某高层建筑屋顶薄壁钢结构安装技术探析

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1、某高层建筑屋顶薄壁钢结构安装技术探析　　摘要：本文以某工程为例，阐述对钢结构安装工艺、临时支撑体系、施工阶段结构以及塔吊拆除工艺的研究，总结施工过程得到的经验，最终本工程是圆满完工。关键词：高层建筑；薄壁钢结构；支撑；安装中图分类号：TU39文献标识码：A1工程概况本工程建筑主楼结构176.23m，加上39m的薄壁钢管构成空间屋顶钢结构，屋顶结构外边线距地面205.23m。钢结构屋顶用的钢管结构中，面积最大的300mm*18mm，最小的60mm*9mm。钢管间用相关焊接，整个钢结构总重426000千克。整个建筑结构形状为“三脚凳”形，3个支脚均为倒锥形，整个结构靠11根铸钢件支撑

2、。工程特点和难点为：（1）吊装问题。屋顶管桁架内部在屋顶结构设计方案发生改变后无法满足吊装要求。（2）风荷载影响。主楼结构高176.23m，屋顶钢结构高达39m，高空风荷载影响严重。（3）吊装测量要求高。钢结构屋顶吊装封闭前是不稳定的，且同一个节点有数根杆件，因此吊装测量需要十分注意。（4）施工阶段结构稳定至关重要。由于屋顶结构高度高417m，且屋顶结构四周无结构依靠，在屋顶结构吊装封闭前都是铰接连接，整个结构不稳定，加重施工难度。（5）脚手架搭设难度高。2钢结构安装工艺研究2.1确定方案和技术路线本案例最后施工方案是：采用钢管桁架构成“三脚凳”形的空间结构。最后决定的设计方案中

3、采用的屋顶结构构件为薄壁钢管，但是，由于结构的复杂性和安全性，结构构件的面积都不大，最大的约1350～1400m2，因此需要刚管杆件很多，最多达两千多根。屋顶钢结构用钢管相贯连接，因此很多钢管是连接相交在一点，最多时13根杆件交汇在一点。如果现场安装存在很大困难，经过研究决定在先在工厂进行预拼。考虑到整体提升存在较大问题，因此用分块吊装施工。建模后通过和设计方沟通协调，本工程施工技术路线是：用分块吊装法由K5/50B塔吊完成3个支脚和支脚间联系桁架，使结构封闭后再在结构上装QM18、QW6屋面吊，拆除K5/50B塔吊后，剩余钢管构件散件吊装（见图1）。分块吊装即按设计方案将屋顶钢

4、结构分成若干块进行预制和拼装，然后进行吊装。分块吊装和散件吊装相比有一定优点：一、减少高空作业量，提高校正精度，同时相对安全；二、减少脚手架的搭设，减小对屋面荷载影响。分块吊装时须用脚手架进行稳定，分块吊装过程钢结构和脚手架交替上升，互为依靠，脚手架相对于散件吊装更简化，需要脚手架更少。2.2测量7屋顶需要杆件很多，纵横交错空间内很难有位置放置测量仪式，由于脚手架阻挡，在屋顶结构底部也不是架设测量仪器的好位置，无法直观进行刚测定位。有人提出将测量仪器设在脚手架上，但工人走动和吊装构件时会因震动影响测量。若跟普通工地一样用经纬仪和垂准仪无法满足钢构件安装校准要求，建模计算结果显示，

5、此项目所在地风速较大，施工中整个构件最大弹性将达57mm，工程施工中对构件定位至关重要。经勘测现场数据，施工方决定测量所有控制点和周线，修正后在大屋面上建控制网，将结构中所有横向构件投影到屋面，和相关控制轴线进项测放。分块吊装时要保证11根竖向主弦杆垂直度和标高偏差在控制要求内。底部空间与控制线偏差通过控制网设定来控制；通过设在核心筒内塔的专用测量台及参照11根向主弦杆与控制轴线间绝对偏差关系来控制上部结构构件与11根竖向主弦杆间相对偏差值。经设计方案不断优化，本工程最终吊装偏差位移控制在5mm内。3临时支撑体系研究据测量计算结果，初步审计脚手架规模：根据脚手架高度高过结构主体原

6、则，脚手架设计高度40m，脚手通道4道；12m高四管立竿底部、18m高双管立竿中部以及12m高上部。7本工程风荷载参数设置是根据本工程有关数据和要求且通过MIDAS软件进行建模计算，规模按50年一遇标准设计。通过以上计算结果，经专家论证确认，对脚手架设计方案进行优化，结果是：脚手架改为39m；15m高四管立竿底部、7m高双管立竿中部及19m高上部（见图3）。根据优化后脚手架搭设方案，再次进行MIDAS结构计算。计算结果符合设计受力要求（最大轴力33.8kN、最大位移36.1mm）。优化不是最终实施结果，因为施工过程中，我们根据遇到具体情况又进行优化，且根据优化情况计算，在建模计算

7、基础上减少相应部位脚手架。4施工阶段结构分析屋顶钢结构从3个支脚（标高+184.65m）到第1道相互连通水平桁架（标高+218.7m）间距34m，且支架间缺少稳固支撑，自身刚度不够支撑整体对支架产生的变形。钢结构屋顶底部是铰接形式，造成屋顶结构稳定得不到保证。因此屋顶钢结构吊装前要通过结构建模，分析每一施工状态的结构体系，满足结构分块吊装施工可行性。7抗风荷载结构建模结果分析，单脚手架固定作用和屋顶钢结构自身的相互依靠作用是不够的，须增加抗风支撑。但是39m的钢结构屋顶只有12m