广州西塔为我国外框超高层扭转钢结构提供了丰富的设计和施工经验，同时伴随着各类超高层扭转建筑的涌现，施工人员对施工过程中体现出的诸多技术和施工安全问题越来越重视。钢结构安装过程中，采用合理的临时连接措施，可以大大提高施工效率，节省工期。同时可以通过临时连接措施确保自身结构安全，大大节省了缆风绳等外部安全保障措施，提高了施工效率。

 

钢筋桁架楼承板现已大量应用在超高层钢结构施工技术过程中。相对于传统木模板，钢筋桁架楼承板省去了支模，拆模的时间，同时也省去了传统钢管脚手架支撑措施。钢筋桁架楼承板实现了机械化生产，有利于钢筋排列间距均匀、混凝土保护层厚度一致，提高了楼板的施工质量。装配式钢筋桁架楼承板可显著减少现场钢筋绑扎工程量，加快施工进度，增加施工安全保证，实现文明施工。

 

一、工程概况

 

前海世茂金融中心项目为“核心筒 + 外框钢结构”结构体系，塔楼外框整体呈逆时针45旋转，外框辐射梁每层布置方式均不同，辐射梁间距不断变化，导致钢筋桁架楼承板跨度均有所不同。本文重点介绍了外框柱临时连接形式，钢筋桁架楼承板施工措施等安装技术，有效地保证了施工的工期、质量与安全要求。

 

前海世茂金融中心(见图1)位于深圳市前海深港合作区，是一幢以甲级写字楼为主的综合性大型超高层建筑，集商业，观光、会议和交易功能为一体。地下室3层，塔楼地上62层，东、北商业裙楼4层，设计建筑高度为294.3m，海拔高度300m，塔楼外框整体呈逆时针45°旋转，项目建成后将成为深圳前海地区第一高楼。

 

图1 前海世茂金融中心项目效果

 

外框钢结构由16根外框圆管柱和外框环形主梁以及辐射梁构成，根据塔楼外框整体扭转的特点，本工程外框钢柱自1层开始，整体呈逆时针方向旋转，外框钢柱最大倾斜角度近5度，楼层内每层钢梁布置方式均不同。

 

二、工程特点分析

 

1、外框柱最大倾斜角度5°，安装难度大

 

塔楼外框整体呈逆时针45°旋转，外框柱最大倾斜角度5°，控制外框柱安装精度，合理进行吊装分段，测量校正，安全防护为施工重难点。

 

2、钢筋桁架楼承板施工难度大

 

本工程塔楼采用的钢筋桁架楼承板型号为TD7-100和TD7-120，最大连续无支撑连续跨分别为4.4m和4.6m，简支无支撑最大跨度分别为3.6m和3.9m。但是塔楼外框柱最大间距为10.621m，且相邻外框柱间只存在一根次梁，这就导致钢梁跨度必然大于钢筋桁架楼承板施工阶段最大无支撑跨度值。如何控制好钢筋桁架楼承板施工质量，保障钢筋桁架楼承板施工安全为施工重难点之一。

 

3、各专业协同施工难度大

 

本工程用钢量大，结构复杂，工期紧。各工序相辅相成又相互制约，如何协调好各专业间相互配合，特别是钢筋桁架楼承板铺设完毕后，与土建单位浇筑混凝土之间的配合尤为重要。

 

4、高空作业，安全防护难度大

 

大型钢构件起重吊装安装风险大，特别是钢结构安装，高空临边作业面多，人员高空作业，危险因素多，做好安全防护为本工程重难点之一。

 

三、钢结构关键施工技术

 

1、外框柱临时连接技术

 

本工程外框钢管柱自1层开始，整体呈逆时针方向旋转，外框钢管柱最大倾斜角度近5°。由于外框柱安装时存在倾斜角度，在安装时可能会由于自重产生失稳的情况。为确保钢管柱临时连接牢靠，满足现场安全生产，故拟采用双夹板对接自平衡技术(见图2)，外框柱双夹板设计如下。

 

图2 外框柱双夹板大样

 

1)连接板，夹板材质均为Q345B，连接板厚为26mm，双夹板板厚为22mm，临时连接螺栓全部采用M20×11010.9级承压型高强度螺栓。

 

2)连接板与钢柱本体焊缝全部为一级全熔透焊缝，再加角焊缝高10mm。

 

荷载组合作用下最大位移为0.76mm。

 

荷载组合作用下梁单元应力结果－4.69MPa。

 

