维普资讯 http://www.cqvip.com （总第９９期） 福 建 建 筑 Ｖ０ｌ・９９ ２００６年第３期 Ｆｕｉｉａｎ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ＆Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｎｏ３・２００６ 特大悬挑钢桁架设计及施工 郑东 （福建六建建工集团公司福州３５０００５） 摘要：本文介绍了距离室外地面约１２０米超高的建筑悬挑结构处，对作为施工的临时操作平台和施工荷载传力承台的特大悬挑 钢桁架所进行的设计和制作、安装、拆除施工，并在工程中成功应用。 关键词：特大悬挑钢桁架超高层悬挑结构 设计施工 中图分类号：ＴＵ７５８．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４—６１３５（２００６）０３—０１ｌ９一ｏ４ Ｄｅｓｉｇｎ Ａｎｄ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｏｆ Ｓｕｐｅｒ－・Ｌａｒｇｅ Ｓｐａｎ Ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ Ｓｔｅｅｌ Ｔｒｕｓｓ ． ＺＨＥＮＧ ＤＯＮＧ （Ｆｕｊｉａｎ ｌｉｕｊｉａｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ ｆｕｚｈｏｕ ３５０００５） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｐｅｒ—ｌａｒｇｅ ｓｐａｎ ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ ｓｔｅｅｌ ｔｕｒｓｓ，１２０ｍ ａｂｏｖｅ ｇｒｏｕｎｄ，ａｓ ｔｅｍｐｏｒａｒｙ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ａｎｄ ｓｕｐ。 ｐｏｒｔｉｎｇ ｆｉａｔ，ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｇｏｏｄ ｅｆｆｅｃｔ ｈａｄ ｂｅｅｎ ａｃｈｉｅｖｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｕｐｅｒ—ｌａｒｇｅ ｓｐａｎ ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ ｓｔｅｅｌ ｔｕｒｓｓ，ｓｕｐｅｎ—ｈｉｇｈ—ｒｉｓｅ ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ ｓｔｕｒｃｔｕｒｅ，ｄｅｓｉｇｎ，ｃｏｎｓｔｕｒｃｔｉｏｎ 福建电力调度通信中心大楼是福州目前拟建的最高超高 ＝６１．２Ｎ／ｒａｍ ＜ｆｖ＝１２５Ｎ／ｒａｍ 层建筑，建筑面积６１６７０ｍ。，最高度１９６．１ｍ，本工程采用多项 （２）标准计算单元整体抗剪强度验算： 四新技术，如深基坑支护、钢结构技术、粗钢筋连接技术等，为 ①、求剪力 推荐全国新技术示范工程。因立面设计效果及使用功能要 Ｖ＝Ｆ６＋３Ｆ７＋４Ｆ８＋Ｆ９＋Ｆ１０－－５８４．５３ ＫＮ 求，在２９层电网调度大厅结构向西外挑１２ｍ，南北方向外挑 ２．３ｍ，层高９ｍ，标高在ｌ１７．３４ｍ一１２６．