超高层钢结构安装施工技术

超高层钢结构安装技术中国国际贸易中心三期A阶段工程主楼建筑高330m，地下4层，地上74层，总建筑面积为28万m2，主楼建筑面积20万m2，用钢量达5万t，钢构件数量约为2.7万件。在安装过程中使用高强螺栓47万套，压型钢板17万m2，栓钉241万套。主楼地面平面外轮廓尺寸在地面层约为55.3m×55.3m，至73层时收到约44m×44m，塔楼从底部到顶部向内倾斜11.3m。核心筒与周边框架柱的间距为16~10m，外框柱间距在56层以下办公区为4.2m，56层以上旅馆区为5.6m（表1）。主楼由外框筒和核心筒两部分组成。外框筒钢柱由中间腰桁架分三次调整斜率向内侧倾斜。外框筒与和核心筒之间除一般的平面连接外，还有分别在28-29层、54-56层两道伸臂桁架连接，形成整体的钢结构体系（图220）。图6-1-220国贸三期主楼结构示意国贸三期主楼钢结构主要构件为重型钢柱、超大异型钢柱、巨型斜柱、直柱、单层钢板墙、双层钢板墙、钢梁、斜撑和巨型伸臂桁架。单节钢柱最重达60t，有箱形、H形、异形等多种截面形式，核心筒钢柱截面最大截面为3710mm×2550mm，由多个H形、箱形等组成的复杂异型截面。工程主要采用Q345C、Q345GJC和Q345GJD等钢材，其中Q345GJ钢材采用正火或控轧状态交货，除腰桁架和伸臂桁架外，所有钢材均满足0℃时的冲击功不小于34J，腰桁架和伸臂桁架的钢材需满足-20℃时的冲击功不小于34J。40mm以上钢板均有Z向性能要求。现场焊接70%为高强厚板焊接，焊接母材强度高，焊接量大，焊缝长，焊接收缩变形大，焊接质量要求高。如何控制变形和应力消除，将直接影响结构安装成型，特别是双向倾斜重型钢柱的空间位置及双钢板墙的安装焊接。1工程重点和难点1.1计算结构安装误差预调正分析国贸三期属于超高层建筑，其构件有着大型化、异型化的特点，导致其施工技术和施工精度要求都非常高，所以本工程的结构施工计算分析和施工误差调整分析尤为重要，这是本工程施工最关键的技术措施之一。因此首先要保证结构施工计算的正确性，其次确保施工误差调整的可控性。本工程各项施工方案在实施前都运用结构分析软件进行了大量的结构施工虚拟计算分析，为防止安装过程中产生较大误差而制定了行之有效的措施。1.2倾斜钢柱安装稳定性控制在吊装过程中，倾斜钢柱构件本身带有双向倾斜角度，属于非稳定体系，安装精度和安装技术要求高。为保证钢柱开始安装时的稳定性，采用多台塔吊同时进行协作吊装。为了多塔近距离协作的安全施工，不仅聘用技术过硬经验丰富的信号工进行指挥，而且所有构件的安装角度位置、连接形式等都通过计算机进行预先计算，并通过专家论证。1.3大吨位异型柱吊装就位本安装工程中最重的钢柱达60t，而且钢柱截面复杂、不对称，这些都对构件吊点重心的选择、起吊、就位等造成困难，极易造成构件起吊后，构件的安装面不在同一水平面，增加了施工过程中的安装难度。通过对核心筒非对称特重构件分析计算，找出构件中心，合理布置吊耳，并采用多绳多吊点滑轮组吊装，保证钢柱准确就位。根据现场布置塔吊的起重性能，部分重型钢柱吊装需要使用两台吊车进行吊装：一台主吊，另一台辅助吊装。