复杂竖向结构体系高层钢结构施工关键技术（2）

4 塔式起重机布置位置分析

在高层建筑施工中，塔式起重机的布局选择对项目的效率和成本具有显著影响。基于过往的施工经验，可将塔式起重机布置的平面位置分为3类（图5）：内爬式塔式起重机、外附式塔式起重机（附墙设置在核心筒之上）以及外附式塔式起重机（附墙设置在外框结构之上）。针对地块T1办公楼的施工特点，对这3种塔式起重机布置方案进行优劣势分析。

   

（a）

   

（b）

   

（c）

图5 3种不同类型的塔式起重机布置示意

（a）布置在核心筒平面位置；（b）布置在外框平面位置；

（c）布置2台塔式起重机在外框平面外侧

方案1：首先，内爬式塔式起重机布置于核心筒内部，其显著优势在于能够直接、高效地服务于高层结构的施工。一部塔式起重机即可覆盖整个T1办公楼，且对于钢结构吊装而言，其钢柱可采用两层一节的分段方式，大幅减少了现场焊接的工作量。

然而，其缺点也不容忽视。由于塔式起重机位于核心筒内部，拆除过程相对复杂，需在外框钢结构屋面上安装另一部小型塔式起重机辅助拆除，小型塔式起重机的下部结构还需进行加固，同时涉及核心筒内部混凝土的补缺工作。

方案2：外附式塔式起重机（附墙设置在核心筒之上）布置于外框钢结构内部。这种布局同样能够仅凭一部塔式起重机覆盖整个办公楼，且无需额外安装小型塔式起重机进行拆除，但拆除时仍需使用较大型的300?t汽车式起重机上地下室顶板，可能会涉及地下室顶板加固。该方案也有其局限性，由于塔式起重机不位于核心筒内部，部分钢柱距离塔式起重机较远，无法实现两层一节的分段，导致现场焊接量增加。此外，塔式起重机竖向穿过外框钢结构时，虽然未侵占钢梁位置，但需预留洞口，拆除后需进行外框楼板补缺工作。

方案3：外附式塔式起重机（附墙设置在外框结构之上）通过增加1台塔式起重机实现全面覆盖。该方案的优势在于塔式起重机位于结构外侧，便于封顶后自降，并采用较小型汽车式起重机进行拆除。同时，增加塔式起重机数量可以加快施工进度。但缺点十分明显，即施工成本的大幅增加以及部分时间段内塔式起重机的闲置问题。

综合对比上述3种方案的优劣，最终选择了第2种方案，即在外框钢结构平面位置安装1台塔式起重机。选择该方案的主要原因如下。

（1）经计算分析，方案2中拆除塔式起重机所使用的300?t汽车式起重机无需对地下室顶板进行加固，从而简化了拆除过程，减少了额外的加固工作，避免了额外的施工成本。

（2）在深入考量第1种和第3种方案时，不难发现，这两者均需要安装2台塔式起重机，无疑加重了整体施工的经济负担，不够经济高效。因此，从成本效益的角度出发，这些方案可能不是最佳选择。

5?标准层钢梁临时固定措施

T1塔楼办公楼分为非悬挑和悬挑两种类型的钢梁。考虑到现场塔式起重机的使用效率，通常在钢梁吊装完成临时连接后松开吊钩。在松开吊钩之前，施 工人需确保钢梁已经完全稳定，并且位置正确，以免发生意外情况。因此钢梁的临时连接措施就显得尤为重要，既要便于工人操作，又要保证钢梁松开吊钩后的稳定性和安全性。

5.1 标准层非悬挑钢梁临时固定措施

在探讨非悬挑钢梁的两端连接节点时，需要区分两种不同的连接方式。

首先，当钢梁与钢柱或另一钢梁进行连接时，为了确保连接的稳固与精确，特别采用了两块厚度为16mm的钢板作为靠码板，这些靠码板在钢梁起吊前，便已通过CO ₂ 保护焊精心焊接在钢梁的上翼缘两侧。根据办公楼钢梁的自重，细致地进行了尺寸规划：当钢梁的重量小于5?t时，靠马板的尺寸为200?mm×70?mm×16?mm；而当钢梁的重量介于5~10t时，靠马板的尺寸则相应扩大至300?mm×100?mm×16?mm，以提供更强大的支撑力。

其次，当钢梁需要与内部核心筒墙体内的预埋件进行连接时，则采用了另一种策略。在这种情况下，使用两块临时搁置板作为连接媒介。这些搁置板厚度不小于14?mm，而且采用单面角焊缝进行固定，焊缝长度严格控制在不小于50?mm，焊脚高度则设定为10?mm，以确保连接的稳固性。搁置板的规格统一为100?mm×100?mm×14?mm。

