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1、1特大吨位钢梁柱地下室中间安装施工工法1 前言在我国很多大型公共建筑中，为了体现建筑的整体感与和谐美，其主入口设计往往独具特色，常呈大跨度和大高度，这样在建筑设计中常采用特大型的钢柱、钢梁构件。而这些部位若位于地下室中间区域，在构件安装施工中则会出现常规固定式塔吊根本无法吊装的情况；如果在地下室结构完成后再在顶板上用汽车吊吊装，就需对顶板进行加固，既费材又耗时。有时会出现即使采取加固措施顶板也难以满足承载要求。在我公司承建的 xxxxxx 办公大楼、xxxxxx 广场综合办公大楼、xxxxxx 大厦 5#楼工程等大型公共建筑就遇到该类施工难题，但通过项目部的集体攻关成功实施了特大吨位钢构件的安
2、装，并将成功经验进行总结编制成工法。2 工法特点2.1 主楼与地下室工程施工互不干扰，可实现流水性作业。这样避免了主楼与地下室整体施工时劳动力的过分密集，一方面可以集中劳动力进行主楼主体的施工；另一方面，主楼主体结构完成后再进行地下室结构的施工可以为主楼装修工程争取更多的时间，加快了工程的总体施工进度。2.2 钢柱、钢梁采用分段制作分节安装的办法解决了其单体重量超重不易吊装的难题，施工质量易于保证。2.3 采用单独设计的吊装平台在深基坑边进行吊装作业，保证了吊装作业施工的安全。2.4 利用地下室接高的工程桩作为吊机平台受力支承点，大大节省了吊机平台要单独进行地基加固处理的施工费用。3 适用范围
3、本工法适用于主楼设置在地下室中间位置且有大吨位钢柱、钢梁安装施工的办公大楼、体育馆、会展中心等大型公共建筑。同时也适用于地下室单层面积较大，上部主体采用型钢混凝土组合结构且分块连接的大型综合办公楼工程。4 工艺原理在靠近主楼地下室的位置设置后浇带，实现主楼与地下室分段施工，利用未开挖地下室的施工场地作为大吨位钢柱、钢梁吊装的作业平台。在地下室工程桩施工时，预先对吊机平台范围内的工程桩进行接高，局部进行补桩，以满足吊机平台基础受力的需要。为了满足场内外大吨位钢柱、钢梁运输需要以及汽车吊在起重平台上进行吊装的起重能力，钢柱、钢梁进行分段制作、分节安装，2每段重量控制在核定范围内。 （见图 4-1、
4、4-2）图 4-1 钢骨柱平面布置示意图图 4-2 钢骨柱安装立面示意图5 施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程3图 5.1 工艺流程图5.2 施工操作要点5.2.1 吊装方案分析与选择在选择吊装方案时需要从起重机的起吊能力、钢柱梁的就位位置、吊装成本、施工质量及进度上综合考虑。按照常规的施工方法，主楼地下室与主楼外地下室属于一次性开挖，底板及地下室外墙浇筑基本是在同一时间段分段施工、先后完成，按照这样的施工顺序，大吨位钢柱、梁及起重机因在地下室大开挖的情况下无法进行运输、就位及安装，即使采用最重的固定式重型塔吊也达不到起吊能力的要求。如主楼与主楼外地下室分阶段施工，以未开挖的地下室施工
5、场地作为起重机的工作平台基本上能解决以上难题。主楼外地下室待主楼上部结构完成一定高度后再进行开挖，这样既不影响总体施工进度，也给主楼门厅位置的重型钢柱梁吊装提供了工作面。5.2.2 后浇带位置确定与留置为了最大限度达到起重机起重吊力的要求，在设计允许的情况下，主楼与地下室之间的后浇带4尽量离主楼近一点，这样可使起重机的起重臂靠近安装中心线，增大起重角度，减小起重半径，从而充分发挥吊机的起重能力。后浇带施工缝位置的底板及梁预留钢筋长度为 2m，底板筋采取 100%断面绑扎连接，为钢筋锚固长度的 1.6 倍，梁筋采取直螺纹套筒连接，50%断面错位连接，这样预留长度均能满足规范要求。5.2.3 吊机
