超高异形悬挑钢结构逆序吊装施工技术研究与应用

高玉鹏 王守敬 庞武强 冯斌 洪图

摘 要 结合北京市昌平区未来科学城A1430项目的实际情况，介绍了项目采用的超高异形悬挑钢结构逆序吊装施工技术，包括前期构件深化、受力模拟分析及最终的吊装施工。

关键词 超高异形悬挑钢结构;逆序吊装;斜向支撑钢结构柱

引言

悬挑结构造型作为建筑造型的重要组成部分越来越多地出现在结构施工当中。在距地较高楼层处悬挑的钢结构配以底部斜向支撑的钢柱形成的结构整体，是一种较为通用常见的悬挑结构设计形式。本工程结合项目实际情况，采用了超高异形悬挑钢结构逆序吊装施工技术，解决了项目超高异形悬挑钢结构的吊装难题，节约了工期，创造了效益。

1工程概况

本工程位于北京市昌平区未来科学城，30-7#商业办公楼15层室外悬挑钢平台，悬挑部分结构高度59.78m，钢平台最大悬挑净长度8.4m，悬挑部分用钢量33.2吨，悬挑钢平台底部为两根倒八字树杈状的钢管柱支撑。先吊装钢管柱存在临时固定难、高空作业风险大等难题。

2施工工艺流程

2.1 利用Tekla structures软件对复杂节点进行优化

利用Tekla structures软件对结构进行建模，将底部斜柱合理分为三段，上下两段长度应保证中间段斜向钢柱从上部穿过钢梁吊装时与钢梁之间能保证一定安全距离不发生碰撞，上端与悬挑钢结构梁在加工厂内组合加工为单个构件，下端与劲性结构的型钢柱在加工厂内组合加工为单个构件。

2.2 钢结构吊装施工模拟分析

为保证吊装顺序对钢结构的内力和变形影响在可控范围内，利用Midas Gen软件对结构进行吊装模拟分析。荷载效应组合和荷载分项系数取值按《建筑结构荷载规范》GB50009取值，取荷载放大系数为1.1，临时支承结构重要性系数取1.0，按静力学方法对施工过程中的结构分整体拼装钢梁部分吊装、安装中部梁、安装底部斜柱及斜柱上方钢梁并卸载两个内拉索、安装南侧分段、安装南侧分段底部支撑斜钢柱及顶部钢梁、安装南侧分段底部支撑斜钢柱及顶部钢梁、安装南侧剩余其他钢梁、安装北侧边缘钢梁七个时段进行弹性分析[1]。

2.3 钢结构吊装施工及卸荷

地面拼装部分设置六个支点，保证拼装部分保持稳定，局部高度需调整位置借助液压千斤顶进行微调，构件移动采用50t汽车吊进行吊装，所有节点施工完成后按照《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001进行质量验收[2]。

根据胎架重量、尺寸及现场工况，对吊重机械进行选型，首先考虑已有塔式起重机能否满足吊装要求，不满足的情况下考虑其他吊装机械，最终选定采用300t汽车吊进行钢结构梁胎架吊装。综合考虑吊点位置、吊装重量、安全系数，选取吊装钢丝绳为6×36+FC型钢丝绳。

拉结钢丝绳用卡环一端拉结到主梁端部的吊耳，一端连接到悬挑钢平台的上层既有主体结构上，用倒链对钢丝绳进行微调，控制两根钢丝绳受力均匀平等。

斜向钢柱中间段吊装前，利用全站仪测量钢柱上端固定点定位坐标，通过移动拉结钢丝绳进行调整，确保位置准确。吊装钢丝绳根据钢柱安装完成后的角度进行长度调整，保证斜柱起吊后形成与安装完成后同样的角度。吊装穿过上部已安装完成的钢梁胎架时缓慢通过，确保吊装钢丝绳及吊装斜柱不与钢梁胎架发生碰撞。吊装到位后，通过钢柱中段两端设置的加固耳板与钢柱上下段进行锚栓临时连接，位置调整到位后进行焊接。

剩余钢梁进行散拼吊装，吊装顺序从已吊装完成的胎架由近及远安装，安装过程中操作人员安全措施到位，节点位置焊接及其他施工操作佩戴双安全绳，在稳定的悬挂平台内施工作业。由于部分悬挑钢结构在塔式起重机吊装范围内，部分散拼钢梁利用已有塔式起重机进行吊装。施工质量按照《钢结构工程施工质量验收规范》进行控制。

悬挑钢框架平台安装完成后钢丝绳的拆除过程是对结构的一个卸载过程。卸载前，钢结构所有节点的连接保证全部验收合格。根据设计要求，悬挑钢梁端部变形量不得超过3%，由此确定倒链行程。过程中采用全站仪全称观测设置在钢梁端部的反射贴片获得变形值，对卸载过程进行指导和预警。卸载后悬挑钢结构的应力和变形经Midas Gen軟件模拟计算符合设计要求。

3效益分析

本工程利用此项技术施工的超高位置异形悬挑钢结构工程，施工过程中安全可靠，质量经验收合格，本工法的成功应用为同类结构形式的施工提供了一种新的施工思路，具有良好的社会效益。经商务人员核算，与传统施工工艺相比，共节约成本39.86万元，同时节省了工期。

4结束语

随着建筑造型的日益复杂，部分传统的施工工艺已无法满足施工需求，超高悬挑钢结构逆序吊装适用于建筑中超高位置悬挑钢结构顺序吊装时安全隐患多、质量控制难度大的情况，可节约一定的工期与施工成本，对于类似施工难度较大的工程施工具有一定的借鉴意义。

参考文献

[1] 魏劲松.高层屋面连体大悬挑双层钢结构施工技术[J].建筑施工，2014，36（5）：550-553.

[2] 李洪泉.高层建筑悬挑钢结构吊装施工[J].建筑技术开发，2013，40（12）;30-31.