北京丽泽E06项目大截面厚板偏心式伸臂桁架施工技术

兰云睆，郭家宝，崔海新

(中建三局第二建设工程有限责任公司，湖北 武汉 430074)

0 引言

在超高层建筑结构设计中，桁架结构体系可有效降低建筑结构用钢量，同时增强外框与核心筒整体性，提高建筑结构刚度和稳定性。偏心桁架的桁架钢结构构件中心线与核心筒剪力墙中心线不在同一竖向平面内，具有结构质量大、截面厚度大、高空吊装定位难、钢混节点复杂等特点，故提出适用于超高层建筑偏心桁架的施工技术。为解决上述问题，结合北京丽泽E06项目偏心桁架施工问题，提出偏心桁架施工技术，从而解决偏心桁架在深化、吊装、定位、焊接、节点施工等环节中的技术难题。

1 工程概况

丽泽E06项目位于北京市丰台区金融商务区，总占地面积约2.5万m2，总建筑面积约15.6万m2，地下4层，地上43层，建筑高度201m。该工程西立面自12～43层以7.038°斜向收缩，核心筒受外框建筑造型影响，分别于24，35层呈阶梯状收缩，并在2处楼层分别设置2道偏心伸臂桁架，以加强核心筒和外框架的连接刚度及稳定性。

2 偏心桁架结构特点

偏心桁架位于塔楼23层西侧，桁架上下弦杆均为H型钢构件，最大截面尺寸为H900×850×100×100，斜腹杆为箱形构件，最大截面尺寸为□800×600×80×80，构件最大板厚100mm，材质为Q390C。

该桁架与核心筒剪力墙位置相对偏心，上下弦杆西侧1/10部分位于混凝土剪力墙结构内部，剪力墙内支撑桁架钢柱在本层通过变截面形式与桁架连接。偏心式伸臂桁架布置形式如图1所示。

图1 偏心式伸臂桁架平面布置

3 施工重难点分析

1)桁架安装 吊装核心筒偏心桁架时超偏心，且桁架均为超厚板，构件质量大，需合理分段施工，本项目在偏心桁架深化设计、安装定位及稳定性控制、桁架厚板焊接及节点监测分析等方面具有较大难度。

2)钢筋绑扎 偏心桁架贯穿整个核心筒，局部与核心筒剪力墙结构相互重合形成整体。因核心筒剪力墙中的钢筋排布密集，桁架钢构件与钢筋相互影响，阻碍钢筋连接，所以解决桁架与钢筋在节点处的冲突碰撞，成为桁架层顺利完成结构整体施工的关键。

3)爬模施工 核心筒结构使用爬模进行施工，偏心伸臂桁架在核心筒内安装完成后，需伸出结构一部分，以便与外框结构相连，外伸牛腿超出混凝土面800mm，导致爬模无法正常爬升。

4 施工工艺流程

桁架施工顺序以主体结构施工为基准，首先安装核心筒内桁架。核心筒内偏心桁架安装如图2所示。

图2 核心筒内偏心桁架安装

核心筒内偏心桁架安装完成后，测量放线复核尺寸。依据复核后的尺寸，深化设计调整外框桁架尺寸。核心筒外偏心桁架安装如图3所示。

图3 核心筒外偏心桁架安装

5 关键施工技术

5.1 BIM深化施工技术

项目深化设计团队运用MIDAS，Tekla，Autodesk，PKPM等软件，通过BIM技术，根据设计提供的伸臂桁架布置、截面尺寸、节点构造及有关数据和技术要求，按照相关设计规范及图集要求，完善各构件构造及节点，建立完整的桁架模型，对模型进行模拟施工，预处理施工专业交叉及复杂节点，以排查可能出现的施工问题，找出最优解决方案，进而指导钢结构和钢筋加工制作、分段分片。分段施工如图4所示。

图4 核心筒桁架分段施工

5.2 偏心桁架定位及稳定性控制技术

为保证桁架定位准确、具有可靠的稳定性，采用双夹板临时固定加辅助支撑的方式施工。在桁架操作层混凝土结构施工前设置预埋件，预埋件中心与桁架牛腿中线对齐，设置于桁架分节连接处，当混凝土强度达到设计要求后吊装桁架构件。

