本文转载自“施工技术《超大超高倾斜格构柱步进式安装技术》，作者：崔建超，李 兵，何雄伟，姚建忠”，仅用于学习分享，如涉及侵权，请联系删除！

［摘要］ 某会展中心钢结构工程入口大厅门柱为大截面、大倾角、超高的三肢组合钢结构格构柱，通过对格构柱临时支撑塔架设计与施工变形模拟分析，采用步进式法将格构柱安装分为２ 步，并设计格构柱倾角调节固定装置，创新性地研发了超大超高倾斜格构柱步进式安装技术。该技术安全性高、操作简便、精度高、速度快，取得了良好的经济和社会效益，有力保证了钢结构工程顺利施工。

［关键词］ 钢结构；格构柱；悬挑牛腿；步进式；安装；施工技术

１ 工程概况

某会展中心钢结构用量约2000ｔ，建筑面积约１.８ 万ｍ２，最大高度5６.６８５ｍ，中央区最大跨度约９９ｍ，主要由屋顶钢结构及入口大厅格构柱组成，格构柱共有４ 根，均为等边三角圆管格构式结构，中心边长距离３ｍ，高４２ｍ，重１１４ｔ，安装倾角为９°，主分肢最大截面规格为ϕ７００ ×５０。如图１，２ 所示。

２ 施工难点分析及对策

２. １ 难点分析

目前国内对这种超大超高倾斜格构柱还没有成熟可靠的安装方法，如何保证格构柱施工安全与精度是工程的难点。传统的倾斜钢柱安装一般是采用搭设临时直立式或倾斜式胎架支撑，抑或直接

用缆风绳沿倾斜方向反向拉紧，然后使用缆风绳、手拉葫芦等人工方法调节倾斜精度。以上安装方法有以下缺点：①直立式支撑胎架 多用于较短斜柱安装，对于超大超高倾斜柱安装，则需设置多个胎架，既浪费材料，又容易失稳，安全性差；②倾斜式支撑胎架，安全性稍好，但对空间及场地要求大，使用材料更多，费用更大，且胎架本身安装就有难度；③缆风绳对空间及场地要求更大，对超大超高

倾斜格构柱不太适用，调节倾角精度及保证稳定难度非常大。３ 种方法倾角精度调节能力差，操作繁琐，花费时间长。

２. ２ 解决对策

针对工程特点，认真分析研究，创新性地设计带悬挑牛腿的支撑塔架，按格构柱分段竖直长度分成２ 节，分２ 步完成格构柱安装工作，并设计斜柱倾角调节固定装置，通过千斤顶完成斜柱倾角精度的调节。

３ 施工工艺流程及操作要点

３. １ 施工工艺流程

３. １. １ 格构柱安装工艺流程

塔架设计与施工变形模拟分析→第１ 节塔架安装→第１ 节格构柱安装→测量校正→第２ 节塔架安装→第２ 节格构柱安装→测量校正固定。

３. １. ２ 倾角调节固定工艺流程

设计调节板→安装调节板→设置千斤顶支座→测量角度偏差→调节柱倾斜精度→焊接固定形成稳定框架。

３. ２ 操作要点

本工艺操作关键点主要包括：塔架设计与变形模拟分析、格构柱步进式稳定安装、格构柱倾角调节等。具体操作要点如下。

３. ２. １ 塔架设计与施工变形模拟分析

１）为了保证其能够顺利安全安装，施工前设计带悬挑牛腿的临时支撑塔架。塔架根据格构柱安装方位及截面形式，本体设计成四肢同型号圆管格构形式，单肢截面为ϕ２１９ × ８。牛腿由ＨＷ３００ ×３００ 和ϕ８９ ×４ 钢管组成。具体做法如图３ 所示。

２）根据格构柱临时支撑塔架的工作状态，塔架在安装格构柱后开始受力，由于格构柱与塔架组成了受力共同体，故建立整体模型，对不同安装阶段利用ＭＩＤＡＳ／ Ｇｅｎ 软件进行施工变形模拟分析。

第１ 阶段是安装首节格构柱后对塔架进行受力分析，塔架结构杆件应力比分析满足规范要求，塔架变形情况满足规范要求，塔架支座反力符合要求。

第２ 阶段是安装第２ 节格构柱后，对塔架进行受力分析。此时分２ 种情况考虑：①第１ 种情况第１ 节、第２ 节临时支撑塔架牛腿同时作用；②第２种情况 仅第２ 节临时支撑塔架牛腿作用。经过变形模拟分析，各种数据均符合设计及施工规范要求。

３. ２. ２ 格构柱安装工艺

３. ２. ２. １ 第１ 步 首节塔架与格构柱形成稳定框架单元

１）首节支撑塔架安装 根据临时支撑塔架的图纸，先制作临时支撑塔架，之后安装首节临时支撑塔架，并对其３ 个方向设置缆风绳，缆风绳采用≥ϕ１２ｍｍ 钢丝绳。

２）首节格构柱安装 ①根据格构柱的质量及吊点情况，准备足够的不同长度、不同规格的钢丝绳以及卡环。格构柱采用３ 个大吊点方式，对于每一大吊点，又采用４ 个小吊点，４ 个小吊点即为格构柱上方的连接耳板。②下端放置于柱脚位置，并通过临时耳板将格构柱柱脚与预埋件临时连接固定。上端放置于临时支撑塔架牛腿上，通过倾角调节固定装置调节格构柱安装精度。调整合格后，将其与牛腿焊接固定，如图４ 所示。③各项尺寸校正无误后，对柱脚与预埋件开始正式施焊。焊后２４ｈ 进行探伤检测。

