一、工程概況
南京紫峰大廈鋼結(jié)構(gòu)工程與鼓樓大廈相鄰，位于南京市鼓樓廣場(chǎng)西北角，東至中央路，西至北京西路，南接中山北路，是集酒店、辦公于一體的超五星級(jí)建筑，總建筑面積261075m2，主樓地下4層，地上70層，標(biāo)高+381.0m，屋頂天線桅桿頂標(biāo)高+450m。樓層標(biāo)準(zhǔn)層高4.2m和3.8 m，局部非標(biāo)準(zhǔn)層高6m和7m，桁架層和設(shè)備層高8.4m。整個(gè)主樓結(jié)構(gòu)體系采用鋼框架—鋼筋砼核心筒結(jié)構(gòu)。外圍鋼框架與鋼筋砼核心筒通過(guò)在10F~11F、35F~36F、60F~61F三道伸臂桁架和帶狀桁架與巨型核心筒連在一起，形成三道抗側(cè)力結(jié)構(gòu)。 鋼結(jié)構(gòu)總噸位約12000t。
二、工程特點(diǎn)和難點(diǎn)
2.1.工程特點(diǎn)
（1）結(jié)構(gòu)超高、體量大
整個(gè)工程鋼結(jié)構(gòu)重量達(dá)1.2萬(wàn)噸，結(jié)構(gòu)高度450m，俗話說(shuō)：“高一分，險(xiǎn)三分”， 結(jié)構(gòu)的超高給鋼結(jié)構(gòu)施工帶來(lái)巨大風(fēng)險(xiǎn)因素。
（2）安裝精度高、影響因素多
超高層結(jié)構(gòu)安裝精度要求高，在施工過(guò)程中除了測(cè)量、焊接等影響安裝精度的因素外，隨著結(jié)構(gòu)高度的升高，在季度溫差、晝夜溫差及因日照引起的結(jié)構(gòu)溫差作用下使結(jié)構(gòu)的變形控制難度大增。而外圍鋼框架與砼核心筒之間由于不同材質(zhì)產(chǎn)生的微小豎向變形差異，對(duì)伸臂桁架受力有較大的影響，在施工過(guò)程中不可忽視。
（3）工程組織協(xié)調(diào)復(fù)雜、裙房提前營(yíng)業(yè)
為滿足工程總體施工進(jìn)度、內(nèi)外結(jié)構(gòu)的整體剛度、大型塔吊對(duì)永久結(jié)構(gòu)的受力要求，砼核心筒、外圍鋼框架以及樓層混凝土須同鋼結(jié)構(gòu)的吊裝順序同步施工，并保持適當(dāng)?shù)牟骄?。鋼結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中穿插土建、設(shè)備安裝、幕墻等多家施工單位，工程的總體協(xié)調(diào)管理復(fù)雜。業(yè)主要求裙房提前營(yíng)業(yè)，裙房結(jié)構(gòu)施工本身雖不屬施工難點(diǎn)，但涉及在主樓施工的同時(shí)，如何統(tǒng)籌兼顧，提前施工完成又是本工程的一大特點(diǎn)。
2.2.工程難點(diǎn)
（1）工期緊、工作量大
為了確保總工期的順利實(shí)現(xiàn)，鋼結(jié)構(gòu)施工的工期安排僅為18個(gè)月，鋼結(jié)構(gòu)總重量約1.2萬(wàn)噸，且高達(dá)450m，涉及70多個(gè)樓層，結(jié)構(gòu)數(shù)量多、重量重，又包括了三道桁架層。
（2）現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地狹小、環(huán)境保護(hù)要求高
由于本工程地處鬧市中心，場(chǎng)地狹小，地下連續(xù)墻距離地鐵隧道圍護(hù)最大距離為10m，最小僅為8m，且工地現(xiàn)場(chǎng)多為辦公室，其對(duì)鋼結(jié)構(gòu)施工的配套管理和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境保護(hù)提出了更高的要求。