在桁架立柱底部设置双夹板，吊装后通过双夹板与下层钢柱连接，同时利用可调试工字钢立柱(ZC5)与预埋件焊接，上端与桁架立柱牛腿端部顶紧，利用水准仪和全站仪通过千斤顶及缆风绳调整桁架钢立柱高度、垂直度及平面位置。

矫正完钢立柱后立即焊接固定临时支撑，然后安装下弦杆。下弦杆由两侧向中间安装，即首先安装钢立柱牛腿相连部位，然后安装中间段，最后安装斜腹杆，完成上弦杆安装。核心筒内桁架安装后顺次安装外框桁架，下弦杆支撑如图5所示。

图5 下弦杆支撑

5.3 超高层厚板焊接施工技术

1)增加约束条件 对称布置4组水平向连接马板作为临时固定，在腹板内侧设置2块20mm厚连接板，以控制侧向变形及横向收缩量。

2)焊前准备 搭设脚手架操作平台，焊接防风防雨棚，清洗打磨焊缝坡口，贴紧母材加设衬垫板，按要求组对引入板、引出板，并做好焊前检查记录。

3)焊前预热 为使焊道周围热源分布均匀合理，防止母材层状撕裂和焊缝冷裂纹，焊前应进行预热。预热区域在焊缝两侧，宽度为焊接厚度2倍以上，将氧气加乙炔火焰加热至120～150℃，加热停止后用红外线测温仪测温。

4)焊接控制 采用半自动焊丝二氧化碳气体保护焊，将2条立焊缝同时对称施焊，每条焊缝各由2名焊工上下分片施焊，采取焊工轮换、焊机不停、连续作业的方式，直至整条焊缝完成焊接。

5)后热保温 焊接完毕后清理焊缝表面，同时用火焰自上向下进行后热。构件焊缝每侧加热宽度范围至少为钢板厚度的2倍，且≥200mm。后热温度达到150℃后，使用石棉布贴紧进行包裹保温，在防风防雨棚内缓慢冷却至常温，并于48h后进行无损检测。

5.4 先铰后刚节点监测技术

因结构施工过程中，核心筒内外产生不均匀沉降，为防止桁架内力过大，在核心筒内桁架与外桁架交界处的节点焊缝采用马板进行临时固定，并监测内外桁架沉降差值，待结构封顶，且连续5次观测沉降差值趋于稳定后，即可焊接焊口。焊接前，通过马板连接螺栓释放桁架内力后，可进行焊接作业。

5.5 偏心桁架层爬模施工技术

因偏心桁架牛腿伸出核心筒混凝土结构，导致爬模爬升受阻，因此设计爬模对应部位平台时，应在牛腿部位采用翻板形式进行安装。当牛腿通过架体时，可打开翻板使爬架顺利通过，待该层爬架通过牛腿后，恢复翻板仍旧形成水平防护。

翻板部位爬架水平支撑龙骨因牛腿外伸长度不同进行不同程度地切割，因此爬架设计过程中需加强设计，保证爬架整体稳定及安全。

5.6 偏心桁架钢筋深化技术

为解决偏心桁架与钢筋排布相互影响及碰撞问题，利用CAD三维绘图功能，按1∶1建立偏心桁架三维模型，同时进行三维钢筋翻样，并整合桁架模型与钢筋模型，形成偏心桁架与钢筋组合模型。

桁架四周不同类型的钢筋使用不同颜色进行标注，该模型表现梁柱节点等钢筋密集部位，调整钢筋与桁架相互冲突部位，从而便于选择钢筋与桁架科学的连接方式，同时个别部位可协同设计方优化钢筋排布。

利用三维方式直观展示桁架钢筋绑扎方案，效果良好。

6 结语

北京丽泽E06项目总结核心筒大截面偏心桁架技术难点，通过BIM软件深化、土建与钢结构深化整合、厚板焊接及节点监测等技术解决超高层偏心桁架结构施工难题，在保证各项施工步骤顺利的前提下，节约工期、提高质量，同时降低施工成本，确保安装过程的科学性和合理性。