5.2 弧形悬挑钢梁吊装方法

T1办公楼4个角部的钢梁为弧形悬挑结构形式，吊装过程中下部需设置临时支撑，保证其悬挑结构体系稳定性及定位精准，临时支撑采用 I 30?a工字钢，此外，还需要确保内部的钢结构体系已安装完成形成体系。当所有悬挑结构体系节点的焊缝及高强螺栓全部完成后，即可拆除临时支撑。悬挑结构的吊装遵循如下流程：悬挑结构内侧结构完成→设置临时支撑→吊装一侧次梁→吊装悬挑钢梁→完成次梁吊装。

6 核心筒内锚固段钢柱施工方法分析

外框悬挑屋面结构通过拉索将荷载最终传递至核心筒内劲性钢板墙，这一结构设计的核心之一在于确保内部钢板墙的施工质量，因此设计方在钢板墙的下部增加了1?m长度的锚固段钢柱，以增加整体悬挑结构的稳定性和安全性。但是锚固段钢柱对于现场施工并不是特别友好，常规的劲性结构与混凝土施工流程不太适用。为此，现场考虑了两种方案，以解决锚固段钢柱的施工问题（图6）。

   

（a）

   

（b）

图6 解决锚固段钢柱措施示意

（a）方案1；（b）方案2

第1种方案是在钢柱下面做1个临时角钢支架，竖向核心筒混凝土即可实现一次浇筑；第2种方案是 对竖向混凝土浇筑分批次浇筑，第1次浇筑至锚固段钢柱底部，然后在吊装锚固段钢柱后再浇筑剩余的竖向混凝土，对于上述两种方案进行对比分析。采用一种高效且简便的施工方法。这种方法的核心在于在钢柱底部设立稳固的支架，进而实施一次性混凝土浇筑。该方法显著简化了施工流程，摒弃了传统分阶段施工中的复杂调整与分段施工步骤，极大地提高了施工效率。

一次性浇筑混凝土确保了楼层混凝土结构的连续性与一致性，有效避免了分阶段浇筑可能产生的接缝处潜在弱点和质量问题，显著提高了整体结构的质量与耐久性。从经济和时间角度来看，一次性浇筑混凝土同样具有显著优势。相比分阶段施工，此方法能够显著缩短施工周期，减少人力成本投入。此外，随着钢柱一同浇筑的临时角钢支架，不仅提高了施工过程中的稳定性，而且增加了剪力钢板下部的锚固长度，进一步强化了整体结构的稳定性和安全性。

7 斜拉索屋面钢结构施工关键技术

斜拉索屋面施工的关键点就是临时支撑的设置以及拉索索力与悬挑端变形之间的关系。

7.1?悬挑屋面临时支撑设置

大型悬挑体系中的临时支撑的布局与设置至关重要。T1办公楼径向主梁下方布置临时支撑，将荷载传递至10层主梁，确保吊装过程的稳定性与精度。径向主梁作为吊装主控构件，需根据塔式起重机的最大起重量进行分段，减少径向主梁的分段数量以及现场焊接量。此外，主梁拉索连接端的节点板厚度达到了120?mm，导致整根构件的重心偏向外侧，因此支撑点需设置于构件重心点以内，防止发生倾覆事故。

临时支撑与主体结构紧密相连，其顶标高作为结构变形分析的基准，关乎最终屋面结构标高与设计要求的匹配度。考虑到屋面层构件重量大，临时支撑采用稳定的门字架形式，支撑材料选用30?a工字钢，与10层主梁焊接连接，支撑顶部与主梁通过夹板连 接，以便于后续操作。

7.2?索力与结构变形之间的关系

拉索张拉前需依据屋面钢结构整体施工流程进行模拟分析，明确施工过程中屋面结构及拉索的应力及变形变化，为索体张拉提供参数，为后续监测提供理论参考值。通过施工模拟发现，拉索张拉的索力越大，悬挑端的端部变形越明显，因此需通过模拟寻找一个合适的张拉索力，使屋面荷载全部施加完成后的悬挑端端部变形符合设计标高的要求。

通过现场各阶段变形监测的结构显示，当拉索张拉完成后，悬挑梁端部最大抬高70?mm，而当上部荷载全部施加完成后，所有端部变形监测点的变形均在–6~8?mm，完全符合设计最终态的要求。

8 结束语

本工程项目T1办公楼的Y形柱、标准层角部悬挑梁以及顶部斜拉索悬挑屋面均符合现代化大空间建筑效果的设计理念。针对这些建筑效果所对应的结构体系，总结了一套比较完善的结构体系钢结构施工关键技术，达到了节约施工成本、缩短施工工期的效果，同时获得了良好的经济效益。

（本文已完结）