向两 端 的 顺 序进行 ； c ． 两个连接构件 的紧固顺序 先主要构件后次要构件 。 f 2 1 焊接 的施 工顺序 先焊顶部 1 层 的柱 、 粱节点 ， 次焊底部 的柱 、 梁节 点 ， 再 焊中间部 分的柱 、 梁节点 ， 最终进行柱 与柱 的对 称焊接。 3 ． 1 - 3 施 工 工 艺 1 1 钢 柱 安 装 a ．钢柱安装前应对下 一节柱 的标高 与轴线进行复验 ． 发现误差超 出规范 ， 应立 即修正 。 b ． 安装前 ， 应把钢爬梯等装在钢柱上 ， 供登高作业用 。 c ． 钢 柱加 工厂应按要求 在柱 二端设置 临时固定用的连 接耳板 ， 上节钢柱对准下节钢柱柱顶 中心线后 ， 即用螺栓与 连接板作临时固定。 待钢柱对接 指 电焊 完成， 且验收合 格 后 ， 再将耳板割 除。 d ． 钢柱一般采用二点就位 ， 一点起 吊。 起 吊的方法有二 种 ① 双机抬 吊法 。特点是用两 台起重机悬空起 吊， 柱子根 部不着地磨擦 ， 一般钢柱较重或带有 比较大的挑翼时 ， 采 用 此种方法。 ②单机旋转回直法。特点是钢柱根部必须垫实， 做到 回转扶直 ， 根部不拖拉 。 e ． 钢柱起 吊时 ， 必须垂直。吊点一般设在柱顶 ． 可以利 用『临时固定连接耳板上的螺孔。 ￡钢柱安装 到位后 ， 马上进 行初校 垂 直度 、 位移 。底 节柱用地脚螺栓固定 ， 上层接柱用夹板与螺栓 一般用高强 螺栓 拧紧 ， 作临时固定 ， 然后才能拆除索具 。 f 2 1 钢 梁安 装 a ． 安装前必须对钢柱上 的连接件或混凝 土核 芯筒壁 上 的埋件进行预检 。 b ． 起 吊前 ， 在 梁 面装 好 扶 手 杆 和扶 手 绳 或 扶 手 管 ， 特 别 对钢主梁一定要装 ， 对次梁或小梁可 以根据需要安装 ， 扶手 高 1 m． 沿梁 长通 长设 置， 供高空作业人员作通道用。 c ． 钢 梁安装采用二 点吊。 d ． 钢梁 安装 到位后 ， 先用 与螺孔 同直径 的冲钉定位 ， 然 后用与永久螺栓同直径的普通螺栓作临时固定 ，普 通螺栓 的数量不少于节点螺栓总数 的 1 ／ 3 ． 且不少于 2只 。临时固 定按上述要求完成后 ， 方 可拆 除吊梁索具 。 钢框架安装示意 图见 图 3 图 3 钢 框 架安 装 示 意 图 3 ． 1 ． 4安 装 技 术 措 施 f 1 1 每节框架 吊装时 ， 必须先组成整体框架 ， 次要构件后 安装 ． 尽量避免单柱长时间处于悬 臂状 态 ， 使框架尽早形成 并 增 加 吊装 阶段 的稳 定 性 。 f 2 每节框架在高 强度螺栓 和电焊施工 时 ， 一般按先 顶 层梁 ． 其 次底层梁 ， 最后为 中间层梁 的操作顺 序 ， 使 框架 的 安装质量得 以能相对的控制 。 每节框架梁焊接时 ， 应先分析 框架柱子 的垂直度偏差情况 ，有 目的地选择偏差较大 的柱 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 子部位的梁先进行焊接 ，以使焊接后产生的收缩变形有助 于减 少 柱 子 的垂 直 度 偏 差 。 f 3 标高 的控制 根据现场水准点 ， 对每个钢结构柱制作 段进行标高测量 ，使用 垫片调整 ，确保安装时达到设计 标 高 ． 所有钢结构的柱 ， 每 2个制作段进行 一次整平 ， 将所 有 的柱顶标高控制在 5 mm的误差范围内。 3 ． 2 伸臂桁架结构体系 3 ． 2 ． 1概 述 根据设计图纸 ，与核心筒连接 的伸臂桁架共计 3道 ， 分 别 布置 于 F 9 、 F 2 7 、 F 4 5层 ， F 9层 桁 架高 5 ． 5 m， F 2 7 、 F 4 5 桁架高 6 IT I ．它分埋入核心筒 内的劲性结构和外露的结构 两部分。