二手钢结构：高层钢结构分区错层交迭安装施工技术

摘 要：以合肥栢悦中心项目钢 －混凝土混合结构施工为探讨对象，采用改变传统的超高层钢混结构安装工艺 ，即通过对结构平面合理分区、钢柱错层制作、交迭安装施工工艺，将钢结构施工与土建施工作业面错开。该安装工艺 不仅节约劳动力、降低成本、减少安全隐患，同时提高工程质量及结构稳定性，经济效益和社会效益显著。

近年来，我国的超高层建筑在住宅和公建项目 中应用越来越多，随着建筑高度的增加，单一的钢筋 混凝土结构构件截面随之加大，占用建筑空间的劣 势明显［１－２］。因此在混凝土构件中加入型钢，形成 钢骨混凝土结构，或部分构件直接采取钢结构，组合 成钢 －混凝土混合结构。钢 －混凝土混合结构已经 成为我国超高层建筑的主流形式［３－６］。其中钢骨混 凝土结构兼具钢结构和混凝土结构的优点，特别是 因其更节约钢材的特点备受青睐［７－１０］。本文以合 肥栢悦中心项目为例，结合多个超高层钢结构施工 经验，介绍钢结构分区交迭安装方法。

合肥栢悦中心项目位于合肥市政务文化新区， 总建筑面积１９２ ５１１ｍ２，由一栋综合楼及栢悦公馆 ３号楼组成。其中综合楼地上 ５２层塔楼，地下 ２ 层，建成后建筑高度１９２．３ｍ。

结构采用框架 －核心筒结构体系。核心筒为钢 筋混凝土结构，外框架由劲性钢骨柱和钢框梁组成。 其中劲性钢骨柱共３２根，均为十字劲性柱，截面规 格为：＋８００×４００×３０×３０。外框钢梁均为 Ｈ 型钢梁，标准层单层钢梁约８４根，最大截面为 Ｈ５５０× ４００×１６×３０。图１为合肥栢悦中心项目效果。

传统钢 －混凝土组合结构施工模式主要是：钢筋 混凝土核心筒领先外框架３～５层，钢结构领先钢筋 混凝土楼板１～３层，形成核心筒 －钢结构 －楼板三者平行施工。传统施工工艺下，钢结构施工后需要等 待混凝土梁柱和楼板结构施工，混凝土楼板施工完成 后需要等待钢结构安装，两者互有影响，均存在一定 程度的“窝工”。为确保施工工期，钢结构和土建均需 要多投入资源尽快提供工作面，造成劳动力浪费、机械设备利用率不高，存在大量社会资源浪费。

超高层钢结构分区错层交迭安装施工技术工艺 原理：在平面上对称将工程分为两个区，一个区第１ 节钢柱分节为２层１节，另一个区１层１节进行安 装，实现两个分区钢柱错层１层。钢柱安装完成后 安装钢梁，从而完成该楼层钢结构施工。后续施工 时，所有钢柱均为两层１节，每次施工均安装低区钢 柱及整层钢梁，两个分区交替上升。每次施工均安 装半数钢柱（低区）及全数钢梁。

４．１ 施工准备

１）根据现场实际情况，在平面上将工程划分为 Ａ、Ｂ两个区。两个区分别有 １６根劲性钢骨柱和大 约４２根钢梁。图２为平面分区示意。

图２

２）钢结构制作分节时，Ａ区第 １节劲性钢骨柱 １层 １节，Ｂ区两层 １节。之后两个区劲性钢骨柱 均按两层１节分节。

３）根据施工进度安排，提前计划构件和材料进 场，做好构件进场验收和材料进场复验等工作。

４）根据施工需要组织劳动力和机械设备，现场 做好技术安全交底、焊接工艺评定以及测量放线等 钢结构安装前准备工作。

４．２ 钢结构安装

４．２．１ 首层钢结构安装 

１）首层钢柱吊装。现场具备钢结构安装条件

后，钢结构开始进场吊装。根据制作分节，Ａ 区钢 柱１层１节，Ｂ区钢柱两层１节，完成全部３２根劲性钢骨柱吊装。

２）首层钢梁吊装。钢柱吊装完成后，吊装首层 全部钢梁。吊装钢梁前，应测量放线定位轴线及标 高，在核心筒埋件埋板上焊接定位搁板，起临时受力 及定位标高作用，另一端与钢柱牛腿连接。施工过 程中，应将钢梁连接夹板在地面穿好，就位后与牛腿 采用安装螺栓临时固定，另一端放置在临时搁板上。

３）测量校正。梁、柱吊装完成后，使用全站仪校 正钢柱垂直度。钢柱校正时，应从两个方向同时进 行，钢柱校正应穿插在钢柱焊接过程中，实时跟踪测 量，以避免钢柱垂直度发生较大偏差。钢柱垂直度 误差控制在ｈ／１ ０００且不大于１０ｍｍ（ｈ为柱高）， 钢柱定位轴线误差小于１ｍｍ，钢柱上、下连接处错 口小于３ｍｍ，同一层柱顶标高偏差小于５．０ｍｍ。