（3）結(jié)構(gòu)重、施工精度高
本工程鋼構(gòu)件重，形式多樣，如何合理劃分吊裝單元，充分利用起重設(shè)備的性能，盡量減少高空散裝和高空焊接，提高安裝工效。三道桁架層結(jié)構(gòu)體量大，最長(zhǎng)的一榀為53m，最重的一榀桁架為240t，而且伸臂桁架的節(jié)點(diǎn)形式采用全高強(qiáng)螺栓連接，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)安裝精度提出更高的要求。
（4）超高空作業(yè)的安全操作設(shè)施
由于本工程結(jié)構(gòu)超高，如何設(shè)計(jì)合理的安全操作設(shè)施，包括垂直登高、水平通道、作業(yè)平臺(tái)和防墜隔離措施等是安全施工的前提和基本保證。尤其是天線桅桿安裝階段必須設(shè)計(jì)一套安全、可行、便利施工的安全操作設(shè)施。安全操作設(shè)施在保證安全可靠的同時(shí)，尚須兼顧周轉(zhuǎn)便利、校正焊接等設(shè)備的擱置，超高空作業(yè)安全操作設(shè)施需改善施工人員心理狀態(tài)視覺(jué)屏障和防風(fēng)防雨等。
（5）焊接工藝要求高
由于本工程屬于超高層鋼結(jié)構(gòu)，存在大量的柱與柱對(duì)接、柱與梁對(duì)接節(jié)點(diǎn)。鋼材板厚最大達(dá)100mm，材質(zhì)為A572，厚板等強(qiáng)對(duì)接焊，焊接要求高，焊接工作量大，焊接操作條件差。在焊接過(guò)程中選擇合理的焊接手段、工藝參數(shù)和焊接工程的組織至關(guān)重要，事關(guān)結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量和進(jìn)度。而合理的焊接順序?qū)Y(jié)構(gòu)變形的控制亦不容忽視。
三、針對(duì)性技術(shù)措施
（1）工期緊、多臺(tái)塔吊布置
為了確保施工總工期，經(jīng)過(guò)多方案比較，主樓選擇兩臺(tái)600t·m的重型塔吊，作為施工的主要機(jī)械，減少構(gòu)件分段，覆蓋范圍廣，從而提高工效。同時(shí)，能兼顧其他專業(yè)的需求，尤其是對(duì)設(shè)備安裝、土建等各專業(yè)提供支持。
（2）裙房提前營(yíng)業(yè)、多點(diǎn)多線作業(yè)
裙房面積較大，為貫徹業(yè)主意圖，保證裙房提早營(yíng)業(yè)，多點(diǎn)多線作業(yè)是必須的，為此擬投入多臺(tái)施工機(jī)械作為裙房鋼結(jié)構(gòu)的安裝，同時(shí)主樓的兩臺(tái)M440D塔吊兼顧裙房統(tǒng)籌施工。
（3）安裝精度高、高精度的測(cè)量校正和定位
鑒于本工程鋼結(jié)構(gòu)形式特殊，安裝精度要求高，尤其是桁架層安裝精度，宜選擇合理和可靠的高精度測(cè)量技術(shù)，包括基準(zhǔn)控制網(wǎng)的設(shè)置、測(cè)量?jī)x器的選用、測(cè)點(diǎn)布置、數(shù)據(jù)傳遞和多系統(tǒng)校核等。鋼結(jié)構(gòu)安裝過(guò)程中，桁架層的安裝精度提高一倍，以保證高強(qiáng)螺栓的穿孔率。
四、總體施工技術(shù)路線