1.4钢板剪力墙的吊装与安装本工程在15层顶以下核心筒内剪力墙放置钢板剪力墙，但由于钢板剪力墙长细比较大，刚度较小，在构件单体起吊时产生变形。同时，由于钢板剪力墙与核心筒钢柱连接形式有两种：即超长焊缝的焊接和高强螺栓连接。超长焊缝易产生焊接变形，高强螺栓的一次穿孔率很难保证。闻为避免吊装时肌构件产生吊装衔变形，在吊装宇时采用双机抬猾吊递送法。为魄保证螺栓的一骨次穿孔率，采爽用加工厂和现幼场各钻一半的叫孔。偏1.5桨懂伸臂桁架高空蒜拼装精度的保薯证港本工程伸臂桁合架整体重量大满，现场塔吊无稼法进行整体吊跳装，同时伸臂枕桁架又直接受销内外筒不均匀善沉降影响，这苦要求现场安装去精度高。慨为保证伸臂桁班架的安装精度露，现场构件起等吊前，在地面恐上由专人对构俯件进行详细的茶构件检查，与斜图纸进行仔细骨核对。同时为场将日后伸臂桁型架受内外筒不庭均匀沉降的影伏响降至最低，忙不仅由专家论胡证制定了行之庭有效的专项方鹿案，而且在安康装过程中全程帖测量检测，并发在日后分阶段术复测起变化值石。贩1.6飘徐腰桁架高空拼燥装精度的保证泼本工程中四道选腰桁架均跨越电多层，桁架支更撑多，截面大返。为保证腰桁合架的安装精度另，除了加工厂贪对桁架全部进利行预拼装以外傻，现场构件起电吊前，将构件雨与图纸仔细核级对。同时制定狸行之有效的专观项方案，并通昨过专家论证。棒腰桁架安装以炊中心轴线对称茫向两边安装，确安装过程全程型进行测量跟踪咐。为保证结构布整体几何尺寸谋的准确，在最携后一根钢柱就润位后，再次进洁行复测，按现抗场实际尺寸对扬最后一根钢梁畜进行现场测量进加工的方法安涌装，保证桁架感的安装精度。禁1.7鉴秆施工平面布置伯由于本工程施欣工现场场地狭燕窄，而钢结构留安装作业面广削，构件的现场叠运输和起吊区译设置受场地限瓦制语。吨破根据国贸三期酷现场场地的大扔小、主楼钢结鞋构的构件重量档分析以及吊装弱设备回转所需倡的空间，在主胁楼的顶部选择帖了一台澳大利匠亚生产的内爬兽式服M760拍D捡动臂塔吊和一阀台任M440拐D肃动臂塔吊，分饺别负责整个吊引装区域的吊装仰，各塔吊随主诵体钢结构的安云装上升而爬升邪。节为解决构件运捞输和临时堆放庄，满足现场最汇大塔吊的起重倦性能，在主楼劝的南侧设置了旷一台外附着中瓣升勉ZSL75奶0崖动臂塔吊，在廊主楼西侧料场悉设置一殿台赵K50/5丽0乒塔吊。汽2转戒主要结构安装白关键技术究2.1伟算总体安装流程晶总体施工安装君流程见广图号2袄21仿。释图上6-1-蝶221让术总体施工安装驴流程致2.2亭左总体安装顺序厚策姑竖向施工顺序答钢结构总体竖副向施工顺序为涉核心筒施工先次行，紧跟着的清是外框筒施工岁，内外筒始终叶保持相杜差妙3~起6蒙层高度；然后勤是焊接施工、怨压型钢板铺设头、混凝土浇筑挡等工序，形成弟流水施工，保兽持石6~1贷0饲层的施工节奏等。各推移平面施工分区姥段昆（外1读）标准层平面影分区业标准层平面共式分抵8崭个施工区，其外中西北侧烛为对M440散D宜塔吊施工区，期东南侧蝇为兽M760斯D涉塔吊施工区，津现场两台塔吊技同时吊装，施标工顺序为第一闲施工寻区捎→景第二施工黑区仗→晶第三施工绿区加→腔第四施工区（染图植222便）。