超高层异形钢结构屋面施工技术

吕良贺忠媛

【摘要】本篇文章结合了具体的工程分析了屋面施工技术，屋面在施工的时候，涉及到几个环节，首先是在施工方案的选择上，其次是建筑构件的分段，以及建筑的支撑，最后是屋面的验收等。超高层建筑中具有施工难度的是屋面施工，本文以屋面施工为例，探讨了保证施工质量的措施。

【关键词】超高层建筑；屋面；施工

现在建筑行业出现了很多的超高层建筑，而这些建筑基本都是异形钢结构，但是对于超高层建筑施工来说，在屋面施工上非常困难，因为屋面有一定的落差，而且在施工中难以对屋面定位，可是屋面结构施工的效果影响了整体的建筑施工，为了能够让屋面的效果与设计一致，还能有一定的效益，就要探讨屋面的施工技术。本篇以某个工程为例分析了屋面施工技术。

一、工程概况

某工程属于商务综合楼，占地面积可达9000㎡，而建筑的总面积在100，0000㎡，整体建筑是49层，地上45层，地下是4层，建筑顶部的结构是钢结构，钢结构的刚度为220m，每一层的高度都是标准的，约为4.3m，建筑的结构有两种形式组成，一种是混凝土核心筒；而另外一种是钢结构。建筑的钢结构从弟39层开始直到建筑的顶部，而混凝土核心筒是从建筑的第38层到地下室。建筑的屋面结构将整体结构的中心线作为屋面的对称轴，而且是东西对称，从外部看，屋面结构像一颗钻石，而且钢结构部分是空中花园，整体建筑屋面从底部到最顶部呈阶梯状。

二、施工方案

1、总体安排

在安装屋面的是使用的是高空散装的，运用这种方法是因为建筑屋面结构的形式而定的，而且结合施工现场的条件，因此采用这种方法。在建筑的39层~45层搭设一个胎架，胎架是格构的形式，设置胎架是根据屋面的结构而定的。而在构架衔接的位置，为构架设置一个支撑点，该支撑点的位置要在胎架的上部，建筑中的所有构件在对接的时候，都是施工现场对接，而且是高空对接。

安装钢结构的时候要注意安装的顺序，在建筑下部结构安装完成后，再安装上部的结构，而中间以及两侧的顺序是先安装完两侧的结构在安装中间部分。具体的安装顺序是，先安装三角桁架；然后是两侧的支撑结构；再次是顶部的主管；最后是中间的结构。钢结构中的拉杆以及主杆等位置的安装要在两侧结构安装完毕之后，才开始安装。

2、构件分段

屋面构件在分段的时候考虑的因素很多，主要是考虑的是，施工现场的机械设备作业能力，以及运输构件的能力等等，在综合考虑多种因素之后，将构件分段，具体的划分如下：

（1）屋面结构中有三个主管，而且每一根主管的长度都在60m，因此可以将这几根主管共分为四个段，然后分别加工。

（2）+168.100m处的立柱与主管节点、屋面与斜支撑的连接节点整体出厂

（3）结构两侧的三角桁架长度也在60m，将这两侧的三角桁架也划分为四段，而且首段的长度是12m，其余的部分均匀的分成三段，钢结够背面的桁架也要划分成两段，而且是在转折的位置划分。

（4）中间的人字形构件最小的部分要划分成两段，而且是从中间的位置划分。其余的部分从支腿处阶段，一共分为三个部分。

（5）如果建筑的构架是Z形，那么在出厂的时候，要求整体出厂，不需要划分成几个阶段，而剩余的构件就要变为散件出厂。

3、在进行胎架验算时，要考虑以下几点不良因素

（1）竖向最大荷载。

（2）胎架因高度和弯矩产生的最大荷载。

（3）胎架在计算时发生的底部固定及顶部自由端的受力。

这种异形结构的钢屋面使胎架在设计中没有了强轴和弱轴之分，每一个作用点都是受力最大的面，所以对于一端固定一端自由的悬臂柱，同时作用底部弯矩与横向风荷载，且对结构构件产生反向曲率，此时验算参数等效弯矩系数取Bmx=0.85；悬臂结构的计算长度系数取为2.0。