根據(jù)本鋼結(jié)構(gòu)工程平立面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的特點(diǎn)，綜合現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境、工期要求、資源配置，制定本工程鋼結(jié)構(gòu)安裝總體技術(shù)路線：兩臺(tái)大型內(nèi)爬式塔吊覆蓋主樓全范圍流水搭接施工；中型塔吊、履帶吊、汽車吊與大噸位塔吊共同協(xié)作進(jìn)行裙房和中庭施工。即鋼結(jié)構(gòu)制作廠加工的鋼構(gòu)件按照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際吊裝計(jì)劃分批運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，然后根據(jù)設(shè)計(jì)要求流水搭接依次施工。主樓結(jié)構(gòu)部分屬超高層建筑結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了采用內(nèi)爬式塔吊施工的便利和快速。采用兩臺(tái)澳大利亞FAVCO 產(chǎn)M440D（600t·m）塔吊作為主樓鋼結(jié)構(gòu)施工的主要機(jī)械，兩臺(tái)M440D塔吊以主樓鋼結(jié)構(gòu)施工為主，兼顧鋼筋砼、裙房和中庭鋼結(jié)構(gòu)施工，裙房和中庭鋼結(jié)構(gòu)施工配一臺(tái)ST70/27塔吊、一臺(tái)80t履帶吊和一臺(tái)50t履帶吊進(jìn)行輔助安裝。
五、施工總平面布置
5.1.施工設(shè)備的選擇和布置原則
根據(jù)本工程總體施工技術(shù)路線，主樓選擇兩臺(tái)M4400D內(nèi)爬塔吊進(jìn)行結(jié)構(gòu)安裝，裙房和中庭選擇一臺(tái)ST70/27塔吊、一臺(tái)80t履帶吊和一臺(tái)50t履帶吊進(jìn)行結(jié)構(gòu)安裝。主樓標(biāo)準(zhǔn)層高4.2m和3.8m，每三層爬升一次，爬距分別為12.6m和11.4m，共計(jì)爬升26次。主樓內(nèi)爬塔吊的布置原則：
☆ 滿足自身爬升和支附條件；
☆ 與土建提升鋼模板系統(tǒng)相互獨(dú)立并協(xié)調(diào)一致；
☆ 塔吊回轉(zhuǎn)平臺(tái)之間有一定的安全距離；
☆ 鋼結(jié)構(gòu)吊裝覆蓋面滿足主樓鋼結(jié)構(gòu)吊裝要求；
5.2.施工總平面布置
根據(jù)本工程鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際環(huán)境，依據(jù)不同的施工階段配置不等的施工機(jī)械并采取相應(yīng)的支承形式。
5.2.1.主樓地下結(jié)構(gòu)施工階段
主樓地下鋼結(jié)構(gòu)主要包括地腳螺栓、核心筒內(nèi)勁性柱和外圍勁性柱，鋼柱每二層為一節(jié)，構(gòu)件長(zhǎng)度12m，最大構(gòu)件重量12t，采用一臺(tái)布置于核心筒內(nèi)的固定式M440D塔吊（600t·m）進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)安裝。
2）主樓地上結(jié)構(gòu)施工階段
主樓地上框架結(jié)構(gòu)主要包括外圍鋼框架、三道伸臂桁架和帶狀桁架，外圍框架柱每三層為一節(jié)，分段構(gòu)件最長(zhǎng)12.6m和11.4m，最大構(gòu)件重量12t。桁架層高空原位拼裝，分段重量控制在14.7t以內(nèi)。主樓地上框架結(jié)構(gòu)采用布置于核心筒內(nèi)的兩臺(tái)內(nèi)爬式M440D塔吊（600t·m）進(jìn)行安裝。其中1臺(tái)M440D塔吊支承方式由固定式轉(zhuǎn)化為內(nèi)爬式，砼核心筒截面至35F~36F桁架層后開(kāi)始單向收縮變化，核心筒TG軸剪力墻消失，達(dá)到36F高度后，另一臺(tái)M440D塔吊布置于核心筒外，支承方式由內(nèi)爬式轉(zhuǎn)化為外掛內(nèi)爬式，兩臺(tái)塔吊布置位置不變。