帅呢靠（氧2叹）核心筒平面汤分区炭核心筒部分钢牺结构施工分脚为薪A哄、文B弓、名C诞、上D旦四个区域进行落吊装，其损中秘A势、么B衬两个施工区躺为芬M440细D俯塔吊施工区耳，搬C依、浩D味两个施工区拔为丝M760咱D冈塔吊施工区。追（百3令）腰桁架平面势施工顺序及分校区什图老6-1-匪222弦浸标准层平面分爷区示意冤本工程腰桁架裙结构复杂，而榴且构件立面方普向带有双向角百度，根据现场礼实际情况和构冈件分段情况综部合分析，决定旷将腰桁架部分浙施工平面分排为矮8彻个施工区，现汁场两台塔吊各鸡负责四个施工债区域，同时吊厉装，总体安装冶顺序为从结构衣中部向两侧，贝施工区域顺序显为第一施工概区击→虚第二施工咏区咬→祥第三施工尤区臂→嗽第四施工区。升2.3烫上主楼主要节点安处理外框筒壳周边框筒平面惑为削角的正方浇形，外轮廓尺非寸在地面层约绕为攀55.3m顷，桑至鱼7挠3掠层收到约优44m院。周边框筒在榆旅馆层（鼠即予5筑7光层以上）的柱屋距为及5.6m深，而在其他楼宾层（桁架层和肝底部巨型斜撑辽处除外）柱距赶均为轮4.2m虫，尽量提高框艰筒结构的整体叼刚度。攻为使周边框筒者能更有效地承屯担底部剪力，对减轻核心筒底糖部的负担，同友时满足塔楼地堤面入口处大开拍间的需要，艘在贴1-狼5侮层设置巨型支臂撑外筒。此支治撑外筒之上搜为梳6-谜7份层的腰桁架与江上部框筒连接繁，在地面层亦吴设置深养1m匹的型钢混凝土闲梁以提供联系导和约束。弹考虑到建筑的琴曲线外形导致历框架数目随高致度增加而减少胖，第在庆6-闹7历层蔑、砌28-2跌9虚层雪及布54-5赶6俯层的机电层处疤设猜置眉3封个两层高的腰炭桁架，以满足晋不同柱网布置坟。同时腰桁架雄也增强了框筒则的整体抗弯和号抗剪刚度，提注高了框筒的抗烟侧性能。毙框筒所有柱均竿采用型钢混凝邀土截面，以增驴加延性及减少税钢材用量。腰界桁架的斜杆及是所有的框架梁迅均够为傍H论型钢截面。在访外筒钢柱施工畜同时，考虑到钓外包混凝土中杠钢筋到钢柱节串点处的处理，忙在节点处如钢沾筋需穿过钢梁栽翼缘时，为保拣证钢筋在结构库上正常传力，苦同时又保证钢梅结构受力不被寇削弱，在钢梁厕的上翼缘加焊颜钢筋连接板，誉大小由所需要聪连接钢筋的搭孩接长度决定；膜在节点处如钢字筋需穿过钢梁畏腹板时，若为摩箍筋就在腹板勺上开孔，若为汉主筋则同样在恭腹板处加焊钢顾筋连接板，大鸡小由所需要连唱接钢筋的搭接吼长度决定（图旦223县。骗图饥6-1-欲223赢湿外框筒典型节菜点示意掀（维a熟）限8-2去7状和别30-5穿3筒层顶单钢骨外克框组合柱；裁（知b着）转56-6奋8扛层顶双钢骨外忌框组合柱核心筒汤核心筒的外笼苦尺寸为路26.8m孟×位20.7m蜂（文B3-3当3寒层）、粉23.8m皱×趁20.7m芒（滤33-5徒7和层）和道20m役×污20m妻（趟57-7切3俯层）。核心筒汁周边框架为型言钢混凝土质（萍SR雹C侵）巨型柱和实抗腹式工字型钢肥梁及支撑形成股的支撑框架谎，秒1溪6虏层以下墙体中眼还有钢板剪力允墙垃。蒜SR吊C狼柱讽有勉L暑形和矩形，内唯含克2~改5悼支型钢截面蔑。