北京丽泽平安金融中心高空大悬挑楼冠施工技术
1 工程概况
北京丽泽平安金融中心项目位于北京市丰台区丽泽商务区内, 总建筑面积152 800m2, 由主楼及裙楼组成, 其中主楼建筑高200m, 地下4层, 地上结构40层, 总用钢量1.2万t, 结构形式为矩形钢管混凝土框架柱-钢梁-钢筋混凝土核心筒结构。
塔楼楼冠主要由钢框架及北侧桁架组成, 钢框架高9.24m, 主要构件为H型柱、梁, 箱形柱、梁。楼冠桁架位于塔楼北侧, 长23.3m, 高10.25m, 由上弦杆、下弦杆和腹杆组成, 桁架一端与核心筒相连, 另一端悬挑10.7m, 下弦坐落于外框钢柱上, 如图1所示。
2 施工重难点
1) 楼冠区域构件多且截面较小, 如何保证吊装及焊接对结构的影响是本工程重点。
2) 楼冠屋顶北侧悬挑桁架长23.4m, 最大悬挑长10.7m, 200m高空大跨度悬挑桁架吊装就位及安装难度大。
图1 楼冠钢结构Fig.1 Roof steel structure
3) 楼冠桁架悬挑区域安装危险性较大, 如何做好安全防护、保证安装安全是关键。
3 楼冠钢结构安装
1) 钢框架吊装单元划分楼冠钢框架多且小, 构件长细比大, 呈对称分布, 为提高安装效率及保证安装精度, 采用散件地面拼装成小吊装单元后进行高空吊装。
根据结构形式, 将钢框架划分为4个单元, 现场在胎架上进行拼装, 形成稳定单元体系。每个吊装单元主要为小截面构件, 截面形式为HW300×300×10×15, HW200×200×8×12, HW175×175×7.5×11, HM150×150×6×9, 拼装后重约2t, 吊装单元如图2所示。
图2 钢框架拼装单元Fig.2 Steel frame assembly structure
2) 悬挑超大桁架分节楼冠悬挑桁架位于屋顶机房层和屋顶结构层间, 桁架高5.7m, 长23.3m, 悬挑距离10.7m, 单榀桁架重达10.5t, 刚接于塔楼北侧核心筒, 桁架采用现场拼装高空吊装方案。
为便于加工运输, 对桁架构件进行分段, 分节尽量避开节点, 综合考虑分节长度、牛腿长度, 便于加工运输, 如图3所示。
图3 悬挑屋顶桁架分节Fig.3 Cantilevered roof trusses segmented
3) 楼冠安装流程屋顶钢框架单元地面拼装整体吊装, 安装前需合理选择吊点, 安装时采用型钢制作的扁担, 使单元平稳起吊, 方便高空安装。桁架散件进场, 单榀拼装后吊装, 桁架底部就位后, 坐落在外框钢柱上, 考虑结构稳定性, 桁架就位后及时连接桁架与已安装立柱间的连梁, 形成稳定结构。
楼冠安装流程为:地面放线并设置拼装胎架, 拼装第1榀桁架→吊装第1榀桁架→吊装第1榀桁架与箱形立柱、外框间的连梁→依次吊装2, 3榀桁架及之间的连梁, 形成稳定结构→地面放线, 拼装屋顶钢框架单元→吊装钢框架单元→吊装单元间的连梁、拉条→吊装南侧立柱及立柱上第1根悬挑箱梁→依次吊装南侧立柱及悬挑箱梁→完成屋顶层钢结构安装。
4 立体安全防护同步施工技术
屋顶层钢结构安装主要为钢框架和屋顶桁架安装, 钢框架小单元地面拼装后高空吊装, 屋顶桁架悬挑大、高空安装难度大、焊接操作难, 为防止人员、物件坠落, 屋顶钢结构安装前, 在楼冠下层, 即40层外圈搭设外挑网, 保证施工安全。屋顶桁架安装时, 考虑桁架安装及焊接施工的可操作性及安全性, 在桁架下弦搭设脚手架操作平台, 桁架悬挑端安装定型操作平台。
