无锡恒隆广场项目位于无锡市崇安区中心位置,北临人民中路,南向后西溪街,西至健康路,东侧为规划道路,四面临街。总占地面积约3.7万m²,总建筑面积约为3.73万m²,该项目包含1个大型高级购物中心、2栋超高层办公大楼及地下室。塔楼1地下4层,地上44层,屋顶标高243.980m;塔楼2地下4层,地上35层,顶架标高199.450m;购物中心地下4层,地上6层,楼高约48m。无锡恒隆广场效果如图1所示。

本工程塔楼1,2均采用型钢混凝土框架+钢筋混凝土筒体结构体系。塔楼1屋顶有1个高度约50m的“皇冠”钢结构,其主要材质为Q345C级钢,主体用钢量约为2 200t,外围幕墙钢结构约600t。塔楼1使用2台动臂塔式起重机M760D和K500L完成吊装。主要构件截面如表1所示。

1)高度204~250m的屋顶“皇冠”钢结构独立成体系,包括框架柱、梁,中间纵横向桁架结构和外围悬挑幕墙钢结构。其中纵横12榀桁架通过约2 000根预埋螺栓与核心筒结构连接,另有13根外框柱也通过预埋锚栓与结构连接,如何保证其定位的准确性是安装的一个重点;安装T1,T2节外框柱时,23m高处与核心筒结构无连接,如何保证框架柱的安全稳定是安装的另一个重点;外围悬挑幕墙钢结构杆件多、截面小,如何安全有效地完成施工是一个难点。

2)有2榀桁架与动臂塔式起重机存在冲突,且在进行屋面“皇冠”钢结构安装时,动臂塔式起重机需完成最后一次爬升。如何解决与塔式起重机冲突部位桁架的安装和保证塔式起重机正常爬升是施工的一个难点。

3)本工程的作业位置较高,且构件数量多,存在悬挑小构件,施工难度大。如此高空作业环境的施工,克服工人恐惧心态、安全防护是本工程需要解决的一项重要工作。

根据屋顶“皇冠”钢结构特点,外框钢柱最高44.34m,分4段(见图2)。第1段重约11t,长14.65m。钢梁通过牛腿或耳板与钢柱连接。

屋顶共12榀桁架,其中8榀横向桁架,4榀纵向桁架。横向桁架设计为通长,纵向桁架断开分跨安装。结合塔式起重机吊重及桁架位置,桁架TRUSS1a,TRUSS1,TRUSS4,TRUSS5,TRUSS6 5榀桁架分3段,其他横向桁架分2段。如图3所示。

纵向桁架断开分片安装,每跨构件在工厂加工成Z形构件,现场整片分跨安装。为防止运输及吊装过程中变形,在两端增加└100×10角钢支撑。如图4所示。

外围幕墙小构件原则上尽量与主构件一起加工,无法一起加工的散件尽量在地面拼装成整片,然后整体安装,尽量减少高空散件拼装。

1)根据屋顶“皇冠”钢结构特点及工程进度目标,44F层顶混凝土结构施工完成后,立即开始T1节钢柱的吊装,同时做好稳定加固措施;安装完T2节钢柱的吊装后,进行桁架层构件安装;然后T3,T4节钢柱及梁由北向南依次安装,先确保面向商业裙房的北侧和东侧完成封闭,然后完成另外两侧钢构件的安装。

2)先安装完钢框架的主体构件,再安装外围幕墙钢结构,按照业主开业要求提前封闭北侧和东侧,然后再封闭西侧和南侧。

3)与动臂塔式起重机冲突部位的桁架先采用临时支撑措施使桁架形成体系,拆除动臂塔式起重机后再安装此部分桁架及钢构件。

预埋锚栓包括外框钢柱柱脚锚栓和桁架与核心筒连接锚栓2部分,其中桁架预埋锚栓沿桁架构件方向通长布置,纵向间距250mm,并列2排,横向间距235mm,锚栓规格均为M30,有2 000多套。为满足后续桁架的安装,2 000多根集群预埋锚栓须精准无误。桁架与核心筒结构连接节点如图5所示。

施工前技术人员针对锚栓排布进行详细定位核对,把与桁架加劲板、纵横向节点与腹板冲突的部位进行调整,避免定位冲突。提前用8mm厚钢板制作定位板,把锚栓整体固定在定位板上进行预埋,使用全站仪进行精准定位,做好加固措施,做好混凝土浇筑过程监控,确保预埋定位的精准度。预埋时对锚栓端部涂抹黄油及包裹保护。