三、屋面安装

在安装建筑屋面的时候，可以将屋面分为三个部分，然后依次安装，第一部分是正面管桁架，第二个部分是人字形构件；第三个部分是屋面结构中的背部星形结构。在安装这三个部分的时候，采用的是塔吊，为了能够保证安装顺利，塔吊的臂长要达到50m。

1、正面管桁架的安装

在安装正面桁架的时候，要先安装两侧的结构，然后在安装中间的部分，最后安装连接与支撑结构。屋面结构上有三根主管，每根主管分为四个阶段，即在主管的15m处就要安装，在安装完一段主管之后一次安装剩下的主管，每一根主管的重量可达28t，因为钢结构是从何38层开始，所以安装的时候，也从39层开始，在39层安装完毕之后，逐层向上。三根主管在安装的时候，要保持同步。

屋面两侧的三角形桁架分段出厂，考虑到塔吊的起重能力，由下向上共分为4段，其中第1段的长度为12m，单重约为5.7t，其余部分均分为3段，每段重量约为7.2t。由塔吊分段整体吊装，高空对接。安装时，严格控制对接口的坐标，用于下一段桁架的安装基准。两侧的主管与支撑桁架在平面位置上重合，故在安装主管时，其支撑胎架搭设至支撑桁架底部，而后利用20a搭设一个龙门支撑架，作为主管的支撑结构。

2、人字形构件的安装

人字形构件单重最小约5.0t，最大约为20.0t，构件最宽约为3.0m。根据塔吊的起重能力以及加工运输能力，采用分段加工、运输以及安装，在高空进行就位组装。

人字形构件的安装待屋面两侧结构及与人字形构件相连的主管安装完成后进行。安装时，在主管上标出人字形构件与主管的相贯点的位置，并调整人字形构件支撑点的位置及标高，使其与设计标高一致，同时，在人字形构件的底部标出支撑点的位置，然后利用塔吊将其直接安装就位，最后利用全站仪检查构件位置正确与否，确认无误后进行临时固定。

3、背部结构的安装

背部星形结构中心为一圆环状节点，星形结构的各个角由中心向外发散，与结构主管相交。构件最大单重约为1.10t，安装时，先将星形结构的中心构件临时固定于支撑胎架上，再将其它杆件与中心结构和主管连接。主塔吊拆除前，安装完成星形结构上部的3个节点，塔吊拆除后，利用屋面吊安装剩余构件。

4、塔吊的拆除

塔吊的位置与屋面的背部星形结构相交，所以在屋面安装完成前必须拆除塔吊，否则主体结构不能完成施工。为了提高施工效率，加快工期，塔吊在拆除前必须尽最程度的利用塔吊，尤其在对大屋面结构的吊装上要做到基本完成。同时要将布置屋面吊作为细部工序施工的重点。屋面吊的布置要考虑如下几个方面：

（1）要保证屋面吊的作业半径最小程度的影响施工，细部构件的规格和数量都很小，可以直接安装，剩余的都要利用屋面吊进行安装。（2）在进行屋面吊布置的中要将屋面吊布置在最顶层，以保证屋面结构各个点都能被屋面吊覆盖，无死角。（3）如果遇到部分异形型结构屋面吊无法吊起，可以考虑直接进行人工安装，所以屋面吊的位置必须在结构的边侧，保证施工通道的畅通。

5、卸载

待全部构件安装完成后，开始屋面结构的卸载。由于各支撑点荷载不一样，卸载分步进行，每次卸载量为30mm。

四、结束语

综上所述，本篇文章结合了具体的工程分析了屋面施工的方法，探讨了在施工中应该注意的事项，屋面施工需要经过几个环节才能完成，因此在每一个环节施工的时候，都要保证施工的效果。对屋面施工有一个总体的安排，在安装的时候还要注意安装的顺序。

参考文献：

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