4.1 外挑安全网
外挑网主要由48×3脚手架管、安全网等材料搭设, 水平夹角控制在10°～15°, 外高内低。外挑网采用双层防护网, 下方为白织水平兜网, 上层为小眼钢丝网或密目网 (安全绿网) , 悬挑长3m, 以下层钢梁为支撑, 脚手架管支撑在下层钢梁上, 撑杆间距2m, 沿外框结构布置1圈, 如图4所示。
图4 定型外挑网Fig.4 Shaped overhanging net
4.2 定型操作平台
屋顶桁架定型操作平台主要由护栏走道和操作笼组成, 以桁架弦杆为支撑, 护栏走道、操作笼在地面安装于桁架弦杆上, 与桁架同时吊装。定型操作平台主要由└50×3, └30×3、花纹板组成, 走道角钢间距300mm, 高500mm, 操作笼高1.5m, 空间可容纳1人操作。定型平台地面安装完成并经监理、安全部门验收后方可使用。悬挑定型通道及平台如图5所示。
图5 悬挑定型通道及平台Fig.5 Cantilevered finalizing channels and platforms
4.3 同步化施工操作平台
屋顶桁架安装需搭设脚手架操作平台 (见图6) , 操作架根据施工进度, 以楼冠下层40层为支撑, 在钢梁上焊接脚手架辅助安装卡环, 先起6m立杆, 第1排横杆低于桁架下弦, 待3榀桁架吊装就位、桁架下弦次梁安装完成后, 加高立杆, 搭设第2排横杆, 平台条板尽量满铺, 用铁丝与横杆绑扎牢固。
图6 操作平台Fig.6 Operating platform
1) 第1部分操作架以楼冠下层40层外框梁为支撑, 在钢梁上焊接卡环, 由于脚手架底部搭设间距1.8m的横杆, 立杆采用6m长钢管, 在桁架下弦搭设1排横杆, 铺设木条板, 作为桁架安装操作平台, 平台外围拉设拦腰杆, 外侧立杆剪刀撑采用红白相间钢管。
2) 第2部分操作架待3榀桁架就位, 及时安装桁架下弦次梁, 次梁安装完成后, 采用6m钢管加高架体, 横杆贯通桁架, 使整个平台成为整体, 提高架体稳定性, 在桁架上弦下部搭设第2排横杆, 满铺条板, 作为上弦钢梁安装、焊接操作平台。
4.4 楼冠-防护一体化同步施工流程
楼冠安装流程:以楼冠下层40层钢梁为支撑搭设第1部分脚手架平台→安装屋顶桁架单元→桁架下弦次梁安装, 增加桁架间横杆, 增加架体稳定→加高架体, 搭设桁架上弦部位横杆, 完成第2部分平台。
5 结语
超大悬挑楼冠施工通过小单元地面拼装、单元整体吊装、悬挑桁架施工时采用立体安全防护同步施工技术避免大体量支撑胎架的投入, 节省材料, 提高塔式起重机利用率, 同时节省措施、人工、机械等成本投入, 通过立体安全防护体系技术的应用, 降低安全风险, 避免高空坠物及人员坠落, 极大地保证作业人员生命安全。
[2] 孙林海, 沐助猛, 郭云龙, 等.科威科国民银行新总部大楼钢结构塔冠设计校核与安装技术[J].施工技术, 2018, 47 (15) :66-69, 119.
[3]郭应林, 陈凯, 张健康, 等.华润总部大厦超长春笋状双层网格预应力拉杆塔冠安装技术[J].施工技术, 2016, 45 (20) :53-57, 70.
[4]张希博, 邵新宇, 陈晓冬, 等.超高层塔冠钢结构施工关键技术[J].钢结构, 2016, 31 (8) :91-95, 90.
[5]李磊.上海中心大厦上部钢结构安装施工技术[J].上海建设科技, 2012 (2) :47-51.