（3）天線桅桿施工階段
屋頂天線桅桿包括橢圓形鋼框架層、主天線、副天線，最大構(gòu)件重量控制在12t以內(nèi)，采用一臺(tái)附著自升式M440D塔吊進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)安裝；
（4）裙房鋼結(jié)構(gòu)施工階段
裙房鋼結(jié)構(gòu)主要包括裙房、中庭、宴會(huì)廳框架梁柱結(jié)構(gòu)，采用布置于主樓內(nèi)兩臺(tái)M440D塔吊、一臺(tái)ST70/27塔吊、一臺(tái)80t履帶吊和一臺(tái)50t履帶吊分區(qū)域進(jìn)行結(jié)構(gòu)安裝。
六、鋼結(jié)構(gòu)安裝工藝
6.1.鋼框架安裝工藝
外圍框架鋼結(jié)構(gòu)主要包括外圍勁性柱、框架鋼梁、核心筒內(nèi)勁性柱。鋼框架標(biāo)準(zhǔn)層高4.2m和3.8m，外圍框架柱以每三層為一節(jié)，長(zhǎng)度12.6m和11.4m，最大構(gòu)件重量控制在12t之內(nèi)。外圍鋼框架安裝順序應(yīng)充分考慮在安裝過(guò)程中結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）的穩(wěn)定，盡快形成單元?jiǎng)偠?，確保施工階段的及時(shí)定位和不同氣候或環(huán)境條件下的結(jié)構(gòu)安全。同時(shí)應(yīng)兼顧焊接順序，合理安排吊裝和焊接的搭接施工。
外圍鋼框架安裝采用節(jié)間綜合安裝法，即在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)鋼框架中，先選擇一個(gè)節(jié)間作為標(biāo)準(zhǔn)間。安裝4根鋼柱后立即安裝框架梁、次梁等，由下而上逐間構(gòu)成空間標(biāo)準(zhǔn)間，并進(jìn)行校正和固定。然后以此標(biāo)準(zhǔn)間為依靠，按規(guī)定方向進(jìn)行安裝，逐步擴(kuò)大框架，每立2根鋼柱，就安裝1個(gè)節(jié)間，直至該施工層完成。鋼構(gòu)件隨吊隨運(yùn)，由于現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地十分狹小，鋼構(gòu)件堆場(chǎng)只能預(yù)留一天的余量，因此每天必須提前三天提出供貨清單，當(dāng)天安裝完畢。
鋼框架和土建混凝土同時(shí)流水搭接施工，并保持一定的步距。土建砼核心筒先行，核心筒施工領(lǐng)先外圍鋼框架6層，壓型板和栓釘施工滯后鋼框架3層。
6.2.桁架層安裝工藝
6.2.1.桁架層體系
桁架層分布于F10~F11、F35~F36、F60~F61層，包括伸臂桁架和帶狀桁架，桁架層高8.4m。伸臂桁架主要包括筒內(nèi)勁性伸臂桁架、筒外外挑伸臂桁架和外圍框架柱，連接節(jié)點(diǎn)形式均采用高強(qiáng)螺栓連接，單榀重量約750t，最大構(gòu)件重量14.7t，外圍框架柱最大構(gòu)件重量21.6t。帶狀桁架連接節(jié)點(diǎn)采用翼緣板焊接腹板高強(qiáng)螺栓連接的組合形式，單榀重量約200噸，最大構(gòu)件重量10t。
6.2.2.桁架層的安裝
（1）桁架層安裝流程
核心筒內(nèi)勁性伸臂桁架安裝→外圍組合框架柱安裝→筒外外挑伸臂桁架安裝→帶狀桁架安裝。
在筒內(nèi)勁性伸臂桁架安裝之前，在核芯筒剪力墻內(nèi)安裝臨時(shí)支撐，作為桁架的臨時(shí)擱置點(diǎn)。由于筒內(nèi)已有鋼平臺(tái)格構(gòu)柱存在，因此不再考慮另外設(shè)置臨時(shí)支撐，而是利用鋼平臺(tái)的格構(gòu)柱作為桁架的臨時(shí)擱置點(diǎn)。
