1 工程概况

　　某超高层建筑主楼高428.8m，结构体系主要包括钢筋桁架楼承板、腰桁架(约束结构变形)、伸臂桁架(主要用于连接外框钢管柱与核心筒)、内置十字形钢骨柱或钢桁架的钢筋混凝土核心筒等，如图1所示，其中伸臂桁架为多重抗侧力结构。

　　图1 结构体系示意 

　　分别在31～32,60～61层设置2道伸臂桁架，采用[1 600×600×120×80，材质为Q345C，纵跨2层楼，采用组合矩形钢梁依次连接核心筒与外框钢管柱4个角部。为形成稳定的结构体系，采用腰桁架(H850×850×60×60)连接外框钢管柱。

　　2 施工难点与解决措施

　　本工程伸臂桁架施工存在以下难点:(1)内、外筒变形由于逐层施加施工荷载的方式与设计阶段一次性加载不同，且施工时内、外筒布置存在较大差异，因此，随着竖向结构体系应力、应变的变化，内、外筒发生变形。(2)外框钢管柱浪费施工时如提前焊接固定伸臂桁架，不仅使伸臂桁架上部楼层竖向荷载无法及时通过外框钢管柱向下有效传递，还会使大部分竖向荷载由伸臂桁架承受，导致主要用于承受竖向荷载的外框钢管柱严重浪费。作为储备结构体系，施工过程中如遇地震或大风等恶劣情况，可能使伸臂桁架内部产生残余应力。(3)极限荷载状态下节点焊缝撕裂或失效伸臂桁架内部产生残余应力，导致节点焊缝因受拉严重变形或撕裂，使施工完成后长期处于极限荷载状态下的节点焊缝失效，进而影响整个结构的安全与稳定。

　　针对上述施工难点，提出以下解决措施:(1)分段深化加工伸臂桁架，严格控制模板安装、铸钢件部位钢筋绑扎、腰桁架深化安装与临时加固、超厚钢板焊接部位处理质量。(2)首先焊接带牛腿铸钢件及伸臂桁架杆，用于连接4个角部伸臂桁架与劲性钢骨柱。(3)外框结构施工至智能顶升钢平台所在楼层时，需在高空中按由下撑杆至上撑杆的顺序准确安装伸臂桁架。为便于焊接作业，并保证伸臂桁架顺利安装，避免伸臂桁架节点焊缝撕裂或失效，需对桁架节点进行合理优化，确保智能顶升钢平台与伸臂桁架互不干扰。

　　3 关键施工技术

　　3.1 智能顶升钢平台与伸臂桁架的协调、配合

　　1)主次桁架碰撞检查

　　智能顶升钢平台顶部主次桁架设计时须进行碰撞检查，应将主次桁架设计为采用螺栓连接的可拆装钢梁。安装核心筒铸钢件时，需拆除铸钢件与主次桁架碰撞的部位。为避免铸钢件与钢平台顶升作业相互影响，并确保钢平台使用安全，需将挂架翻板设计为水平推拉翻板。针对挂架系统与铸钢件碰撞问题，应确保伸臂桁架与钢平台顶升及安装互不影响，并将翻板拉起。

　　2)分段处理伸臂桁架

　　根据施工要求，为避免混凝土墙体与现场焊缝距离太近，应分段处理伸臂桁架，并在工厂焊接铸钢件，然后在施工现场进行整体安装。为确保智能顶升钢平台顺利完成顶升作业，还应避免核心筒与钢平台相互干涉，特别是凸出墙面的伸臂桁架部分，如果凸出尺寸过大，不仅导致伸臂桁架自重增加，还会对钢结构施工造成影响，引起伸臂桁架安装位置偏移等。因此，须通过合理分段处理伸臂桁架，确保钢平台顶升作业满足施工要求;通过增加墙面与伸臂桁架焊接面的距离，保证钢平台顶升后伸臂桁架焊接及安装质量。

　　3.2 基于BIM技术的施工优化

　　1)竖向分段流水施工优化

　　根据伸臂桁架安装情况及自身结构形式，需在第1道伸臂桁架位置顶升钢平台并绑扎钢筋，按合理的施工顺序进行钢结构焊接安装、铝合金模板升降等，并进行伸臂桁架竖向分段流水施工。(1)29,30层外剪力墙钢筋位置与下层钢筋不对应，需在插筋过程中确保钢筋间距及位置合理，还需防止其与上部桁架钢结构缀板或栓钉碰撞。前30层剪力墙钢筋实际绑扎高度应<2.5m，严格控制钢平台顶升、钢筋绑扎、上部钢结构安装及下层混凝土拆模作业质量。(2)钢平台顶升完成后，需将模板下放2m，然后吊装并焊接墙体周围钢结构，并绑扎核心筒内侧墙体钢筋、预埋板筋。提供钢结构作业面后，绑扎作业面外侧剩余钢筋，并进行封模作业。