桁架层分段节点示意图详见图 4 。 江苏建筑 2 0 1 0年第 1 期 总第 1 3 2 期 第 图 ⋯图 帮 1 ’■衍 ■丹曩’点 墓 目 升日桁■ 段节点 君目 图 4 桁架层分段节点示意图 3 ． 2 ． 2 桁架层的施工流程 埋入核心筒 内劲 性伸臂桁架柱一 与伸臂桁架相 连的 外 围框架柱一 外露伸臂桁架段一框架柱 之间的外嗣桁架。 详见图 5 。 图 5 伸臂桁架安装流程图 3 ． 2 _ 3 安装 方 法 伸臂桁架安装根据 S T 7 0 ／ 2 7塔吊的起重性能 ． 将伸臂 桁架分成下弦杆 、 斜腹杆 、 上弦杆等单件进行安装 。伸臂桁 架连接节点采用翼缘板焊接腹板高强螺栓形式。 伸臂桁架按下弦 单件 一腹杆 单件 一 上弦 单件 的 顺序安装 ， 单件构件采用 S T 7 0 ／ 2 7塔 吊安装。 3 ． 2 ．4 伸臂桁架 的二次终 固 由于核心筒 比外 围钢框架先行施工 ．而核心筒与外 围 框架之间存在着不 同的压缩量 。为 了减小由于压缩量不 同 而 引起的结构 附加应力 ， 需进行伸臂桁架的二次终 固。 1 伸臂桁架预先临时可靠连接 ， 腹板连接板根 据现场 实际尺寸进行后加工。 腹板高强螺栓预先终 固定 ． 翼缘板不 焊接。终 固时 ， 焊接翼缘板。 f 2 --次终 固时间 2 7层 伸臂桁架 待 4 5层桁 架安装 完 成后进行终 固， 4 5层伸臂桁架待结构封顶后进行终固。 f 3 1 注意事项 位于伸臂桁架两层 的混凝 土楼板待伸臂 桁架终 固完成后浇捣 ， 外围劲性柱混凝土连续浇捣。 3 ． 3 外围桁架结构体系 3 - 3 ． 1 概 述 外 围框架柱之间连接 的外围桁架共计 3道 ，分别设置 在 9 、 2 7 、 4 5楼层 上 ， F 9桁架层高 5 ． 5 m， F 2 7 、 F 4 5桁架层 高 6 m， 相应承受其上楼层的荷载 。外围桁架连接节点形式采 用翼缘板焊接腹板高强螺栓连接的形式 ，周边钢柱所承担 的荷载通过桁架层传递到核心筒。 3 - 3 ． 2安装 工 艺 f 1 ； I- N桁架的安装均应综合考虑到运输条件、 起重量等 的限制 。 拟采取在工厂内整体预拼装经检测合格后再分件运 输至施工现场。分段后的桁架重量尽量控制在 1 0 t 以内。 2 吊装机械选用 S T 7 0 ／ 2 7塔 吊单机 安装就位 ， 外 围桁 架按照下弦杆 、 斜腹杆 、 上弦杆分别安装到位 ， 并在 高空 原 位 进行 设 计 连 接 。 f 3 安装应按顺序逐次 吊装分段桁架。每吊装完一段桁 架 即吊装侧 向钢梁以保证桁架的侧向稳定 。同时应严格控 制分段桁架相应 的轴线位置 ， 以保证外围桁架的空间形 态。 f 4 1 外围桁架安装流程图详见 图 6 。 图 6 外 围桁架安装流程图 4 结 语 新百主楼超高层钢结构工程 的工作重点是桁 架层钢结 构安装 ，技术上最大的难点是如何按照设计要求解决正确 定位的问题 。 1 桁架在出厂前必须进行预拼装 ， 以检测制作精度。 若 有偏 差 应 及 时 进 行 调整 。 2 1 严格控 制主褛的施工质量 ， 特别是控制与桁架 连接 的劲性柱 的垂直度和标 高．对这些钢柱 的调整应在到达相 应楼层 以下两节钢柱 的位置 ， 通过渐进调整 ， 使最终的钢柱 标高的相对误差控制在 2 m m以内， 绝对误差控制在 5 m m。 3 为了达到符合设计要求 和规 范要求 的 目标值 ， 除对 钢柱提前两节进行调整外。测量 的标准 比对一般构件 的要 求提高一倍 ， 并要求在初校 、 复校 的基础上 ， 每完成一道工 序后 ， 都要进行复测 。 ～ 讨 轷～ 雪 一 番 塞 赫 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m