筒內(nèi)單榀勁性伸臂桁架按下弦（單件）à斜腹桿（單件）、豎向構(gòu)件à上弦（單件）的順序安裝，單件構(gòu)件采用M440D塔吊單機(jī)安裝。
單榀伸臂桁架安裝時(shí)，在豎向桿件安裝好以后要立即撐好臨時(shí)穩(wěn)定斜撐和豎向桿件的水平連接桿，在斜腹桿安裝之前要設(shè)置臨時(shí)穩(wěn)定桿件。相鄰兩榀桁架安裝就位后在桁架上弦桿間安裝水平剪刀支撐。高強(qiáng)螺栓終固過(guò)程中，用水準(zhǔn)儀和經(jīng)緯儀進(jìn)行標(biāo)高和軸線監(jiān)測(cè)，發(fā)生偏差及時(shí)校正。勁性伸臂桁架按照設(shè)計(jì)連接終固后立即提交監(jiān)理驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后進(jìn)行混凝土澆筑。
外圍組合柱從大底板延續(xù)上來(lái)，隨同外圍鋼框架結(jié)構(gòu)一起向上進(jìn)行安裝。由于桁架層外圍組合柱需同時(shí)與伸臂桁架和帶狀桁架相連，因此對(duì)桁架層的外圍組合柱安裝精度要求更高，為了控制桁架層安裝精度，在進(jìn)行桁架層安裝前提前兩節(jié)進(jìn)行標(biāo)高、軸線和垂直度的調(diào)整，使鋼柱安裝精度控制在1/2000的高精度范圍內(nèi)。
筒外外挑伸臂桁架用于連接核芯筒內(nèi)勁性伸臂桁架和外圍組合框架柱，是整個(gè)桁架鋼結(jié)構(gòu)安裝的關(guān)鍵工藝。該部分結(jié)構(gòu)安裝精度要求高、難度大，考慮到砼核心筒和外圍鋼框架結(jié)構(gòu)由于兩種材料壓縮量的不同而引起的豎向變形差異，外挑伸臂桁架節(jié)點(diǎn)形式采用φ39大六角高強(qiáng)螺栓群與φ150銷軸進(jìn)行可靠連接，安裝間隙僅為2mm，伸臂桁架構(gòu)件出廠前都必須進(jìn)行預(yù)拼裝，經(jīng)由業(yè)主、監(jiān)理、總包組成的質(zhì)量驗(yàn)收組檢查合格后，方可交付現(xiàn)場(chǎng)安裝。筒外外挑伸臂桁架采用組合節(jié)點(diǎn)形式，使之能夠產(chǎn)生微小轉(zhuǎn)動(dòng)而減少由于豎向變形差異引起的附加應(yīng)力。因此筒外外挑伸臂桁架必須考慮二次終固，即10F~11F外挑伸臂桁架終固待35F~36F桁架層初安裝完后進(jìn)行。
帶狀桁架按下弦桿à斜腹桿、豎向構(gòu)件à上弦桿的順序進(jìn)行安裝，整個(gè)桁架層安裝完成后進(jìn)行帶狀桁架焊接，帶狀桁架焊接順序原則為：從中間向兩邊，逐步擴(kuò)展；事先估算，作好局部預(yù)變形；相鄰柱，錯(cuò)開(kāi)施焊。
6.3.天線桅桿安裝工藝
6.3.1.天線桅桿體系
天線桅桿結(jié)構(gòu)主要包括橢圓形鋼框架和主副天線。鋼材材質(zhì)為Q345C，主天線鋼管直徑φ2700變化至φ800，壁厚由50mm變化至20mm，副天線鋼管直徑φ600，壁厚20mm。天線桅桿從標(biāo)高+305.33m起始，頂標(biāo)高為+450m，天線桅桿高度144.67m。構(gòu)件分段最大重量控制12t以內(nèi)。
6.3.2.天線桅桿安裝
屋頂天線桅桿采用一臺(tái)附著自升M440D塔吊進(jìn)行結(jié)構(gòu)安裝。M440D塔吊底部支承在F63層的擱置鋼梁上，上部附著H型剪力墻。
關(guān)鍵工序控制要求：
（1）測(cè)量校正
A. 外壁定位線：在每段桅桿上、下端作2根通過(guò)圓心的垂直相交線，把垂直相交線兩端的4個(gè)點(diǎn)定位在每段桅桿的外壁上，作好樣眼標(biāo)記。再用角尺劃出定位線，并做好醒目三角標(biāo)識(shí)。
