大跨度下挂式钢结构连廊胎架支撑高空原位 拼装施工技术研究(上)

本文通过对艺展天地展示中心大跨度下挂式钢结构连廊的几种施工方案进行比选，考虑工程结构特点、施工条件、施工技术特点、经济合理性、工期要求、各专业交叉配合等因素，详细地说明了该工程施工方案的提出、分析、优化的过程，充分保证了工程施工的质量与安全，为后续相似类型的建筑施工提供了参考。

1.工程概况

1.1 建筑概况

艺展天地展示中心项目位于深圳市宝安区107国道与送福大道的交界处，是一栋12层商业楼房，建筑总高度为63.6m，建成之后将成为该片区的地标建筑。艺展天地展示中心建筑面积21.01万m2，占地面积3.01万m2，整栋建筑造型新颖，凹凸有致，如图1所示。

 图1   艺展天地展示中心建筑效果图

1.2 结构概况

工程结构类型为型钢混凝土框架结构，包括西、中、东3道大跨度下挂式钢结构连廊，2片钢结构网架。西区连廊是3道连廊中体量和跨度均最大的连廊，分布楼层为5-12层，连廊底部标高为22.1m，顶部标高为63.6m，纵向跨度为41.5m，横向跨度为35.4m，包括7榀钢桁架，西、中、东区连廊用钢量为3248t、2163t、1306t。如图2、图3所示。

图2 项目结构整体模型图

图3  项目钢结构连廊及桁架分布图

西区连廊包含的7榀桁架有三种形式，其中桁架5最为典型，跨度横向跨度为35.4m，纵向跨两个楼层，跨度为9.1m，但下部下挂部分钢柱钢梁跨越6层，跨度为32.4m。单榀桁架最大重量为216.9t，斜撑最大重量为12.6t，节点最大重量为13.5t。

图4   典型桁架HJ5模型图

2.施工重点、难点

2.1 钢连廊的现场安装

钢结构连廊横向跨度大，下部净空达22.4m，构件形式多样，单重大，现场各专业间交叉作业多，钢结构连廊下部分布有电梯井洞、现浇楼梯、悬挑混凝土楼板等，施工环境复杂，且连廊下部地面为混凝土错层结构，错层高差达到9.8 m，如何完成连廊拼装是亟待解决的施工难题。

同时，3道连廊分布于本工程的核心区域，连廊施工的开始时间、结束时间、场地占用、塔吊使用率等对整个工程的施工产生重要影响，施工方法的合理性直接影响工程质量、施工进度、作业安全性及施工成本。

2.2 连廊安装精度控制

钢结构连廊的现场拼装精度保障困难，钢结构连廊施工精度主要连廊安装精度和卸载后变形两个方面控制。连廊跨度大，竖直贯穿7层，钢柱分段多，构件类型多样，在桁架层多异型节点，因此，钢柱、钢梁的拼装、焊接精度控制和卸载之后由于自重导致跨中下沉导致的变形是本项目钢结构施工过程的重难点。

2.3 连廊安装过程中安全性的计算和监测

连廊在拼装、焊接、卸载等情况下的受力状况均有较大差别，要求对各过程中各阶段进行结构的内力、稳定性、位移量做理论计算以确保整个安装过程的结构安全性及安装的准确性。同时需同步进行现场监测工作，设置数据报警，以确保结构安全，监测过程中管桁架的的反力及变形情况至关重要，也是施工中的重点。

3.吊装方案的选择

钢结构连廊跨度大、体量大，两侧为混凝土结构，下部悬空大，错层多，根据综合分析、计算结合以往的施工经验，钢结构连廊施工方法可以考虑整体提升法、倒挂提升法及胎架支撑原位拼装法。

3.1方案一：整体提升法

在钢结构连廊底部楼面上从下自上依次（从5层~屋面层）进行连廊的拼装，同时在钢结构连廊顶部设置8个吊点，在主体结构屋面层设置8个提升点，在提升吊放置液压提升装置，进行钢结构连廊的整体提升。如图5所示，该方法：

图5 整体提升法示意图

3.1.1优点

大部分拼装作业在地面进行，工人施工安全系数高；可以使用汽车吊配合吊装，对现场塔吊的占用率降低；可以提前开始地面拼装，施工速度快，节省工期。

3.1.2缺点

连廊顶部为钢结构桁架，桁架为连廊主受力部位，桁架重量大于下部结构，下部结构易变形，难以修复；连廊两侧的钢梁与塔楼混凝土结构为预埋件连接，提升拼装钢梁需做成两段，一段作为后补杆件，约160根；拼装阶段底部荷载约1200吨，底部拼装胎架需设计为大截面钢梁，地下室局部区域需进行回顶加固。

3.2方案二：倒挂提升法

考虑项目钢结构连廊结构的特殊性：钢桁架作为主受力结构分布在连廊上部，下挂框架结构。若整体提升，拼装区域的地下室顶板受力大，且下挂框架结构受上部桁架重力的挤压作用，有变形的隐患。所以，首先拼装提升顶部桁架层至一定高度之后，再倒挂拼装下挂部分钢连廊，即倒挂提升法。如图6所示，该方法：

图6   倒挂提升法示意图

3.2.1优点

原位拼装胎架使用量少；地面拼装较高空拼装安全性较高；地下室不需要进行大面积回顶，此部分施工成本降低。

3.2.2缺点

施工组织及技术要求较高；钢结构连廊需等主体结构施工完毕且达到一定强度后，方能设置提升吊点准备提升，安装方法对工期的制约较大；桁架提升至高空后下部结构进行拼装，逆作法安装立柱、钢梁，构件吊装困难，工作效率较低。

3.3方案三：胎架支撑原位拼装法

在钢结构连廊钢柱下方设置支撑胎架，在高空中进行钢结构连廊的原位拼装，胎架底部的地下室顶板也需要使用脚手架管进行回顶，该方法：

a 设置支撑胎架  b 从两端向中间进行钢连廊的拼装

c从两端向中间进行钢连廊的拼装 d依次拼装完成，拆除支撑胎架

图7   支撑胎架原位拼装法示意图

3.3.1优点

安装工艺较简单，无需采用复杂施工技术；直接在高空拼装，对杆件的定位和变形控制有利；钢结构施工插入时间提前，节省工期。

3.3.2缺点

支撑胎架高度接近20m，使用量大，措施费用较高；由于高空作业，安全风险较大；连廊桁架卸载后，支撑胎架拆除困难。

我们从方案的技术特点、经济性、工期进行分析，侧重考虑主题乐园施工工期和施工成本，最终选定了第三种方案。

未完待续——

作者：常海东 苏铠 徐晨曦 李丽梅 陈天成 陈光

（作者单位：中国建筑第二工程局有限公司深圳分公司）

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