　　2)钢筋节点优化

　　由于本工程伸臂桁架钢筋节点复杂，因此处理钢筋节点时，采用BIM技术进行优化，根据施工作业流程对钢筋绑扎过程进行指导。考虑钢筋施工受铸钢件部位牛腿影响，需准确定位纵筋，并避免缀板和栓钉影响腰桁架。

　　采取以下措施降低钢筋制作及现场绑扎难度:(1)在铸钢件部位进行插筋作业，并按既定要求制作平行四边形箍筋，如果箍筋形状不规则，将其改为拉钩形式;(2)尽可能错开缀板位置，充分做好桁架钢结构部位插筋工作，可采用内设拉钩或外设封闭箍筋的形式，对缀板间箍筋进行合理布置;(3)外侧箍筋由于受栓钉影响，将其改为拉钩形式;(4)将箍筋及拉钩设置在桁架钢结构内;(5)设置跳板时，应由施工人员利用钢平台挂架进入钢板间绑扎钢筋。

　　3)铝合金模板施工优化

　　由于伸臂桁架铝合金模板施工过程中，墙体高度变化较大，因此需适当拆减或接长模板，并合理设计施工高度，如30,31层模板可加高700mm。通过销钉与螺栓连接模板，并对称设置便于施工的小孔。为满足受力要求，应将水平背楞设置在下侧接长模板与上部模板连接部位。

　　由于伸臂桁架与铸钢件连接部位凸出墙面，无法通过铝合金模板封模有效保证牛腿部位平整。为此，将1 100mm宽模板从铸钢件上拆下，然后利用与模板同厚的木枋和木模板进行加固处理，同时将原铝合金模板作为铸钢件底部背楞，将双钢管作为铸钢件背楞。

　　为确保铸钢件中部混凝土结构达到预期成型效果，需通过内支撑外拉的方式进行加固，并对短钢筋头进行焊接，使其作为铝合金模板内支撑。需注意，应每隔400mm沿高度方向焊接1道焊缝，共焊3道，将短钢筋头焊在两端。为确保铸钢件部位混凝土稳固，需将对拉螺栓设置在外拉外侧区域。

　　3.3 施工控制

　　1)钢结构构件分段

　　由于伸臂桁架钢结构构件具有较大的厚度，因此，需充分考虑板材拼接、现场焊接、构件运输、塔式起重机起重能力等因素进行构件分段。为防止钢平台无法顶升或准确安装过长的构件，采用ZSL850型动臂式塔式起重机对重9t、长约5.5m的核心筒桁架进行分段控制，使其不受钢平台桁架钢梁的影响。

　　2)钢结构施工

　　首先施工核心筒伸臂桁架钢结构，安装核心筒角部带铸钢件钢柱，嵌补核心筒其他桁架钢结构。外框钢管柱施工至31层时，安装伸臂桁架和腰桁架钢结构。腰桁架钢结构进行自上而下的安装作业，施工流程为:安装两侧外框钢管柱→安装桁架下弦杆→安装外框钢管柱中间节→安装外框钢管柱上节→安装桁架腹杆→嵌补其他腹杆→安装桁架上弦杆。

　　3)连接并搭设临时支撑

　　为满足核心筒桁架钢结构施工技术要求，连接并搭设临时支撑过程中，需设置临时支撑钢柱，同时需将斜撑焊接在钢柱中间，焊接高度为5mm。钢梁安装时，采用连接板进行临时连接，钢梁就位后，需及时夹好连接板，如果部分接头因孔洞存在细微偏差，应在冲钉配合协调下对跨间距进行优化。安装螺栓应≥2个，并占螺栓总数的30%及以上。

　　4 结语

　　结合超高层建筑钢-混组合结构体系，对伸臂桁架结构进行研究。为确保超高层建筑结构主体伸臂桁架顺利施工，基于BIM技术提前处理可能存在的复杂节点和冲突施工点，找出解决方案，用于指导钢结构构件分段、安装施工。除考虑伸臂桁架相关构件运输、堆放及吊装等施工难点外，还综合考虑相关构件对水平钢结构及智能顶升钢平台施工的影响。通过合理优化施工组织及施工方法，取得良好施工效果。