6、选择根据后浇带确定的位置所建立的吊机平台，吊机平台中心距离吊装点的水平距离在 14m 左右，第二节钢柱重量在 66.8 吨；中间钢梁重在 48 吨左右，起重机起吊末节柱的起重高度在 33m 左右，起重臂长在 41m 左右。综合考虑该工程的特点、现场的实际情况以及当地的吊机机械设备情况，选择一台 300T LMT1300 汽车吊作为本工程钢结构安装的主要设备。5.2.4 吊机平台及坑边围护设计1、吊装区域位置边坡围护设计 汽车吊的自重加上钢柱、梁的重量，在吊装区域范围内的土体受压较大。为了减少汽车吊吊装钢柱梁时因受力对原地坪的压力，从而对该位置处的边坡造成失稳影响，现采取直径为 600mm 的钻
7、孔灌注桩作为支护，桩间距为 750mm，桩顶设置宽高为 800600 的钢筋混凝土压顶梁。因钢柱基础较深，原始地坪至基坑底的深度约为 6.5m 左右,故还需在柱基四周以及两柱基之间设置水泥搅拌桩，以增加钻孔灌注桩的稳定性。同时吊装平台面标高比原土地坪标高降低 1m，以减轻土体对围护的挤压力。由于该围护梁两边为开口型，需要对该梁采取固定措施以防止围护桩及梁产生位移。现采取在钻孔灌注桩围护梁范围打一定数量的土钉锚杆以增强围护的稳定性。2、吊装区域外围护设计 采用双头水泥搅拌桩的形式接至两侧的原支护结构处。3、吊机平台设计根据实际构件的重量、平台围护设计以及确定的吊机型号，吊机平台需要满足吊机吊装时
8、地基承载力的要求以及吊机的工作面尺寸要求。如直接利用原地坪上做吊机平台，原土地基的承载力根本满足不了大吨位构件及吊机起吊时的荷载，会对基坑围护造成破坏。故需对吊机平台进行桩基设计，以满足吊机平台的承载力。根据地下室的桩位图进行分析，吊机平台如利用设计的灌注桩进行接高，能较好的解决以上问题。根据平台位置下桩的位置及数量，以及平台的均匀受力要求，需补桩 1 枚，以满足平台的受力要求。根据已定的桩基方案及荷载要求，塔机平台设计成梁板形式，板厚为 250mm，配双层双向514200，板中设置主次连系梁能满足设计要求。 （详见图 5.2.4）图 5.2.4 吊机平台及围护设计平面图5.2.5 安装前准备
9、工作在安装前除了进行方案设计外，钢柱、钢梁应按照确定的分节拼装设计方案进行预加工。现场除做好主楼地下室的开挖及垫层施工外，钢柱基脚的混凝土也应在吊装前浇筑完毕，混凝土强度应达到 70%以上。场内施工道路及材料堆放场地应根据大型运输汽车从工地入口至吊机平台的运输路线及转弯半径进行单独设计与施工，以满足装载需要。安装前划出柱底板与柱基底中心的十字中心线和柱身互成 90 度方向上的中心线，并做好标识。在柱底板采用垫铁控制标高，安装柱子前制作好不同厚度的平、斜垫，在基础面上垫板位置处将混凝土凿平以便能水平放置平垫铁及调高、调低斜垫铁。垫铁面用水准仪测出标高，将基底调至设计标高，柱基底标高误差控制在-8
10、.0mm+5.0mm 内。5.2.6 首节柱安装柱的吊装采用四点吊装，在制作现场，可根据安装条件在柱身上焊接吊装用的吊耳。由于首节柱重约 53.6 吨，长 13.2 米，采用 300T 吊机吊装就位。吊装时，采用单机旋转吊装，吊车站位离基底中心 9m，起吊高度为 20m,吊车主臂为 25.4m，起吊重量 81T，满足吊装要求。起吊后使吊机转臂转至基底，当柱脚接近基底时，刹住吊车，使柱底板中心线对准柱基底中心线，将柱子放到底，复6查对线，将柱吊起放入至设计标高，底板用平垫、斜垫塞实，套上地脚螺母，且将其拧紧固定住柱子，然后再用四根缆风绳加强固定。 （详见图 5.2.6-1、5.2.6-2）图 5
11、.2.6-1 吊装平面示意图图 5.2.6-2 缆风绳固定示意图5.2.7 末节柱安装71、在吊装前，应完成首节柱范围内的主楼结构层，并应回填完吊机平台一侧的基坑土方，并搭设好操作脚手架。脚手架整体高度不超过 18m，单侧脚手架宽度不超过 2.5m。该脚手架离首节柱周圈距离为 500mm，并在首节柱下方 1.5m 处搭设操作平台，以方便操作。2、末节柱重约 66.8T，高约 15.1 米，选用 300T 吊机单机旋转进行吊装作业，具体吊装方法同首节柱。吊车站位离首节柱中心为 8m，起吊高度为 33m，超过搭设脚手架的高度，吊车主臂为40.9m，起吊重量为 68T 满足吊装要求。使 300T 吊
