张家港商务综合楼钢结构施工技术探讨

陈贵强

摘要：结合张家港国际商务区商务综合楼项目实例，介绍了大跨度钢结构吊装、钢管混凝土柱施工技术、针对性措施等，妥善完成吊装工程，有效控制钢管柱施工质量，取得较好的效果。

关键词：钢结构 大跨度 吊装 钢管柱

中图分类号： TU391 文献标识码： A

1 工程概况

张家港商务综合楼位于张家港国际商务区内，市港城大道以西，南二环路以南。项目地下一层，地上五层，为全钢架结构钢结构，由地下室基础开始预埋钢管柱至地上五层，钢管柱、钢梁所用的钢材为Q345B，次构件为Q235B，楼层板为压型钢板。

2 工程难点及风险

2.1楼层层高较大、不均等

项目共五层，底层8米、二层6米、三层8米、四层5米、五层

4.5米。楼层层高大、不均等，一方面形成钢结构梁柱类型繁多，需按楼层分层加工，增加制作难度；另一方面由于楼层层高较大，增加吊装难度。

2.2平面布置不规则

由于建筑方案追求外形新颖，平面布置呈六边形不规则形状，外围轴线角度不一，接头多、角度多，安装难度大，稍有偏差便无法安装到位，因此对接头及钢构件制作尺寸精度要求较高，需精益求精。

2.3大跨度梁吊装难度大

本工程为实现大空间布置，结构设计大跨度梁，三、四层楼面中部位置主梁均为大跨度钢梁，梁跨达27m，高达1.3m，吊装难度较大。

2.4钢管混凝土柱施工质量控制难度大

本工程柱为钢管混凝土柱，在张家港地区尚属首例，施工单位施工经验欠缺，钢管柱内混凝土配合比设计、混凝土浇灌方案专业性强，施工质量控制难度大，风险不易控制。

3 施工技术措施

3.1加强设计管理、严控深化设计、加工制作环节

针对本工程结构复杂、钢结构品种繁多、接头多，精度要求高、

制作难度大等特点，我们严把设计交底、深化设计环节。现场组建设计协调工作小组，由设计单位（中冶华天南京工程技术公司）结构工程师、钢结构公司（江苏长江钢业重工有限公司）工程设计人员、专业监理工程师组成。专门协调处理设计、制作加工环节的疑难问题，通过技术复核、现场检查等手段，及时有效解决现场问题，有效保障了钢结构制作顺利进行。

3.2钢结构吊装措施

①钢结构平面布置图（图片一）

本工程安装5-8轴为第一区域，1-5轴为第二区域，8-13轴为第三区域。

②总体施工顺序

根据工程实际，形成两套吊装方案。方案一，按B、C、D、E、F轴与5、6、7、8轴相交点钢管柱为中间 核心基准作为区域施工一，首先第一步由底层向顶层发展（然后向四周扩展安装区域二、区域三）。方案二，在方案一的基础上将4-9轴为一个整体节段区域。优点是增加整体施工面积，确保施工安装阶段空间结构相对稳定。缺点是5-8轴7.85米层空域中厅部分构件由于考虑起重机械在6-7轴之间行车施工要后安装，否则吊车行走不通，而且构件运输、安装顺序相对混乱。根据技术可行、经济合理的原则，我们最终选用了方案一。

③起重机械选择

工程不考虑塔吊施工（由于最大主梁较重，不能满足起重要求）。需考虑其他起重机械。而从平面图分析，纵向跨径96米，横向跨径39米，五层柱顶标高32米。如按楼层，一层层顺序吊装，就需要跨外安装，而从平面施工图得知，平面图半径最少达到19.5米，再考虑吊车让出距墙面10米，吊车回转半径就近30米幅度。50T履带吊30米回转半径只能吊有效荷载1000Kg，无法达到该工程钢构件设计起重安装要求。如选择100T履带吊作为起重机械，施工存本太大。为考虑施工存本合理，尽量合理节约，控制存本，现场选用2台50T履带吊施工，局部构件双机抬吊（图二、图三为现场吊装施工照片）。