４）钢柱、钢梁焊接。钢柱校正合格后，组织两名 焊工对称施焊，以减小焊接变形、利于焊接应力释 放。首先焊接一对翼缘板，再换侧焊接另一对翼缘 板，然后同时焊接十字形腹板一侧，最后换至另一侧 焊接 十 字 形 腹 板。 本 工 程 钢 柱 翼 缘 板 厚 大 于３０ｍｍ，翼缘板不宜一次性焊满后再焊腹板，实际施 工中，在两对翼缘板均焊完１／３板厚以后，接着焊接 腹板至１／３板厚，并继续在翼缘板和腹板轮流施焊 至焊接完成。图３为十字柱焊接顺序示意。

图３

钢柱焊接完成后，施工梁柱连接节点区高强螺 栓，然后进行钢梁焊接。钢梁先焊接与钢柱牛腿连 接端，顺序为先焊下翼缘再焊上翼缘，完成后焊接钢 梁与核心筒埋件连接端。

首层钢结构安装完成进行报验并交付土建进行 钢骨柱外包钢筋混凝土施工及楼层板施工。此时Ｂ 区钢柱比 Ａ 区钢柱高１层，实现钢柱错层。图４为首层钢结构安装三维示意。

图４

４．２．２ ２层钢结构安装 首层钢筋混凝土施工同时，钢结构开始２层钢结构安装。首先安装Ｂ区（高区）２层钢梁，之后安装Ａ 区共１６根钢柱（两层１节）和Ａ 区２层钢梁。 整个２层钢结构安装完成后进行报验或根据施 工需要，分 Ａ、Ｂ区分别报验。２层钢结构实际安装工作量为半数钢柱（Ａ 区１６根）和全部２层钢梁。 正常流水作业时，钢结构安装 Ｂ 区２ 层钢梁时，土建施工 Ａ 区模板工程和钢筋工程，之后钢结 构安装 Ａ 区钢柱、钢梁时，土建施工Ｂ区。施工区 域错开，避免上下交叉作业。

２层钢结构安装完成后，Ａ区钢骨柱比 Ｂ区钢 骨柱高１层。图５为２层钢结构安装三维示意。

图５

４．２．３ 后续钢结构安装 后续各层钢结构安装施工重复上述过程，Ａ、Ｂ两个分区交替上升施工。每次施工均为半数钢柱及 全数钢梁，直至施工到屋面层，通过低区钢柱３层１ 节吊装或１层１节吊装完成整个钢结构工程施工。 图６为分区错层交迭安装实例示意。

图６ 分区错层交迭安装实例

５ 结束语

分区错层交迭安装有以下优势：

１）将钢柱按不同区域错层交迭安装，与土建施 工交叉作业面错开，降低现场施工互相影响程度，作业面尽可能地彼此独立，提高工程整体施工速度，节约工期。

２）通过钢柱错层分节，钢结构一次性吊装、测量 校正、焊接工作量均减少一半，避免工作量集中，减少劳动力投入量，节约社会资源，降低施工成本。

３）钢柱错层分区安装，由于工作量减半，减少了 用于钢柱校正测量仪器、钢柱焊接焊机等机械设备 投入量，同时提高设备利用率。

４）钢柱错层安装，使得每层钢柱对接焊缝接口 减少一半，对结构安全性及稳定性有利，使得工程质 量更有保证。

５）错层分区安装，使得与土建交叉施工减少，降低现场安全隐患。

６）工程结构钢柱数量越多，钢结构安装与土建 施工交叉面越广，工期越紧，产生的经济效益、社会 效益越显著。

参考文献

［１］ 付丽文，李学泉．钢筋混凝土结构正截面强度计算理论的应 用与发展［Ｊ］．山西建筑，２００６，３２（８）：６５－６８．

［２］ 马磊，刘超，张清．钢结构与混凝土结构的比较 ［Ｊ］．工程建 设与设计，２０１０（７）：４３－４６．

［３］ 陈禄如．中国钢结构的现状和展望 ［Ｊ］．中国建材科技，２００１ （４）：３４－３５．

［４］ 王媛芳．钢结构在土木工程中的应用研究［Ｊ］．中华民居（下旬 刊），２０１４（９）：１３２．

［５］ 于敏．浅谈钢结构在土木工程中的应用研究 ［Ｊ］．科技创新导 报，２０１１，３２：３３．

［６］ 苏闯，陈吉帅．钢结构在土木工程中的应用研究［Ｊ］．工程建设 与设计，２０１０（７）：３５．

［７］ 叶列平，方鄂华．钢骨混凝土构件的受力性能研究综述 ［Ｊ］．土木工程学报，２０００，３３（５）：１－１２．

［８］ 张顺利．钢骨混凝土结构的研究进展综述［Ｊ］．山西建筑，２００７ （２７）：９３－９４．