B. 標(biāo)高、位移控制：每段鋼桅桿安裝時(shí)，必須按照定位標(biāo)識(shí)，對(duì)桅桿作初次位移校正，然后按照設(shè)計(jì)標(biāo)高，調(diào)整桅桿上、下段的間隙，將間隙控制在6毫米左右，最后利用臨時(shí)安裝板在完成桅桿位移終調(diào)。桅桿位移終調(diào)時(shí)，要求上、下4根定位線中至少有2根重疊，位移控制偏差為2毫米。
C. 對(duì)垂直偏差的修正，可采用螺旋千斤頂作微調(diào)即可完成垂直度的校正。在桅桿垂直偏差修正中，通過(guò)觀測(cè)站天頂儀窺視鏡中觀測(cè)的3個(gè)點(diǎn)必須在同一條線上。
（2）登高及操作安全措施
由于天線桅桿頂相對(duì)主樓樓層頂仍有144.67m之高，需要在適當(dāng)標(biāo)高處設(shè)置支撐鋼平臺(tái)，使得安全操作腳手搭設(shè)高度降低至規(guī)范允許范圍內(nèi)，上部安全操作腳手支承在鋼平臺(tái)及結(jié)構(gòu)頂面上，同時(shí)在分段桅桿對(duì)接位置設(shè)置依附于桅桿的安全操作平臺(tái)。高空附著式鋼平臺(tái)還具有人員登高歇步，外立面圍護(hù)過(guò)渡，供夾具短期保管，材料臨時(shí)堆放及廢棄物清理集散等功能。
（3）超高空焊接工藝
由于天線桅桿位于主樓屋頂處，結(jié)構(gòu)超高，鋼管φ2000×50~φ600×20不等，鋼材材質(zhì)為Q345C，高空焊接工作量大，現(xiàn)場(chǎng)焊接采用CO2氣體保護(hù)焊進(jìn)行對(duì)稱施焊，并作好高空防風(fēng)措施，嚴(yán)格控制焊接質(zhì)量和焊接變形，及時(shí)進(jìn)行焊縫的無(wú)損檢測(cè)。
七、實(shí)施效果
（1）目前紫峰大廈混凝土核心筒已施工至15F，外圍10F~11F第一道桁架已施工完成，節(jié)點(diǎn)高強(qiáng)螺栓群穿孔率100%，焊縫質(zhì)量一次探傷合格，桁架層的安裝質(zhì)量已通過(guò)監(jiān)理驗(yàn)收。
（2）本工程施工塔吊布置充分利用建筑結(jié)構(gòu)作為塔吊安全與穩(wěn)定的依靠，簡(jiǎn)化塔吊固定、爬升、附著自升式的施工技術(shù)措施。塔吊在各個(gè)施工階段的支承形式多樣化，有效地解決了整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)施工階段的吊裝難題，大大加快了現(xiàn)場(chǎng)的施工進(jìn)度和安裝質(zhì)量。
（3）對(duì)地處南京鬧市中心、現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地狹小、鋼結(jié)構(gòu)體量大的鋼結(jié)構(gòu)工程，采取合理的施工技術(shù)路線，因地制宜布置施工機(jī)械，有利于多個(gè)作業(yè)面展開(kāi)，提高安裝工率，保證總體施工進(jìn)度，同時(shí)保證了裙房的提早營(yíng)業(yè)。
（4）鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)預(yù)先控制，將深化設(shè)計(jì)、加工制作與現(xiàn)場(chǎng)施工有機(jī)結(jié)合，充分考慮施工過(guò)程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，為現(xiàn)場(chǎng)吊裝提供便利。
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