钢结构工程施工“逆作法”与普通施工相同的是先安装竖向通长结构钢柱，再由上至下逆向安装钢梁；不同点为：1)室内安装钢支撑回顶支护原结构梁板；2)在新建钢柱部位将原结构梁板及混凝土柱上下贯通式拆除，形成上下通透式安装洞口；3)新建外墙并安装钢梁预埋件；4)安装新建地下一层顶钢梁，实现逆作法第一个节点目标；5)由上至下逐层进行原结构室内拆除，再由上至下逐层完成室内逆作法钢梁安装。安装钢柱过程中，上下贯通式安装洞口的尺寸将直接影响钢柱能否顺利安装，安装难度极大；由于室内无法满足大型起重机械的使用要求，因此钢梁的安装过程也十分复杂。采用“逆作法”施工，顺利完成了钢结构工程，取得了满意的效果。

西单文化广场升级改造项目位于首都核心区内，南侧紧邻长安街，西侧为西单北大街，北侧为武功卫胡同，东侧为横二条，在北京标志性的商圈内，属于黄金地段。规划用地性质为公园绿地，面积约 1.85 hm2，南北长约130 m，东西宽约150 m。

此次改造建筑规模以减量提质为目标，现为地下4层、地上局部1层混凝土结构，拟改造为地下3层、地上局部1层钢结构。拆除地下4层、地上局部1层，总建筑面积为42 599 平方米；新建地下3层，地上局部1层，总建筑面积为33 149 平方米。总体建筑面积减少8 149.47 平方米，商业面积减少13 824.47 平方米，增加机动车停车库，地下3层为机动车库，机动车位数量为220个。广场部分改造最大化增加绿地面积，在广场改造设计范围内绿地面积由5 000 平方米增加至11 198 平方米，其中广场地面部分覆土深度不小于 2 m。地下室部分改造不突破现有地下室最外边界，项目效果见图1。

图1 项目效果

西单文化广场是长安街上唯一的大型绿地广场和集购物、康体、娱乐、休闲为一体的多元化商业地带，其在命名上以“文化”为核心，改造过程中在承载原有商业功能的同时加强自身文化属性，在设计理念和景观呈现上融入博大精深的优秀传统文化、细腻深厚的家国情怀、充满活力的中国流行文化等概念，展现中国文化的魅力，体现“文化自信”的理念，以契合首都发展方向。改造目的为建国70周年献礼。

项目结构体系为钢框架体系，地下4层、地上局部1层混凝土结构改造为地下3层、地上局部1层钢结构，改造后的新建框架柱为箱型柱，钢梁为焊接H型钢梁，见图2。本文只介绍地下室逆作法钢结构施工，地上部分属于正常施工。

a—立面；b—地上1层；c—地下1层；d—地下2层；e—地下3层。图2 钢结构模型

因项目施工位置特殊，西临北京市地铁4号线，南临地铁1号线，为保证临近地铁侧用地在本项目施工期间的稳定，本项目原结构混凝土楼板需作为临近地铁侧用地墙体的水平支撑，因此不能将原结构地下1～4层楼板一次性全部拆除再进行新建钢结构施工；又因项目为2019年国庆节献礼工程，地下1层屋顶新建结构移交园林绿化工期紧。在此前提下，项目最终讨论决定采用 “逆作法”钢结构安装方式进行施工，即项目保留原地下室4层至地下2层混凝土楼板，先进行新建地下3层至地下1层钢柱安装，再进行新建地下1层钢梁安装，待地下1层新建楼板施工完成后进行地下2层原结构楼板拆除，此时将新建的地下1层楼板作为外墙水平支撑；继而进行新建地下2层室内钢梁安装，待地下2层新建楼板完成后进行原结构地下3、4层楼板拆除，此时将新建的地下二层楼板作为外墙水平支撑；最后进行新建地下3层室内钢梁安装，直至完成地下3层新建楼板施工。

项目需在现有的原结构基础底板的基础上再建新基础底板，满足原结构底板加强及新建钢柱柱脚埋件预埋安装。新建混凝土基础底板分为21个区(①~⑱，夹1～夹3)，对其逐一进行施工，见图3。

