高層鋼結構轉換層桁架施工技術應用

高榮華+楊凱

摘 要：隨著社會經濟的發展，高層或超高層建筑在全國各地不斷涌現，并向多功能化、結構復雜化發展，因而高層或超高層建筑的轉換桁架結構也趨向多樣化、節點復雜化和構件大型化，轉換桁架結構施工成為高層建筑結構施工的特點及難點。論述轉換桁架結構構件分段、構件制作、節點處理及測量定位等技術措施。

關鍵詞：高層鋼結構；轉換層；桁架施工

隨著城市的發展，對高層建筑要求有多用途，往往底層用作商場、餐館等，中間層用作寫字間，上層用作住宅或者旅館。這種布局要求在底層布置大空間，頂層布置小空間，這恰恰與結構布置的常規方式相反，為了保證結構構件傳力的合理，要在結構體系變換的樓層處設置轉換層。常見的轉換層結構形式有梁式轉換，桁架式轉換，空腹桁架式轉換，箱形轉換，板式轉換，轉換拱，組合柱等。對于高層建筑尤其是超高層建筑，由于轉換層上部樓層較多，荷載較大，近年來，高層鋼結構轉換層桁架施工技術得到了廣泛應用。

1 高層鋼結構轉換層桁架施工流程

轉換層施工前，需根據現場土建施工工序、加工工藝、構件運輸、安裝方法等要求，對桁架層進行合理的分段，出具詳細的深化圖紙、加工工藝方案、現場安裝方法。針對桁架層牛腿的復雜性，對其制作部分進行實體預拼裝和計算機模擬雙項對比驗收，檢驗構件加工精度，滿足現場要求。同時，對比驗證計算機模擬驗收的可操作性?，F場安裝采用先核心筒后外筒的施工方法。根據土建施工進度和設計要求，對構件合理的分步驟、分區域、分工序的安裝，保證施工質量。

1、預拼驗收檢驗

本工程伸臂桁架由筒外圓管柱及筒內方管柱相連接，構件連接牛腿較多，且安裝精度要求高，為控制伸臂桁架的工廠制作誤差、工藝檢驗數據等誤差，保證構件的安裝空間位置、減小現場安裝產生的積累誤差，應對首制作進行必要的工廠預拼裝。以通過實樣檢驗預拼裝各部件的制作精度，修整構件部位的界面，定出構件的實際尺寸，復核構件各類標記。

伸臂桁架首制件的實體預拼裝和電腦模擬預拼裝同時進行，如若實體拼裝和電腦模擬預拼裝的效果相同，后續伸臂桁架可不進行實體預拼裝，僅進行電腦模擬預拼裝，其所有構件均嚴格按照首制件的制作工藝及精度要求進行加工制作，以滿足設計、相關規范和現場安裝要求。同時為現場按時吊裝節省了寶貴的工期。

（1）實體臥拼裝。實體臥拼裝步驟：拼裝胎架面確定→地面基準線劃定→預拼裝胎架設置→鋼柱組裝定位→上下弦桿定位→腹板定位。實體臥拼裝完成后，檢驗定對各中心線、坡口間隙、板邊差等，與公差進行對比。

（2）計算機模擬預拼。電腦模擬坐標系以P1點為整體的坐標原點；各單根構件，建立各自的分坐標系，然后將各自端口控制點坐標的實測值輸入電腦，最后再將坐標原點重新放回P1點，把單個構件的控制點實測值換算成在整體坐標系實測坐標值并與整體坐標下的理論值進行一一對應比較，所得的公差值滿足驗收標準則合格，否則進行調整。將所得到的實際測量公差值帶入整體坐標系中，用得到的整體坐標進行計算機模擬預拼裝。經實體預拼裝和計算機模擬預拼裝對比分析后，制作精度滿足現場安裝要求，且計算機模擬預拼可對本工程復雜節點進行有效控制。

