1 工程概况
1.1 项目整体概况
南京科技创业商务中心项目位于南京市江宁区双龙大道与秣周路的交界处。它集商业、休闲、娱乐等功能于一身，是以地铁站沿线为特色的艺术商业综合体。
图1 项目整体效果
本项目地下有 2 层，地上有 4 层。总建筑面积为 184687㎡，其中地上建筑面积是 85083㎡，地下建筑面积为 99604㎡。地下 2 层是地下停车库，地下 1 层到 3 层是商业区，4 层是餐饮娱乐区。屋顶是空中花园。项目整体造型优美，风格特别，富有艺术气息。地下 1 层与地铁 3 号线秣周东路站相连通，交通较为便利。
1.2 异形钢结构概况
砂之船项目分为东区和西区。中间连接部位的结构形式较为复杂。设计运用了钢结构，该钢结构主要由 1 个扇形钢结构以及 1 个圆形钢结构构成（图 2）。圆形和扇形钢结构的三维图如图 3 所示。钢结构总计有 4 个楼层面，安装高度约为 23 米。基础与钢结构之间通过 M30 锚栓来进行连接。楼面使用的是 YX51 - 305 - 914 钢楼承板，其钢板厚度为 1.2 毫米，组合楼板的厚度是 100 毫米，混凝土的强度为 C30，栓钉的型号是 19×80 毫米。
图2 圆形和扇形钢结构位置
（a）
（b）
图3 圆形和扇形钢结构三维示意
（a）示意1；（b）示意2
2 吊车及吊点选用
2.1 圆形钢结构
吊车的选择以及吊点的确定。在选择吊车时，要考虑到最重构件的极限吊装工况。计划使用 65t 汽车式起重机来吊装钢柱以及除采光顶外的所有各吊装层的主构件。而对于各个层次的构件，则采用 25t 汽车式起重机进行吊装。吊装半径为 14m，如图 4 所示。典型构件 GKL1 - 1 重 7.5t。根据各型号吊车的性能表可知，65t 汽车式起重机是满足要求的。对于稍远处的 2 根钢柱，因为采用分段做法，其重量为构件表重的 1/2，所以 65t 汽车式起重机也能满足这些钢柱的吊装要求。
图4 圆形钢结构吊点位置
根据吊装构件信息表，钢梁梁重为 7.5t，重力为 75kN。取 4 倍吊装安全余量，这样就得到钢丝绳的破断拉力为 300kN。采用双股钢丝绳进行吊装，此时拉力为原来的 1/2，即 150kN。查阅 GB 8918—2006《重要用途钢丝绳》钢结构地脚螺栓施工技术交底，选用 6×19 规格的钢丝绳，抗拉强度选择最小的 1570 级别的纤维芯钢丝绳，经此可得 18 钢丝绳能够满足要求。
2.2 扇形钢结构
吊车的选择以及吊点的选择。在选择吊车时，要考虑到最重构件的极限吊装工况。拟使用 25t 汽车式起重机来吊装扇形钢结构构件。扇形结构钢柱有 10 根。吊装钢柱时需考虑极限吊装情况，其中 BGZ1 - 5 钢柱最重为 11t。要考虑主臂最长且吊装半径最大能达到 4.5m。因为吊装区域是空旷平面（即云线所示区域），所以吊车站位能达到最优吊装工况（如图 5 中圆 4.5m 半径区域）。扇形结构钢柱的吊装情况如图 5 所示。
图5 扇形钢结构钢柱吊点
吊装梁构件采用分步骤的吊装工序。同时会考虑极限吊装情况，也就是余下的构件最重能达到 5.5t。当吊重为 5.5t 且吊臂最长时，吊装半径为 10m，并且能够满足吊装要求。具体做法如图 6 所示。
图6 扇形钢结构钢梁吊点
（2）钢丝绳的选用。经此可得 22 钢丝绳能够满足要求。
3 钢结构图纸深化及加工
圆形和扇形钢结构施工之前，首先要开展图纸深化设计这一工作。在深化设计图中，需要准确地展现出每个构件的详细信息。并且，深化设计图必须获得设计院的确认。其中，局部深化设计的情况如图 7 所展示的那样。
（a） （b）
图7 圆形和扇形钢结构局部深化示意
（a）示意1；（b）示意2
构件深化设计图完成后就开始进行加工，其中有部分加工完成的构件如图 8 所展示。构件加工完毕后接着进行预拼装，要在平整的平台上把典型构件的预装工作做好，并且对预装过程中察觉到的误差或者存在的问题进行校正，只有合格了才可以进入下一道工序。在高强度螺栓连接件预拼装的时候，可以运用冲击定位以及临时螺栓来使其紧固。试装螺栓在一组孔内的数量需不少于螺栓孔的 30%，同时不少于 2 只。冲钉的数量不得比临时螺栓的数量多，最多为临时螺栓的 1/3。在预装检验合格之后，要对各个接口以及构件号进行标识，绘制出出厂排版图，然后将其与构件资料一起运往施工现场，这样以便在现场能够按照原样进行拼装。
图8 工厂加工局部构件
4 钢结构施工
4.1 地脚螺栓施工
钢结构地脚螺栓采用M30锚栓，大样如图9所示。
图9 锚栓大样
地脚螺栓在施工过程中主要有以下控制要点。
地脚螺栓模板定位：在钢模板上，用油性漆笔绘出定位十字线，使其与柱的定位轴线重合，然后进行点焊固定。
