某工程位于厦门市海沧区海沧大道, 建筑整体沿海沧内湖弧形布置。建筑上部主体共20层, 整体高度92.03m, 建筑平面宽77.60m, 沿湖长度方向约272.00m, 为国内罕见超大面积单体高层建筑 (见图1) 。建筑内部结构5~17层各层中庭区域分布阶梯钢结构连廊, 跨度约25m。连接结构形式各异, 主要采用圆管柱、H型钢梁、箱型支撑, 材质均为Q345B, 连廊与主体连接均为刚接。典型连廊结构及其立面图如图2, 3所示。

大跨度钢结构施工一般采用地面拼装整体吊装工艺、高空整体提升工艺、支架平台配合高空散件原位拼装工艺、钢结构滑移施工工艺。具体工程施工应根据吊装设备、施工环境、结构设计特点等因素综合考虑, 选择技术可行、经济效益好、安全可靠的施工方法。

B座塔式起重机均为建筑外侧附着式平臂塔式起重机, 随着吊装幅度增加, 吊装能力减小。连廊钢结构整体最小重量约30.2t, 现有塔式起重机无法满足整体吊装。

连廊位于建筑中部, 且连廊底标高在19.880~70.910m位置分阶梯状不等高分布。受施工部位限制, 无法采用大型起重设备进场施工;受连廊位置分布及高度限制, 若通过支架支撑进行施工, 措施材料消耗大, 经济成本高, 且措施施工对工期影响较大, 对首层楼板荷载承受能力影响较大。

连廊结构两端均采用刚性节点受力, 连廊两侧正交方向分布H型钢梁, 结构抗弯、抗扭能力好, 利于高空散件拼装。

综上所述, 根据各项因素分析, 现场拟通过结构本身良好受力性能, 采用高空散件拼装工艺进行钢结构施工安装。

施工流程以楼层为单元先进行多层连廊底部2层安装, 后进行上部结构安装;以两侧原有结构作为附着支撑逐渐往中部合龙安装。

以KFJ-8连接钢结构为例, 根据塔式起重机工况分析 (见图4) , 此位置处5号塔式起重机最大吊重为5.9t, 钢结构分段后最重为4.1t (见图5, 表1) , 满足吊装工况要求。

片式钢框架采用塔式起重机与人工导链结合的方式进行安装。先安装钢框两侧的框架钢柱, 而后再安装钢框架构件。待钢框架周边构件安装完成后, 开始进行钢框架柱的安装。下面以钢框架KFJ-8安装为例, 其吊装流程如下 (见图6) :①安装悬挑钢梁L1, 布置缆风绳坐标调节;②安装钢柱Z1, 与钢梁连接形成稳定结构;③安装钢柱Z2, 与钢梁连接形成稳定结构;④安装钢梁L3, 下部两层钢结构连接完成;⑤安装钢柱Z3, 与钢梁连接形成稳定结构, 进行相同工艺后续楼层钢结构安装。

经分析, 中间片桁架安装时为施工最不利情况。采用MIDAS计算软件对此工况进行钢结构变形、构件应力及稳定性验算。计算结果如图7所示。钢结构安装过程中最大位移为2.6mm, 最大应力为-5.9N/mm², 稳定性分析中最大应力比为0.029。

按照GB50755—2012《钢结构工程施工规范》中4.2.7条要求, 考虑施工安装过程, 中间片桁架对端部桁架荷载组合, S=1.2D (D为自重) 。

在现场施工时, 需注意以下几点。

1) 因安装过程涉及大量悬挑结构, 为保障坐标测量满足要求, 吊装就位过程中应采用缆风绳配合手拉葫芦进行构件校正, 并加强测量监控, 以满足施工安装精度要求。

2) 水平构件安装应在H型钢梁翼缘两侧设置双夹板配合腹板高强螺栓对接连接 (见图8) 。构件翼缘板焊接前, 需提前完成两侧夹板螺栓锁紧, 减小结构自重荷载对焊接变形影响。

高空大跨度钢结构施工受工程结构特点及环境因素影响较多, 施工时应合理选择相应施工方法。本工程采用高空散件拼装工艺进行钢结构施工, 能较为方便的解决现场安装的影响问题, 经济合理, 操作简便, 施工安装速度较快。