３. ２. ２. ２ 第２ 步 塔架与格构柱形成整体稳定框架单元

１）第２ 节支撑塔架安装 在首节临时支撑塔架的基础上，继续安装第２ 节临时支撑塔架，并设置缆风绳。安装完毕，检查其垂直度，符合要求后方能开始安装格构柱。

２）第２ 节格构柱安装 ①按照安装第１ 节格构柱的方式安装第２ 节格构柱，第２ 节格构柱吊装就

位后，采用临时耳板将其与第１ 节格构柱连接，最上端同临时支撑塔架连接。②完成测量校正后，对第２ 节格构柱进行焊接，为防止产生不均匀变形，格构柱分肢同时焊接。焊后２４ｈ 进行探伤检测。如图５所示。

３. ２. ３ 格构柱倾角精准调节

１）根据塔架受力分析，对塔架与倾角调节固定装置进行一体深化设计，支撑短柱标高要保证低于定位挡板标高５０ｍｍ，以便使控制点处于负偏差状态。

２）根据现场基准点坐标，通过计算机放样，得出控制点Ａ 三维安装坐标（ｘ，ｙ，ｚ）。

３）格构柱吊装时，通过全站仪对控制点Ａ 进行测量，得出过程坐标（ｘ１，ｙ１，ｚ１ ），则格构柱安装偏差Δｘ ＝ ｘ － ｘ１，Δｙ ＝ ｙ － ｙ１，Δｚ ＝ ｚ － ｚ１。当格构柱与塔架牛腿支撑短柱充分接触时，Δｙ ＝０；Δｘ 随Δｚ 的变化而变化。

４）通过计算Δｚ，操作人员控制千斤顶缓慢顶升，同时使用全站仪实时监测控制点Ａ 的坐标变化情况，最终使得ｘ ＝ ｘ１，ｚ ＝ ｚ１；Δｘ ＝ ０，Δｚ ＝ ０，复测结束后，根据顶升距离在支撑短柱上放置适当厚度、数量的调节块，并将定位挡板、调节块、支撑短柱及塔架焊接牢固，使格构柱与塔架形成稳定框架单元。如图６ 所示。

３. ３ 施工注意事项

１）进入施工现场的所有操作工人均需佩戴好个人防护用品，严格按照各工种操作规程进行作业。

２）施工前认真检查临时支撑塔架的制作质量，确保塔架结构性能良好，安装后能够与格构柱形成稳定框架。

３）临时支撑塔架第１ 节与第２ 节安装，均需拉设缆风绳，保证塔架稳定。

４）临时支撑塔架内部应设置安全直爬梯，并设置防坠器，保证工人上下安全。

５）高空对接要搭设安全操作平台，如防风棚，且工人高空作业需挂设安全带。

６）格构柱对接临时固定耳板，必须在焊接完成探伤检测合格后方可切除。

７）格构柱使用千斤顶调准精度后，将支撑短柱焊接牢固。

４ 施工效果分析

１）安全性能高 设计带悬挑牛腿塔架，并进行施工受力变形模拟分析，安装时与格构柱连接，形成稳定框架单元，使施工安全性大大提高。

２）倾角调节操作简便，精度控制高 设计倾角调节固定装置，降低了格构柱倾角调节难度，操作简便，利用全站仪测量控制点，计算机放样转换成竖直偏差，通过千斤顶伸缩调节倾角，极大地提高了格构柱安装精度。

３）缩短工期，节省成本 每根格构柱安装只需设置１ 个支撑塔架，对比传统做法，可节省措施材料５０％；使用倾角调节固定装置调节格构柱倾斜度，大量节约劳动力、机械台班及缩短工期。施工后结构如图７ 所示。

５ 结语

针对格构柱截面大、倾角大、高度高的特点，采

用超大超高倾斜格构柱步进式安装技术，将先进的软件设计及施工变形模拟分析技术充分运用到格构柱安装中，并通过设计调节固定装置对格构柱安装倾角实施了有效控制，保证了工程顺利施工，同时大大提高了施工安全性与便捷性，取得了良好的安全、经济与社会效益，主要表现在安全零事故，节约施工成本６０ 多万元，施工质量获得国家、地方钢结构协会专家的高度肯定与赞扬，并获得全国钢结构工程最高质量荣誉“中国钢结构金奖”称号。

参考文献：

［ １ ］ 北京钢铁设计研究总院． 钢结构设计规范：ＧＢ５００１７—２００３［Ｓ］． 北京：中国计划出版社，２００３．

［ ２ ］ 中国建筑股份有限公司，中建钢构有限公司． 钢结构工程施工规范： ＧＢ５０７５５—２０１２ ［ Ｓ］． 北京： 中国建筑工业出版社，２０１２．

［ ３ ］ 中国钢结构协会． 建筑钢结构施工手册［Ｍ］． 北京：中国计划出版社，２００２．

［ ４ ］ 中国建筑科学研究院． 建筑结构荷载规范：ＧＢ５０００９—２０１２［Ｓ］． 北京：中国建筑工业出版社，２０１２．

［ ５ ］ 中冶建筑研究总院有限公司，中国二冶集团有限公司． 钢结构焊接规范：ＧＢ５０６６１—２０１１［Ｓ］． 北京：中国建筑工业出版社，２０１１．

［ ６ ］ 冶金工业部建筑研究总院． 钢结构工程施工质量验收规范：ＧＢ５０２０５—２００１［Ｓ］． 北京：中国计划出版社，２００１．

［ ７ ］ 王南． 斜撑布置形式对塔式起重机基础承载能力的影响研究［Ｊ］． 施工技术，２０１５，４４（５）：２２⁃２３，８６．

［ ８ ］ 慈龙胜，王海亮，唐英杰，等． 三维放样技术在梭形格构柱制作中的应用［Ｊ］． 施工技术，２０１５，４４（１４）：１１２⁃１１５．

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