2、桁架層安裝

桁架層安裝分為核心筒和外筒桁架兩部分。當核心筒混凝土澆筑至36層時，開始插入暗埋桁架施工，在36層標高處預埋箱型柱腳埋件，同時預埋臨時加固措施用鋼埋件，核心筒36～37層暗柱安裝、測量校正完成后，立即對桁架層暗柱進行臨時加固固定，然后安裝下弦桿。下弦桿安裝完成后，爬模架爬升1層，澆筑36層混凝土，最后安裝37～38層暗柱、上弦桿和斜腹桿。53～54層桁架層的安裝類似。外框桁架層安裝施工步驟：鋼結構施工至36層時，安裝腰桁架和外伸臂桁架，先安裝角部鋼管柱，再安裝下弦桿、水平弦桿和斜腹桿，形成局部穩定單元，然后對稱地向中間擴展安裝，最后安裝樓層鋼梁。

（1）核心筒桁架施工

因核心筒鋼柱超重，牛腿最多達到10處，校正非常困難。鋼柱安裝前，對暗埋定位預埋件進行精確定位，以保證鋼柱吊裝時精確定位，后期僅進行微調處理。

（2）外筒桁架安裝順序

外筒桁架共分8個單元（單元形式共2個），安裝順序：鋼柱→腰桁架下弦桿→伸臂桁架下弦桿→上弦桿件和腹桿。安裝時按照分單元進行吊裝、校正、焊接，最后施工各單元間的連接件，保證焊縫收縮量符合施工規定。

2 高層鋼結構轉換層桁架施工質量控制

1、在施工過程中，為確保質量，鋼筋連接采用閃光對焊現場幫條焊連接，對于ф28Ⅲ級鋼筋閃光對焊，選定專人施焊，焊前利用短鋼筋頭進行多次工藝試驗，焊接質量穩定后進行正式施工。電弧焊選E5003型焊條。鋼筋撐腳按設計要求采用ф25“Z”字形Ⅲ鋼筋撐腳，@500×500mm墊塊采用30mm厚花崗巖塊@500×500mm.綁扎要求同一方向同一層的梁、板鋼筋要在同一空間高度位置，以保證梁板有效高度。

2、高空安全防護。第一，高空安全網掛設高空散件安裝時，施工下方必須采用軟性安全防護。桁架安裝前，在懸挑桁架正下方處拉設安全兜網，通過塔樓4根結構柱綁扎10mm的鋼絲繩作為安全兜網主筋繩，將安全網鋪設在主筋繩上，再通過倒鏈進行調節，達到安全防護的要求；在首層處設置警戒區，施工期間派專人看護，嚴禁人員進入。第二，大斜撐模塊式腳手架吊裝初期，首先安裝的部分為大斜撐，操作空間極其有限，且風險較大，為此設計模塊式腳手架，在地面組裝成門字形后可直接吊裝至高空已焊接完成的大斜撐上，并箍緊鋼構件。第三，桁架懸掛腳手架為保證安裝及涂裝過程有安全的操作空間，需隨桁架安裝進度，搭設懸掛于鋼構件之上的懸掛腳手架，實現封閉安全防護。

3、同步補償系統。同步補償系統由測量、控制、動力和可伸縮柱腳等組成。測量系統采集轉換桁架和上部結構標高變化信息，為控制系統運行提供依據?？刂葡到y在比較控制目標與監測信息的基礎上，做出控制決策，并發布控制指令。動力系統根據控制指令動作，補償轉換桁架下撓引起的上部結構標高變化?？缮炜s柱腳需具備伸縮功能，滿足標高補償需要。同步補償系統屬于閉環控制系統。施工前利用有限元模型預測每層框架荷載引起的轉換桁架撓度；施工中利用液壓千斤頂于每層框架吊裝完畢后實施補償，并將調整情況及結構內應力反饋至計算模型；根據實際情況調整模型，確定下一層施工完畢后各組千斤項的頂升數據。采用計算機控制系統對群組千斤頂實施同步或單獨頂升，靈活控制樓層標高及內力。

3 結束語

綜上所述，高層住宅的結構轉換層是一個住宅建筑物中不同結構形式相連結的關節點，它既是下部結構的封頂，又是上部結構的“空中基礎”，在整個建筑物結構體系中起著至關重要的連結紐帶作用。在具體的施工中，為了保證超高層建筑結構的穩定性，需要根據豎向結構以及具體的軸線形式來提升整體功能的需求。另外，從轉換桁架的結構形式上看，主要是以大跨度的轉換桁架的形式來提升空間感。這種施工形式不僅工藝比較簡單，成本相對較低，其可控性還比較強，因此，在目前我國的多數建筑工程中都得到了高效應用。

參考文獻

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