３４ｍ之间，大厅上下为 ： № 壁 劲性钢梁组合钢筋混凝土板结构，结构上下通过外围箱型钢 柱梁形成ｕ型空间桁架，将力传到结构钢管柱上。该外挑电 Ｉ —＿１ 一— 网调度大厅外挑面积约３０Ｏｒｅ ，大厅外挑长度之大、位置之 高、面积之大均居省内之首。 ｘ … ——Ｔ 一、悬挑钢桁架的设计： ＿ １ 架子采用桁架形式为主要受力承台，所有施工荷载均传 ＼’ｙ 、 ｌ 到桁架形式的承台上（包括劲钢梁和钢混凝土梁板。自重及 、１、＾ ｎｘ 、 ｒ／ 、岬，４ ： — 其他荷载），桁架所受上部荷载传递到结构２４—２７层计四层 ＼ ／ ／ ／、、 预埋件上，最终荷载全部传递到结构钢管柱上，支撑桁架材质 ＂ ～ 依据钢结构工程设计规范，经过计算确定。 施工荷载（按最大跨１２ｍ作为计算模型，取开间３．３ｍ宽 度作为计算单元），计算单元划分如图三所示，荷载总重＝Ｇ 图一２７层支撑平台平面图 ＝５０Ｏｔ。 ②、抗剪验算 桁架平、立面图及材质图如图一、二、六。 Ｊｒ＝ＶＳ／１２ＩＴ 两侧最不利计算单元（双榀整体）计算简图如图四各点 ＝５８４．５３×１０ ×１２７．６×１０ ／（６×２３９３．９×１０ ×７） 荷载为：Ｆｌ＝７５．９４ＫＮ Ｆ２＝１０３．９４ＫＮ Ｆ３＝ｌ１６．３７ＫＮ ＝７４．３ Ｎ／ｒａｍ ＜ｆｖ＝１２５Ｎ／ｒａｍ Ｆ４＝３０．４２ＫＮ Ｆ５－－７９．５ＫＮ （３）最不利计算单元节点焊缝验算： （一）最不利计算单元采用２２ａ槽钢双榀双拼，各杆件内 ＝Ｔ６／（０．７ｈｆｌ ） 力验算采用同济３Ｄ３Ｓ电算，结果详图七： ＝７７７．４×１０ ／（ｏ．７×８×２０４×３×２×２、 （１）最不利计算单元整体抗剪强度验算： ＝５６．７ Ｎ／ｒａｍ ＜ｆ，＝１２５Ｎ／ｒａｍ 、求剪力 节点焊缝满足最大受力要求。 Ｖ＝Ｆｌ＋３Ｆ２＋４Ｆ３＋Ｆ４＋Ｆ５＝９６３．２ ＫＮ （４）标准计算单元节点焊缝验算： ②、抗剪验算 （ｒｆ＝ＴＪ（Ｏ．７ｈｆｌ ） ｔ＝ＶＳ／１２ＩＴｗ ＝４７７．６×１０ ／（ｏ．７×８×２０４×３×２） ：９６３．２×１０。×１２７６９．７ Ｎ／ｍｍ ＜ ＝１２５Ｎ／ｒａｍ ．６×１０ ／（１２×２３９３．９×１０ ×７） ＝维普资讯 http://www.cqvip.com 维普资讯 http://www.cqvip.com （总第９９期）２００６年第３期 郑东・特大悬挑钢桁架设计及施工 图七 钢桁架梁最不利计算单元整体内力图 ］ ●］ 图八钢桁架编号图 ２．７５）Ｆ３＋１．３７５Ｆ３一Ｔ９×２．７５×４．５／５．２７一Ｔｌｏ×５．５× ４．５／５．２７＝３０２６．６ＫＮ．ｍ Ｔ ＝Ｔ４＝Ｍ ／２Ｌ＝３０２６．６／（９×２）＝１６８．１ＫＮ Ｔｌ３／６Ａ＝１６８．１×１０ ／６×６１５．４４＝４５．５Ｎ／ｍｍ ＜ｆｍ ：２１０Ｎ／ｍｍ 抗拔钢筋满足要求。 标准单元（单榀）计算简图如图五所示，各点荷载为：Ｆ ＝４８．４１ＫＮ Ｆ７＝６０．７ＫＮ Ｆ８＝７０．６６ＫＮ Ｆ。＝１９．７５ＫＮ Ｆｌ０＝５１．６３ＫＮ 标准单元（单榀）计算方法同最不利计算单元（略） 二、钢桁架的制作安装拆除施工： （一）构件制作： 考虑到塔吊的起吊能力与安装时的劳动强度以及工期的 要求，制作时２６层、２７层整榀制作（５．６Ｔ多），整榀安装，２４ 层、２５层按分杆件制作，其中１杆、２杆预先吊至工作面。５ 杆、６杆、７杆高采用高空散装。（详图九） 图九杆件编号图 （１）在构件制作下料前，必须对进场的原材料进行复检， 复检合格后方可使用。 （２）对原设计图纸进行细化设计，对每根杆件的形状，长 度以及与节点板的连接尺寸、位置、方向进行细化，并报相关 人员审批后方可下料。同时必须在地面上用槽钢搭设一个水 平的操作平台。 （３）根据细化设计图进行杆件的下料与拼装。 （４）在焊接前对拼装好的杆件进行加固，具体做法时在 杆件周边的槽钢平台上焊接一个铁马，并用铁尖将杆件与顶 死在平台上，以防止焊接变形。 （５）在节点板Ａ、Ｃ、Ｅ、Ｆ上预留５杆、６杆、７杆的安装螺 栓孔（一个），以便高空安装。 （６）对焊接的杆件进行尺寸检查，焊缝质量检查，合格后 方可进行下道工序的制作。 （７）在做好的平台上放实样进行２６、２７层桁架拼装，拼 装完成后，经复核尺寸无误后，进行加固，加固方法同（４）（以 防止焊接时平面外变形），焊接方法应对分层对称焊接，分两 道进行，焊缝厚度为８ｍｍ，焊条用４ｍｍＥ４２２酸性焊条。 （８）焊接完成后，必须对焊缝质量进行检查，合格后方可 进行吊装。 （二）起吊安装： （１）安装前的准备工作： ①、楼层放样时必须在２４至２７层楼面上预弹出中心线。 根据中心线弹出每榀桁架的中心线与边线。同时复核上层各 层的桁架中心线是否在垂直的一个平面上。 ②、每层预埋件上必须找平，按最高处进行找平（用铁片 进行垫高）。考虑至层高的误差，标高必须以２７层楼面的标 高的基准面。 ③、在预埋铁件上每榀桁架边线上焊上限位（一边），以 方便钢桁架就位。 ④、安装前必须在桁架上弹上预埋件位置控制线。同时 在桁架端部焊上‘Ｐ１Ｏ的１．５ｍ高圆钢，并在圆钢作好标尺，作 为标高控制的依据。 ⑤、安装的时问：必须在２７层楼面混凝土强度达到设计 的强度等级１００％以上，２８层楼面混凝土浇筑后，在临边先搭 设１．５ｍ高的单排防护拦杆（防护栏杆扫地杆必须离楼面 维普资讯 http://www.cqvip.com （总第９９期）２００６年第３期 郑东・特大悬挑钢桁架设计及施工 ・１２２・ ５００ｎｌｌＴ１）。 ⑥、为了验证本方案的可操作性，同时也是为了发现在安 装过程中可能出现的问题，在安装前几天必须进行一次试安 装。在试安装前一天对所有的参与人员进行全面的安全、技术 交底，熟悉工作面。 （２）安装的顺序：先安装２６层至２７层整榀的桁架，然后 再安装２４、２５层的杆件。桁架的安装顺序为第５榀一第４榀 一第６榀一第３榀一第７榀一第２榀一第１榀一第８榀一第 ９榀。（编号详图八） （三）安装方法： （１）桁架的绑扎、翻身 ①、根据施工细化设计图计算出桁架的重心线，使用吊索 必须保证吊钩在桁架重心线上。 ②、为防止塔吊的钢丝绳在焊接成为电焊机的地线，从而 损伤塔吊钢丝绳，故在吊钩与吊点的位置用旧汽车内胎用８＃ 铁丝捆绑来绝缘。 ③、在绑好桁架后，即可进行桁架的翻身，竖立，同时检查 四根吊索是否同时受力，否则，必须调整钢丝绳的长度。 ④、在桁架的端部绑上斜拉钢丝绳和两根３０ｍ长的白棕 绳，并用铁丝分别固定在桁架的尾部，用来调整桁架在高空中 的姿态。 （２）桁架就位 ①、当桁架起吊至预定的高度（离２７层楼面约１００ｍｍ左 右），这时用桁架尾部的两根白棕绳调整桁架轴线与建筑物５ 轴方向垂直后，利用塔吊将桁架尾部送入楼层。 ②、当桁架吊到楼层位置就位至中心线、位置线与预埋件 的控制线重合时（用铁马与铁尖或千斤顶进行调整），再用水 准仪复核其标高与水平度，端头有预先起拱，用铁楔板在５轴 的预埋件上进行调整，位置、标高均调整至符合要求后，即可 进行ｌ临时焊接固定。 （３）焊接固定： 当桁架临时固定好，经检查其位置、标高、水平度符合要 求后，每层派４名焊工进行对桁架与预埋件焊接固。 （４）重复上述步骤，吊装下一榀桁架，至到９榀钢桁架全 部吊装完毕。 ＊ｆ（５）安装脚手板、 “辩 ｝ ｊ 水平托梁、水平拉杆、剪刀撑、２４层、２５ 层等杆件。 ①、２６层、２７层桁架全部安装焊接完成后，在２６层、２７ 层的外挑部位铺上脚手板１００×１００方木满铺，并用木板固 定。 Ａ、当脚手板铺好后，安装围护拦杆。 Ｂ、这时整个架体已经形成的，然后在２６层与２７层间进 行水平杆件的安装、纵向剪刀撑的安装焊接（剪刀撑均与ｌ５ 杆与１３杆焊接），用吊篮架施工，吊篮架安装在２７层操作平 台上。 ②、２４、２５层外挑钢粱安装方法同上，斜杆的安装利用挂 高２６层桁架粱的葫芦进行吊装就位，用预留的螺栓进行临时 固定，然后焊接。 ③、底面双拼钢格构的缀板、斜杆的焊接，用下挂的钢管 吊篮或搭设一个钢管临时马道进行。（在２７层钢梁处下挂 钢管立杆，楼层桁架梁处外挑水平杆） （四）支撑架的拆除： 支撑架的拆除必须在２９—３ｌ层结构完成后，其混凝土强 度达到设计要求的强度等级后方可拆除。拆除支撑方向是由 外向内，从上到下，分杆件拆除。拆除时利用扒杆挂杆先绑住 欲拆除的杆件，然后将杆件用气割切断。 （１）支撑架拆除的具体作法与步骤： ①、首先拆除支撑在桁架托梁上的钢管模板支撑。 ②、再拆除１６号杆及在其上面的水平杆件。拆除下来的 杆件均由２６层或２７层转运至地面。 ③、再拆除２７层楼面的脚手板至节点Ｋ，在拆除脚手板 的同时，由外向内拆除水平托梁。再拆除４号杆件至节点Ｋ。 ④、拆除ｌ５号杆析及在其上的水平杆件，然后拆除２７层 脚手板与水平托梁至节点Ｌ，然后拆除４号杆件至节点Ｌ。 ⑤、拆除斜杆ｌ４及在其上的水平杆件后，由外往内拆除 ２６层脚手板及托梁至节点Ｅ，再拆除３号杆至节点Ｅ。重复 步骤（４）拆除ｌ３杆及４号杆上的脚手板与托梁后再拆除４号 杆与Ｍ。 ⑥、拆除５号杆节点Ｅ至节点Ｂ之问的杆。 ⑦、然后重复上述步骤拆除１２号杆及３号杆至节点Ｆ。 ⑧、拆除１１、９、１０杆后，再拆除４号杆余下的部分。 ⑨、拆除６、７号杆后再拆除３号杆件余下的部分。 ⑩、最后拆除２、１号杆件。 （２）支撑架拆除的安全措施； ①、钢桁架的拆除前对钢桁架梁进行检查，重点检查各节 点、支座的焊缝、挠度、压杆的弯曲等。 ②、钢桁架的拆除前要对以上各种物品进行清除，对其拆 除面下方进行封闭、专人看护。 ③、钢桁架的拆除自上而下进行。各杆件在相应的楼层 进行肢解后，由塔吊吊至地面。肢解后的每段长度控制在７ 米以内。 ④、拆除下来的杆件要及时清除，不得大面积堆积。 ⑤、装拆施工时，上下有人接应，随拆随运转，并把活动部 件固定牢靠，严禁堆放在脚手架上或抛掷。 ⑥、强化工人的三级安全教育、安全技术交底、班前安全 活动。工具应放在工具袋内。 ⑦、上岗作业人员必须戴好安全帽，绑好安全带。禁止穿 “三鞋”。 ⑧、在主楼西面的顶板一定范围作相应的安全防护。设 置警戒线，在离主楼西侧５０ｍ范围内严禁人员进入，并派专 人进行巡视。 ． ⑨、安全员必须全过程跟踪，监督安全防护工作。 ⑩、对高空作业人员，尤其是高空焊接与拆除人员必须有 高空作业经验的人员上岗。且应有符合要求的上岗证。 三、结束语： 福建电力调度通信中心大楼２９—３１层的外挑结构于 ２００６年１月完成，施工过程中没有出现任何安全事故，悬挑 钢桁架最大挠度为７ｍｍ，满足设计要求，其２９—３１层结构施 工质量达到设计要求，圆满完成了我省最大的外挑结构施工。 ｊ ＿ ＿ ｌ