翠5主7院层以上核心筒亏尺寸有所缩小育，同时结构的生侧向刚度中外掉框架承担的份获额增大。为减贱小承台厚度并速改善承台内力庸分布，妇在联B3-屯1竹层核心筒四角降各有两片钢板胃翼墙，长度由明上至下逐层增好加（图例224判）。梨向困腰桁架及伸臂缝桁架连接节点处腰桁架手为疏H完型钢截面组合芬而成的立面桁摸架。根据腰桁边架的设计节点筋、工厂制作条牌件、构件运输典条件、施工现斧场场地条件、添现场其重机械逮性能等多方面繁对比，综合分图析，并与有关亏专家论证后，猎将腰桁架分段枝成多个散件进苏行制作、运输巴、安装。腰桁展架的散件现场喘安装采用腹板控高强度螺栓连延接和翼缘焊接遥连接的方式。萝伸臂桁架与该绍层的腰桁架相搏连，因而每个特伸臂桁架可以锣将倾覆力同时怖传于两边支柱假。忧图淹6-1-蝶224记院核心筒典型节王点示意纤（麦a吼）用于翼缘垂柳直的支撑斜杆捧；随（熊b茄）钢梁与钢支岛撑连接节点；污（晕c宫）用于腹板垂那直的支撑斜杆食在递28-2匙9烧层顶武及眠54-5厘6框层顶之间均设率有伸臂桁架。喷此伸臂桁架可末以更好地发挥斗周边框筒抵抗丧侧向力的作用薄，减少核心筒泥整体受力（图伯225突）。浮图白6-1-铜225蹈欣腰桁架及伸臂扣桁架示意俩（家a黄）探28-2悟9摧层；铁（泰b溪）匙54-5瞧6策层柔为避免伸臂桁既架施工完成后稍被内外不均匀贩沉降所产生的休内力拉坏，故虽在伸臂桁架两惯端连接处做长洲孔，先用销轴复连接，然后阶球段性观测，待慎内外筒沉降差揪变化很小，核框查无误后，再敌进行最后的焊慨接。钱腰桁架典型节草点见图映226笔，伸臂桁架连伙接节点见图石227戚。忙图俘6-1-舌226脊霞腰桁架典型节紧点示意刘（惜a存）桌L亡1材、从L6州9灭层；阁（桃b拒）风L5-L己6仙层；杰（善c茄）塞L架8抓层；鸡（畏d齿）稳L气7酬层；网（润e墙）惹L3舞0阔层；峡（示f即）乓L28-L2近9晨层；数（私g劲）基L2盘9搅、疮L5掏5悄层；崖（串h睁）痛L5蛇6忍层卧2.4笋成安装方法写览渡双向倾斜巨型针钢柱炸巨型钢柱的安回装使用现场的膀两台动臂塔吊提和外附着动臂游塔吊辅助进行槐安装。由于巨垮型钢柱双向倾浇斜，而且大部苹分属于超重构驻件，倾斜角度翁较大，安装开莫始时采用三台脏塔吊同时作业北，当安装出一嫂个节间后就可摧以根据巨型钢权柱所安装的位象置，采用一台抓塔吊为主吊，抬另一台塔吊为五辅吊，两台塔皱吊同时作业。勾眉坚总体安装顺序怜共划分巷了钞8斥个流水段施工企，平面施工顺梢序为从各个立教面中心向四周游扩散安装，具垮体单元体安装惭如下。狼（剧1耻）先将侧立面席中间的钢柱吊爱装就位。同时仓安装此钢柱与垄核心筒支撑的亦钢梁，以支撑稼外筒斜柱向内须侧倾斜（图指228种）。扑图视6-1-虾227壮钱伸臂桁架连接朱节点示意朋（似a次）唇2祸8清层伸臂桁架与奏外框架节点；斤（采b腰）状5汇5踪层伸臂桁架与室外框架节点；瓣（毛c疗）伸臂桁架与锯核心筒连接证（峰2渠）吊装与已就遭位的钢柱最近老的一根钢柱。架因为巨型斜柱贡在就位后为倾鞋斜状态，其重较心在构件外，雪为保持钢柱吊顷装时的平衡及比就位后钢柱的川稳定，所以安遭装时将两钢柱统间的钢梁与钢室柱用安装螺栓文暂时连接并同伪时起吊。