12、机起吊后，穿过脚手架，徐徐下钩，直至对口位置，刹住吊车，将对口位置进行焊接或用高强螺栓连接加以固定。3、垂直度控制。利用吊装前在柱身上做出轴线标记，在相互垂直的两个轴线方向各设立一台经纬仪，经纬仪距柱的距离约 1.5H（标高） ，然后用千斤顶和撬扛调节柱身垂直度，垂直度允许偏差为 h/1000，且不大于 10mm，校正完毕后用四根缆风绳进行固定。 （详见图 5.2.7）图 5.2.7 两柱节点示意图5.2.8 钢梁安装在吊装前，末节柱以下即钢梁梁底以下的钢骨柱混凝土及部分主体结构要施工完毕，以便钢梁就位支撑，并且在梁底标高下 1m 处搭设单侧宽度不大于 2.5m 的操作脚手架，以方便操作。钢梁
13、重约 48T，长约 15.3m，吊装时采用 300T 吊机两点吊装，吊车站位离柱中心约 12m，起吊高度 20m，超过搭设脚手架的高度，吊车主臂 35.7m，起吊重量为 58T，满足吊装要求。使 300T 吊机起吊至高度后，缓慢转杆，徐徐下钩，直至将钢梁平稳地放置在柱顶，刹住吊车，将钢梁连接位置用电焊加以固定，并与预先在混凝土柱顶埋设好的钢板与梁进行焊接连接，使其稳固。待钢梁安装完毕后，该钢梁标高结构层同钢梁一起进行支模施工。85.3 劳动力组织表 5.3 劳动力组织情况表序号工种人数任务备注1指挥2吊装过程中进行指挥作业2起重司机1汽车吊起重操作3电焊工4钢柱梁对接4起重工8钢构件起重安装5
14、放线工3对钢构件进行定位控制6测量员3进行垂直度及标高控制6 材料与设备6.1 材料主要材料为型钢、螺栓、锚栓及栓钉，所有进厂材料均附有生产厂家的材质证明书。6.1.1 型钢采用 4060 厚钢板焊接而成，其抗拉强度、伸长率、屈服点、冷弯试验、冲击韧性合格以及硫、磷、碳量符合使用要求。其抗拉、抗压、抗弯强度设计值fa为 200N/mm2,抗剪强度设计值fav为 115 N/mm2,强度标准值fa为 215 N/mm2，强度极限值为fau为 375 N/mm2。6.1.2 栓钉直径一般为 19,长度不宜小于 4 倍栓钉直径，间距不宜小于 6 倍栓钉直径，且不宜大于 200mm，采用 Q235，屈
15、服强度240 N/mm2，抗拉强度400 N/mm2。6.1.3 锚栓采用现行国家标准碳素结构钢GB700 规定的 Q235 钢，高强度螺栓应符合现行标准钢结构高强度大六角头螺栓、大六角螺母，垫圈与技术条件GB/T12281231 的规定。6.2 机具设备表 6.2 机具设备表序号机具设备名称规格型号单位数量用途1汽车吊LTM13600台1钢柱、梁吊装2经纬仪TDJ2台2垂直度校正3水平仪S3台1水平度校正4校正器具/套4钢柱校正5交流焊机HB330台4型钢间焊接96钢卷尺5m/50m把4轴线校正7撬棍1000mm只4定位校正8手锤2kg只4临时楔块固定9磁力线锥60mm只4垂直度校正10对讲
16、机MOTOROLA台6吊装指挥11螺旋千斤顶/台4钢柱校正7 质量控制7.1 型钢的制作必须采用机械加工，型钢的切割、焊接、运输、吊装、应符合现行国家标准钢结构工程施工及验收规范GB50205 和现行国家标准建筑钢结构焊接技术规程JGJ81 的规定。7.2 结构用钢应有质量证明书，质量应符合现行国家标准碳素结构钢GB700、 高强度低合金结构钢GB/T1591 的规定。7.3 型钢拼接前应将构件焊接面的油、锈清除。承担焊接工作的焊工，应按现行行业建筑钢结构焊接规程JGJ81 规定，持证上岗。7.4 型钢的安装应严格按图纸规定的轴线方向和位置定位，受力和孔位应正确；吊装过程中应使用经纬仪严格校准垂直度，并及时定位。安装的垂直度、现场吊装误差范围应符合现行国家标准钢结构工程施工及验收规范GB50205 的规定。7.5 施工中应确保现场型钢柱拼接和梁柱节点连接的焊接质量，其焊缝质量应满足一级焊缝质量等级要求。7.6 对一般部位的焊接，应进行外观质量检查，并应达到二级焊缝质量等级要求。7.7 工字形和十字形型钢柱