地脚螺栓的安装情况如下：地脚螺栓会从钢套模下面的孔向上穿入钢套模，在插入孔之后，马上就用螺母将其固定住。
地脚螺栓的标高会对上部结构的标高产生影响。所以，地脚螺栓的标高测量基准必须与土建的初始基准保持统一。
使用全站仪对地脚螺栓位置进行复测：利用现场土建轴线来确定地脚螺栓的位置。因为现场土建轴线本身存在定位误差，且定位不准确会给上部结构带来不良影响，所以在现场施工中，当地脚螺栓定位完成后，会使用全站仪对其定位位置再次进行复测。
地脚螺栓固定：地脚螺栓复测定位准确后，需对其进行点焊加固。这样能确保混凝土施工振动器的震动不会使地脚螺栓产生位移。首先，利用现场剩余的 20 钢筋，将每组螺栓的各螺杆间相互连接并焊接固定。在焊接前，要用水平靠尺检测螺杆的垂直度，尽可能让螺杆处于垂直状态。
地脚螺栓浇筑前需进行保护：完成点焊固定后，撤去钢套模，此时要对螺纹部分采取保护措施，用塑料薄膜将螺纹部分包裹起来，以防止混凝土浇筑时污染螺纹。
4.2 圆形钢结构吊装
先吊装主钢柱，其中分段钢柱先吊装下分段。在必要情况下，使用揽风绳加手拉葫芦进行固定。固定牢靠后，吊装上层钢柱并焊接牢固，如图 10 所示。主钢柱吊装结束后，开始吊装第一层构件。在构件吊装时，先吊装框架梁，用螺栓固定，点焊牢固后，再吊装次梁。第一层构件吊装结束后钢结构地脚螺栓施工技术交底，安装第二层构件。在构件吊装时，同样先吊装框架梁，用螺栓固定，点焊牢固后，再吊装次梁。第二层构件吊装结束后接着安装第三层构件。在构件吊装过程中，首先吊装框架梁，待螺栓固定且点焊牢固后，再吊装次梁。各层构件吊装结束后开始安装采光顶构件，吊装采光顶构件时同样先吊装框架梁，点焊牢固后再吊装次梁，如图 11 所示。
图10 圆形钢结构钢柱吊装
图11 圆形钢结构钢梁吊装
4.3 扇形钢结构吊装
先吊装主钢柱，其中分段钢柱先吊装下分段。在必要时，会使用揽风绳加手拉葫芦来进行固定。待固定牢靠后，再吊装上层钢柱并焊接牢固（如图 12 所示）。当钢柱吊装完成且固定牢固后，接着吊装左半边区域内的各层构件，吊装顺序为首先吊装框架梁，进行螺栓固定，在点焊牢固之后再吊装次梁。等到左边构件吊装结束后，按照相同的吊装顺序吊装右边构件（如图 13 所示）。左右两边构件吊装结束后，就按照相同的吊装顺序来安装扇形结构内弧区域构件。扇形内弧区域构件吊装完毕后，接着按此顺序安装扇形结构中弧区域构件。扇形中弧区域构件吊装完成后，再按同样顺序安装扇形结构外弧区域构件。
图12 扇形钢结构钢柱吊装
图13 扇形钢结构钢梁吊装
4.4 构件连接
连接钢柱与基础使用的是 M30 的锚栓；连接钢柱与钢柱采用焊接这种方式；连接钢梁与钢柱运用 M20 高强螺栓组（图 14）；连接钢梁与钢梁采用焊接 M20 高强螺栓。在现场，坡口熔透焊需满足二级焊缝的要求，角焊缝要符合三级焊缝的要求，并且焊缝都要求进行等强焊接。高强螺栓拧紧需先固定临时螺栓。接着校正钢柱或钢梁并预留偏差值。之后紧固临时螺栓。再进行冲孔。接着检查缝隙。然后进行初拧。按照紧固顺序，采用转角法作出标记。最后进行终拧。
图14 钢柱与钢梁局部连接大样示意
4.5 楼面施工
在进行栓钉施工之前，先在压型上弹出钢梁的位置，这样能保证定位准确。
图15 楼板配筋示意
4.6 其他注意事项
汽车式起重机的吊点在地下室顶板上，所以必须进行计算。同时，要对吊点位置进行加固，并且在汽车式起重机的支点处垫上钢板，以扩大受力面。
所有构件都要进行防腐蚀和防火处理，防腐涂料需要分层涂刷。防火涂料分为底漆、中间漆和面漆。超薄型和薄型防火涂层与防腐涂层之间的附着力要大于 1MPa。防火涂料的性能、涂层厚度以及质量都应符合规范要求。其中，钢柱的耐火时限为 2h，钢梁的耐火时限为 1.5h。
压型钢板下方需搭设支撑，以此来确保楼面能够整体保持稳定。在浇筑混凝土的时候，不能让混凝土堆积得过高，并且要及时将混凝土铺开。
（4）扇形和圆形钢结构施工时观光电梯及楼梯钢结构同步跟进。
钢结构进行焊接作业时，需要做好与之相关的防火措施。并且要前往项目部的安全部门办理动火证。
钢结构作业多数为高空作业。作业开始前，首先要进行技术交底。接着，为作业人员配备安全帽和安全带。在进行高空作业时，安排专人全程进行跟踪。并且在主梁上焊接防护栏杆，以此作为临时行走通道。
5 小结
本文主要通过一个实例来阐述复杂异形钢结构的施工过程。通过钢结构深化设计这一流程，了解其施工工艺；通过加工流程，了解其施工工艺；通过吊装等施工流程，了解其施工工艺。同时，还阐述了质量控制要点和安全控制要点，为以后类似工程提供借鉴和参考。
摘自《建筑工人》2021年5月，祁金金
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