结论：柱构件长度13.65m，最大位移为0.76mm＜L/400满足规范要求，梁单元应力4.69MPa＜250MPa满足规范要求，安装节点性能满足要求。采用双夹板临时连接技术在确保结构安全的情况下，大大提高施工效率，简化安全保障措施。节点受力、荷载组合作用下最大位移及梁单元应力分别如图3～5所示。

 

图3 节点受力示意

图4 荷载组合下最大位移

图5 荷载组合作用下梁单元应力

 

2、钢筋桁架楼承板角钢支撑措施技术

 

角钢支撑措施优点如下。

 

1)安装与拆除时间不占用绝对工期，工期可大大减少，且支撑措施可以循环利用，大大节省资源浪费。

 

2)支撑措施不占用原有施工面积(下层楼板)，工作面可直接移交其他施工单位，有利于各工序交接以及工期衔接。

 

钢筋桁架楼承板角钢支撑(见图6)，角钢支撑模型如图7所示，位移和应力云图分别如图8，9所示。设计横向，斜向支撑，与外框辐射梁焊接固定，纵向角钢主要起到减小钢筋桁架楼承板跨度的作用，所有角钢型号为∟75×5，材质均为Q345B。角钢支撑布置间距为1500mm。

 

图6 钢筋桁架楼承板角钢支撑节点

图7 钢筋桁架楼承板角钢支撑计算模型

图8 位移云图

图9 应力云图

 

最大位移1.99mm。

 

最大应力192.6MPa。

 

结论：临时支撑位移最大所在跨长为1500mm，最大位移1.99mm＜L/400，1500/400=3.75mm，满足钢结构规范的要求。临时支撑角钢的最大应力为192.6MPa，板厚5mm＜16mm，所以192.6MPa＜f=215MPa，满足规范要求。综上所述，临时支撑满足承载力要求。

 

为严格防止钢筋桁架楼承板在施工过程中出现下挠现象，故与土建单位协调配合施工尤为重要，针对本工程特点，总结楼承板混凝土浇筑特方式如下。

 

1)混凝土出料口应设置在钢梁上方区域，严禁混凝土出料口设置在钢筋桁架楼承板的跨中区域。

 

2)在混凝土浇筑过程中，应注意随时将混凝土摊平，严禁将混凝土堆积过高，堆积高度不应超过楼板高度的两倍(130mm厚楼板，混凝土堆积高度不超过260mm；150mm厚楼板，混凝土堆积高度不超过300mm)，避免钢筋桁架楼承板上有过大的集中荷载。

 

3)混凝土振捣时，应采用平板振捣，禁止采用振捣棒振捣。

 

4)已铺设完毕，但未浇筑混凝土的钢筋桁架楼承板上，禁止堆放大型机具、杂物等，钢筋桁架楼承板上施工荷载(含堆载)不得超过0.3kN/mm2。

 

5)禁止随意切断钢筋桁架楼承板上的任何杆件。钢筋桁架楼承板上开设洞口时，洞口的位置、大小根据相关专业确定预留，在楼板混凝土浇筑完毕，达到设计强度后，方可将洞口范围内钢筋桁架楼承板割除。

 

角钢支撑在施工过程中有效地避免了楼承板下挠现象，并且无需传统钢管脚手架支撑，大大节省了措施用量，同时方便施工，有效地提高了施工效率。

 

3、外框钢柱安装精度控制技术

 

结合本工程外框钢柱的特点，由于外框柱存在角度，现场安装精度控制难度较大，在控制柱顶标高的同时，同时需要控制外框柱牛腿的安装精度，设置好外框柱测量控制点尤为重要。

 

事先在图纸上计算出柱子四角的三维坐标值(x，y，z)，在柱子吊装到位后，将全站仪架设到视野开阔的点上，在柱校正过程中，将小棱镜置于柱子顶部四角逐一测量各点，直到柱子设计坐标值与仪器所测坐标差符合规范要求。测量控制点设置如图10，11所示。

 

图10 柱顶测量控制点

图11 牛腿测量控制点

 

结语

 

1)外框柱存在倾斜角度时，做好连接措施，对施工安全保证，提高施工效率尤为重要，通过计算分析施工过程中的不安全因素，合理调整施工方案。

 

2)钢筋桁架楼承板在浇筑混凝土时下挠为该工序施工质量通病，合理做好支撑措施，通过模拟验算，可以避免相应质量、安全等问题的发生，对于跨度值较大的钢筋桁架楼承板，合理设置角钢支撑可以大大提高施工效率。

 

3)对于空间倾斜构件的安装精度控制，需在深化图设计时提前做好三维坐标控制点，可以有效减少安装误差累积，提高构件安装精度。

 

作者简介：廖伟，工程师，中建钢构有限公司