就位楚时，连接钢柱召柱脚的临时连滩接耳板和随钢兰柱同时起吊的档两钢柱之间的辱框架梁（图照229易）。虹图语6-1-吉228充捞巨型柱安装步照骤一惧图判6-1-治229枯巨型柱安装步午骤二垮（腊3茂）将第二根就沟位钢柱与核心掘筒之间相连的奥钢梁安装完毕吃，以便形成框真架，使已安装愧的构件稳定。齐此时第一个节意间安装完毕。鞭在安装过程中均两钢柱上的吊犬钩一直未摘，伪此时可以进行羽摘钩（图携230镇）。龄（钩4微）向已安装完竟成的节间左右瓣逐渐扩散安装被。一台塔吊吊阿装钢柱，同时错另一台塔吊进荐行此钢柱与核悄心筒相连的钢碍梁和与已安装毯完成的节间相凝连的钢梁安装隙（图蝴231束）。僚（塞5总）两个相连侧勾立面安装完毕婆（图粒232清）。毁清淘（语6研）对两个已安虑装完毕相连侧顾立面之间的角驱柱及角柱之间柄的钢梁进行安柄装（图陕233编）。撑图蕉6-1-家230营巨型柱安装步立骤三关图苍6-1-职231丧巨型柱安装步恭骤四逃图枪6-1-父232糕狸巨型柱安装步索骤五搜桃诵大吨位异型柱误核心筒内的结泻构柱梅由维1歼3滨种异型截面钢土柱组成，最重蹲的单根单节吩达老60裕t间，截面塘为非3注710mm贤×2院550mm嚷。根据钢柱重牙量采取不同的英卸车、倒运方境法。具图呈6-1-健233歼泰巨型柱安装步蔬骤六塌这种大吨位异关型柱的吊装，崖钢柱截面复杂婶不对称，对构菌件吊点重心的训选择、起吊、端就位等都相当穴困难。而且由隔于核心筒钢柱计截面复杂多样斜且不对称，钢伟柱测量校正点膜较多，整体标菠高轴线及垂直姑度调整难度大桨，极易造成构贺件起吊后，构姥件的安装面不道在同一水平面默，不但给构件黎的高空安装增暮加了极大的危酒险系数，同时拳也增加了施工烦过程中的安装绿难度。益为保证钢柱在灌高空就位后的纸垂直调整，在依吊装前对每一赏根异型钢柱都超进行认真计算躺，放置吊耳，块以确保构件安多装精度。钢板墙腰本工程在核心厉筒钢柱之间设足置单（双）钢鸡板墙，单钢板哀墙采用螺栓连饱接，在核心筒胖四个角位置设芽置了双钢板墙兔，双钢板墙采咱用焊接连接，工其中单钢板墙林一块连接板螺贼栓最多欧达革10伪0饭颗，施工难度仿大，而双钢板貌墙最长一条焊逢缝为坛16m雀。贸钢板剪力墙的南分段原则是：冶根据现场实际梢情况、塔吊起对重能力及构件兵运输车的运输琴能力分段，经厨过计算，钢板零剪力墙均不超惯重，故宽度不惠超过劝3m鸦的均可采取汽精车公路运输。但宽度不超过商3m渴的钢板剪力墙械，制作时与钢魂梁一体拼成三瑞层一整体；宽宁度超过性3m盯的钢板剪力墙撕，分段制作为害高度方向不超凳过酸3m承的构件。美所有钢板剪力欣墙均在夜间进碰行卸车，所有向钢板剪力墙构系件均可以单机筑卸车，卸车使哲用四个吊装夹寄具均匀抬吊卸下车，卸车后摆蒸放在主楼西侧育料场。仔钢板剪力墙在坛起吊时，根据倚要起吊的钢板道墙所要安装的贵位置选用相应焰塔吊作为主吊际进行吊装，为烛避免起吊时钢损板剪力墙因自星重而变形，钢央板剪力墙以双移机递送的方式熔起吊，后由主妇吊塔吊提升，驱直至钢板剪力抢墙提升至垂直转后将辅助递送桂塔吊摘钩，由请主吊