图3 新建混凝土基础底板分区

项目需在现有的原结构混凝土外侧墙体的基础上再新建外墙墙体，满足原结构墙体加强及新建钢梁预埋件的预埋安装。

因新建外侧墙体竖向高度达到15.2 m，既要保证施工质量和可操性，又要保留原结构楼板对外墙的水平支撑，因此项目外墙施工选择“跳仓式”施工，详见图4。

图4 新建混凝土外墙

本项目钢结构在保留原结构混凝土楼板的基础上进行钢柱安装，需在地下4层至地下2层(地下1层楼板已全部拆除)原结构混凝土楼板上进行贯通式统一尺寸的安装洞口的切除。

安装洞口尺寸要求：本项目钢柱截面为□700×700×35、□800×800×50，安装洞口既要满足钢柱的垂直安装运输，又不得过大影响原结构楼板的稳定，最终决定钢柱安装洞口尺寸统一定位1 200 mm× 1 200 mm。又因受安装洞口尺寸的限制，考虑到钢结构逆作法上部荷载过大，地下室钢梁在后续室内安装时，若直接与钢柱焊接将产生极大热量，会导致通长的地下室钢柱中间部位受热变形；钢柱安装洞口四周将会安装型钢进行安装洞口四周原混凝土结构梁板支撑，因作业空间有限，无法实现先装钢柱，再室内焊接牛腿，再后续安装室内钢梁。因此钢柱牛腿需在加工场预制安装,经研究，确定长度取为150～200 mm，以满足钢柱竖直向下顺利穿过安装洞口进行安装的需求。

4.3.1安装洞口钢支撑支护

因项目新建钢柱与原结构混凝土梁、柱均在平面有重合部位，因此此种部位需切除原结构混凝土梁、柱，以保证新建钢柱能够竖直上下通过安装洞口进行安装。但切除原混凝土结构梁、柱，对原结构体系的稳定产生了破坏。针对此情况，项目决定在安装洞口切除之前，先将此类洞口四周原结构混凝土梁板进行地下4层至地下2层钢支撑支护，用于保证切除与新建钢柱重合的原结构混凝土梁柱后，原结构体系依然稳定，见图5。

图5 钢支撑支护

4.3.2安装洞口定位及切除

根据结构图纸新建钢柱轴线坐标，将待装钢柱平面位置测量放线后标记于原结构楼板上，由切除单位将每层原结构楼板钢柱安装洞口准确切除，见图6。

图6 钢柱安装洞口切除

施工前与各单位共同制定钢柱及各层钢梁安装顺序，以保证钢结构施工的连续性，见图7。按照图7中序号顺序逐一安装地下3层至地下1层钢柱，安装地下1层钢梁，再安装地下2层钢梁，最后安装地下3层钢梁，最终完成“逆作法”钢结构施工。

a—钢柱及地下1～2层钢梁施工流水段；b—地下3层钢梁施工流水段。

图7 施工流水段

新建基础底板的同时预埋钢柱柱脚埋件，严格控制埋件轴线位置及标高；对于新建钢柱与原结构混凝土柱平面重合部位，需待混凝土柱切除后再预埋柱脚埋件。

因室内条件限制：无起重设备、无机械可行驶地面，故柱脚埋件安装通过拉设钢丝绳，采用滑轮与倒链配合的方法进行预埋施工。

地下3层至地下1层钢柱逐节安装、焊接，安装过程中必须严格控制新建钢柱轴线位置及标高。钢柱轴线偏差实测为1 mm，垂直度偏差为2 mm，符合相关规范要求。

安装及焊接地下1层钢梁，由于本工程位于北京市西城区，处于首都市中心地带，对环境保护要求高。且项目工期紧，需要夜班作业，这就需要针对焊接产生的弧光采取措施。同时，为避免焊接烟尘对现场施工人员职业健康的影响，项目部针对本项目特点，专门制作封闭式焊接吊笼外接焊接烟尘净化器，以满足现场对遮光及防烟尘的要求，见图8。