④安全稳定措施

本工程吊装方案的优点是能采取较合理的起重机械，大幅度降低施工成本，并满足结构安装各要素的施工要求。缺点是施工阶段稳定性不足，略显薄弱，特别是18#梁断面高度为1300mm，跨度为27米，单件重量达10T多。多层钢构圆管柱施工安装阶段偏心受力，轴心尺寸稳定有受影响的可能，为此，采取如图（图片四）所示18#梁中设两道顶撑措施，即从地下室开始设置梁底支撑，增强了结构安全稳定性。

3.3钢管混凝土柱施工技术措施

①钢管柱及部件的加工制作

本工程钢管柱采用卷制钢管，按直径分800mm、600mm两种，每节钢管柱长度按2个楼层高度加上伸出楼板面1000mm设置。组对时上、下相邻两条纵缝应错开500mm以上，把钢管放在托轮架上，在钢管上划出O°、90°、180°、270°四根基准线，作为以后组装的基准线，划线时全盘考虑钢管柱及连接节点部件的位置、方向，便于现场组对及垂直度观测。

在钢管上划出钢牛腿、节点板等的位置线，把所有连接部件按标高、方位先点焊固定，复检后施焊。内衬管先焊丁字型肋板，再将衬管与钢管焊接，牛腿部位管内节点先组焊，再推入管内与钢管焊接。

②钢管柱安装

钢管柱吊装采用二点对称捆绑垂直起吊，钢丝绳绑点设于柱最上一个节点下部，起吊时注意保护节点部件，钢管柱固定牢固后方可解除吊索。第一节钢管柱安装需在根部底板上弹出钢管柱安装十字控制线，划出柱外皮控制点。钢管柱吊装前在柱顶部平分圆周位置预先栓置4条钢丝绳，钢管柱吊起调整至柱身控制线与十字控制线基本吻合后下落，调整就位并临时固定，在钢管两侧呈90°位置架设二台经纬仪，同时观测钢管柱身的二条控制母线，通过调节设置在钢丝绳中间的法兰螺栓，校正垂直度。

上节钢管安装，需按钢管上划线位置缓慢插入下节柱内衬管，角度调整用特制抱箍钳。上节柱插入内衬管时由于衬管外壁与上节钢管柱内壁局部存在磨擦，就位较困难，可在上下柱接口处设顶拉杆，一方面帮助就位，另一方面校正柱身垂直度，还可起到临时固定作用。垂直度校正好后，在钢管柱四侧焊接防变形卡板，以减小焊接变形。对接焊完成后，割除防变形卡板等临时构件，并将临时固定焊缝打磨平整。

安装钢管柱时应在两个垂直方向架设二台经纬仪，同时观测柱的两条控制母线，指挥操作人员校正钢管柱的垂直度。

垂直度观测若采用垂直度校准仪，对钢管柱安装顺序可不作要求，将垂校仪直接安装在钢管柱上，用顶拉杆调整垂直度。

现场钢管对接焊采取的是人工焊接，为防止接焊残余应变对钢管柱垂直度影响，现场采用对称分层分段焊接，设置防变形卡板限制变形等措施。

③钢管混凝土浇筑

钢管混凝土的浇灌方法有三种，即底部顶升法、高位抛落法和立式浇捣法。混凝土的输送方式有泵送和现场搅拌塔吊运输等。本工程综合考虑了成本、设备、施工经验等因素，采用了泵送高抛法浇筑混凝土。采用高位抛落法的要求混凝土必须要有较大的坍落度，混凝土需通过试验在钢管混凝土中掺入微膨胀剂和高效减水剂等，配制成补偿收缩混凝土，使之既满足施工工艺要求，又满足钢管混凝土柱对混凝土的特定要求。混凝土由管口倾入，利用自重力使混凝土密实，不用振捣，抛落高度应不小于4m，一次抛落混凝土量在0.7m3～0.9m3左右，料斗的下口尺寸应比钢管直径小100mm～200mm。该方法适用于大直径钢管柱。

本工程自密实混凝土通过试验确定采用混凝土配合比如下：

配

合

比 材料

名称 水 胶结料 砂 石 外加剂 砂率

水泥 矿粉 粉煤灰 PCA JM-Ⅲ