主框架外围共计24根H型钢柱,其中13根通过预埋锚栓与主体连接,11根与塔楼主体钢骨框架柱柱顶钢板焊接连接。外围框架内44根钢柱,外围悬挑幕墙钢结构113根小截面箱形钢柱分段后,所有钢柱、钢梁均使用K500L,M760D 2台动臂塔式起重机完成吊装。

根据钢柱分段位置,安装完T2节钢柱后才能安装桁架,形成稳定的框架体系,T1,T2节钢柱高度达23.45m,与核心筒没有任何连接。为增加外框架构件的稳定性,确保安装桁架前框架结构的施工安全,安装T1节钢柱时,每根钢柱与核心筒间增加了1道型钢水平支撑,型钢规格为H400×400。临时支撑立面、连接节点分别如图6,7所示。

主框架钢梁与外围悬挑幕墙钢结构梁共计695根,大部分梁长约5.4m,其中约有430根须现场进行安装焊接。安装时按照先主梁后次梁,先下层后上层的顺序进行。与塔式起重机冲突部位的钢梁后安装。

完成外框T2节钢柱安装后进行桁架安装。除与动臂塔式起重机冲突部位的2榀桁架外,其他桁架均可正常安装。先安装横向桁架,后安装纵向桁架Z形构件。对于分2段的桁架先安装较长段,后安装较短段;对于分3段的桁架,先安装两侧,后安装中间段。

与动臂塔式起重机位置冲突部位的2榀桁架分3段进行安装。此2榀桁架的中间段需在塔式起重机拆除后再安装。为解决受塔式起重机部位影响桁架及梁的后安装,正常安装时,在塔式起重机左、右侧增加临时支撑梁做连接,保证结构整体性和稳定性。

在桁架上下弦标高处均增设临时支撑。临时支撑梁应避开塔式起重机外轮廓250mm。桁架下弦临时采用H600×800×35×35和H400×400×13×21做支撑梁,桁架上弦标高处采用H400×400×13×21做支撑梁。

M760D塔式起重机拆除后,使用K500L塔式起重机安装相应部位的桁架及梁;K500L拆除后,使用WQ16屋面式起重机安装相应部位的桁架和钢梁。桁架和钢梁安装完成后,拆除临时支撑梁,然后封闭塔式起重机洞口部位的混凝土结构。

东西侧外围幕墙钢构件主要有CSB2,CSB3 2种箱形构件,共约320根杆件,整体悬挑出主结构约1m,CSB3与外框钢柱在工厂完成焊接,随着钢柱安装,现场进行CSB2梁安装,使用临时连接板临时固定。

南北侧外围幕墙构件主要有CSB1,CSB2,CSB33种箱形构件,共约475根,最大悬挑部位达约4.5m,最长构件长10.6m。CSB1变截面钢梁通过主体构件上的预留牛腿进行连接,所有构件均为现场焊接。为减少吊装次数及减少现场仰焊焊接,每2~3跨的CSB1钢梁和相应下层CSP1钢柱及2层CSB2梁在现场地面放样完成焊接,然后整体吊装,最后安装每跨间的CSB2钢梁。

本工程作业位置在204~250m,且有悬挑构件的安装,除了配备常规超高层钢结构施工的个人防护用品、防坠器、爬梯和焊接操作平台等设施外,为克服工人的恐高心理,同时起到有效安全防护作用,项目在42层结构标高位置专门为屋顶“皇冠”钢结构安装增加1道悬挑6m的硬防护,在桁架标高外围位置增加1道悬挑3m的软防护。

安装南北幕墙钢结构时,每跨间还会有少量CSB2梁单独安装,上下距离CSB1梁均约4m,南北各有4层此类钢梁。安装时需搭设安全平台。安全平台距梁1.5m高,主框架采用Ф20圆钢及钢管,作业面满铺脚手板下兜安全网,外立面满挂安全网,底部设置250mm高挡脚板。在地面随着安装就位钢柱整体吊装就位。外围操作平台如图8所示。

本工程通过对屋面“皇冠”钢结构的合理分段,采取数量极大的集群锚栓预埋定位措施、23m高单独立柱的临时固定措施、与塔式起重机冲突部位钢梁安装措施、外围幕墙钢梁临时连接及整体拼装措施、高空安全防护及操作平台等系列施工措施,解决了施工中不可避免的困难,降低了施工成本,确保了“皇冠”钢结构的施工工期和质量。