图8 钢梁安装及焊接

钢梁轴线偏差实测为1 mm，错口偏差为1 mm，符合要求。

钢梁安装合格后铺装地下1层钢筋桁架楼承板，验收合格后移交其他单位进行下一步施工。

待地下1层新建楼板施工完成后，由拆除单位进行地下2层原结构楼板拆除，同时将地下2层支护的钢支撑拆除，见图9。

图9 地下2层顶原结构楼板及钢支撑拆除

钢梁通过中庭安装洞口垂直吊运至地下2层室内，转运至安装位置。由于地下结构单件最大质量为8.5 t，故无法使用塔吊、汽车吊或履带吊等常规安装设备。针对这种情况，采用可移动组装自提升吊架配合电动葫芦进行安装(图10)。依据住建部颁布的关于危大工程安全管理的相关文件，非常规安装属于危大型，未达到超危大工程，需编制安全专项施工方案，并对架体的刚度、强度及稳定性进行验算。

图10 可移动组装自提升吊架吊装示意

通过“可移动组装自提升吊架”进行室内钢梁安装，钢梁完成安装后，铺装地下2层钢筋桁架楼承板，验收合格后，移交其他单位进行下一步施工。

此种状态下架体高度整体低于地下1层顶新建钢梁下翼缘，可实现吊架架体在室内水平移动及固定。钢梁吊装步骤为：

1)吊梁一侧架体就位后，放下底座支腿；

2)通过自带的提升装置将架体及吊梁提升到预定高度；

3)移动另一侧架体至预定位置，提升架体；

4)两侧架体连接就位，固定穿销，形成整体龙门吊架；

5)起吊钢梁进行安装。

依据本工程情况，地下2层及3层顶钢梁采用现场制作龙门架体，挂100 kN电动葫芦进行安装。依据设计图纸及钢结构深化图纸，确定钢梁最大自重为90 kN，起吊重量为95 kN。龙门吊架吊梁采用H型梁，截面为H200×200×12×8，格构柱主体材料选用圆管φ89×6，横向连接杆及斜撑采用圆管φ50×4，材质Q235。经验算，此可移动组装自提升吊架满足施工要求。

使用时上下两节格构柱主受力构件接触面刨平顶紧，侧面采用φ24高强螺栓连接副连接。提升套架与吊架基座焊接牢固，上部格构柱与提升套架之间依靠滑轨连接，采用手动葫芦提供提升动力。吊架基座下部设置移动万向轮，以实现吊架水平移动；并在基座外缘设置千斤顶，吊架移动就位后千斤顶顶起，由千斤顶承受荷载。

因地下3、4层原结构楼板对外墙起到水平支撑的作用，两层楼板同时拆除后竖向跨度较大，因此拆除前，需在新建基础底板和新建外墙之间安装临时支撑，临时支撑间距2.8 m，见图11。

图11 地下4层墙体斜撑

待地下4层临时支撑施工完成后，由拆除单位进行地下3、4层原结构楼板拆除，随后将地下3、4层支护的钢支撑拆除，见图12。

图12 地下3、4层原结构楼板及钢支撑拆除

钢梁通过中庭安装洞口垂直吊运至地下3层室内，转运至安装位置，通过“可移动组装自提升吊架”进行室内钢梁安装，钢梁完成安装后，铺装地下3层钢筋桁架楼承板，验收合格后，移交其他单位进行下一步施工。至此顺利完成逆作法钢结构室内安装。

待地下3层钢梁安装及新建混凝土楼板施工完成后，新建楼板对外墙的加固重新起到水平支撑的作用，此时上文所述的“地下4层墙体斜撑”便可拆除，见图13。

图13 地下4层墙体斜撑拆除

本项目采用逆作法施工，安装钢柱过程中，上下贯通式安装洞口的尺寸将直接影响钢柱能否顺利安装，安装难度极大；由于室内无法满足大型起重机械的使用要求，因此钢梁的安装过程也十分复杂。通过采取本文介绍的施工方法，顺利完成了钢结构工程，取得了满意的效果。

来源：宗立杨,孙文科,李真.浅谈“逆作法”钢结构安装技术[J].钢结构，2019,34（8）：82-86.

doi: 10.13206/j.gjg201908016