淺析高層鋼框架結(jié)構(gòu)施工技法

張偉平 陳集強(qiáng) 蔣寶林

鐵煤集團(tuán)建設(shè)公司（鐵嶺 112700）

0 引言

隨著我國鋼結(jié)構(gòu)建筑市場的發(fā)展，對高層鋼框架結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的要求越來越高，對高層鋼框架結(jié)構(gòu)施工工藝研究也越來越重要。本文結(jié)合作者的實際工作經(jīng)歷，介紹了高層鋼框架結(jié)構(gòu)施工工藝，與大家進(jìn)行交流。

1 鋼構(gòu)件簡介

1.1 鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面形式

(1)柱 柱截面可以采用 H 形、箱形、十字形、圓形等。

(2)梁 多為軋制或焊接的 H 型鋼梁，也可使用復(fù)合截面。

1.2 鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接方式

(1)柱與柱的連接 高強(qiáng)螺栓連接，焊接，混合連接。

(2)柱與梁的連接 高強(qiáng)螺栓連接，焊接，混合連接。

(3)梁與梁的連接 高強(qiáng)螺栓連接，焊接連接。

1.3 鋼構(gòu)件的制作

在加工廠制作的流程為編制構(gòu)件制作指示書→原材料矯正→放樣、下料、切割→制孔→邊緣加工→組裝和焊接→端部加工和磨擦面處理→除銹和涂裝→驗收和發(fā)運。

2 測量定位

不僅鋼結(jié)構(gòu)變形的控制需要精確的測量定位，而且整體鋼結(jié)構(gòu)安裝的質(zhì)量和進(jìn)度更是與測量工作的好壞密切相關(guān)，為此鋼結(jié)構(gòu)工程應(yīng)積極采用先進(jìn)的測量儀器，針對高層鋼結(jié)構(gòu)工程施工中的難點和重點，充分發(fā)揮已有類似工程施工的經(jīng)驗，結(jié)合高層鋼結(jié)構(gòu)施工的特點，對鋼結(jié)構(gòu)吊裝和焊接質(zhì)量進(jìn)行引導(dǎo)和實時監(jiān)控。

2.1 測量控制的主要內(nèi)容

鋼框架結(jié)構(gòu)安裝測量工作的主要內(nèi)容包括：驗收土建平面控制基線或紅線界樁點及標(biāo)高基準(zhǔn)點，并作好書面交接記錄基礎(chǔ)埋件的放線就位及標(biāo)高；設(shè)置好墊板組，控制好構(gòu)件安裝的標(biāo)高和軸線；主軸線網(wǎng)的建立；平面控制網(wǎng)的測放；標(biāo)高的引測；H型鋼柱和箱形柱的校正。

2.2 測量控制的基本方法

(1)鋼柱

采取用經(jīng)緯儀校正垂直度和用全站儀復(fù)核軸線偏差相結(jié)合的控制方法。高程傳遞：除用大盤尺直接進(jìn)行高程傳遞的常規(guī)方法外,還可基于三角高程原理采用全站儀進(jìn)行高程傳遞。

(2)平面控制網(wǎng)的測放

根據(jù)現(xiàn)場通視條件，先測設(shè)主控制軸線，然后在此基礎(chǔ)上加密各建筑軸線。

(3)平面控制網(wǎng)的垂直引測

激光鉛直儀垂直引測已測設(shè)好的軸線控制點。

2.3 測量控制的準(zhǔn)備工作

(1)測量儀器具的準(zhǔn)備

按 ISO9002 質(zhì)量管理體系的要求，在鋼框架結(jié)構(gòu)工程中使用的計量儀器具均應(yīng)經(jīng)過權(quán)威計量檢測中心檢驗并校正合格，方可投入使用。并填寫好以下相關(guān)表格作為管理資料存檔。此次準(zhǔn)備應(yīng)填寫的表格有《計量檢測設(shè)備臺賬》、《計量檢測設(shè)備周檢通知單》、《機(jī)械設(shè)備校準(zhǔn)記錄》、《機(jī)械設(shè)備交接單》。測量儀器具計劃配置表：全站儀、經(jīng)緯儀、激光鉛直儀、水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀彎管目鏡（垂直度校正）、對講機(jī)、塔尺、水平尺、激光接收靶、磁鐵線墜、鋼卷尺、大盤尺、校正羅絲刀及撥針（儀器校正）、三腳架、激光反射貼片（測距和高程傳遞）。

(2)測量人員準(zhǔn)備

根據(jù)工程測量工作量及操作的難易程度，需配備相應(yīng)數(shù)量的測量人員。

(3)技術(shù)準(zhǔn)備

熟悉圖紙，學(xué)習(xí)測量施工規(guī)范。計算并記錄內(nèi)業(yè)成果。

測理定位主要包括以下幾個流程①主軸線的測放；②平面控制網(wǎng)的測放；③平面控制網(wǎng)的垂直引測；④標(biāo)高控制網(wǎng)的測放；⑤鋼柱的測量校正。

3 安裝工藝

3.1 安裝準(zhǔn)備

包括熟悉圖紙，根據(jù)起重設(shè)備的性能和構(gòu)件的截面尺寸、長度、對構(gòu)件進(jìn)行分段，根據(jù)塔吊型號、構(gòu)件重量、工期編制吊裝機(jī)具需用計劃。根據(jù)構(gòu)件重量和單層的構(gòu)件數(shù)量，裁剪出不同長度、不同規(guī)格的鋼絲繩作為安裝和纜風(fēng)繩用。組織一批業(yè)務(wù)精、技術(shù)熟練有類似工程工作經(jīng)驗的起重工、塔司等相關(guān)工種人員進(jìn)場，一般要求配齊對講機(jī)，對信號工還應(yīng)要求配齊信號衫。同時明確鋼構(gòu)件的校正內(nèi)容及順序。

3.2 構(gòu)件進(jìn)場

高層鋼結(jié)構(gòu)項目一般處于城市的繁華地帶，白天構(gòu)件運輸車輛不能進(jìn)場，只能在晚上12 點至早 6 點之間進(jìn)場。這就為構(gòu)件的卸車提出了較高的要求。要在六個小時內(nèi)卸完一天要安裝的構(gòu)件，要求加強(qiáng)和制作廠的協(xié)調(diào)和聯(lián)系。要求制作廠對小梁進(jìn)行打包發(fā)運以便于卸車，鋼柱在車內(nèi)要擺放整齊，需要兩層疊放在一起的時候中間要墊枕木，防止因運輸原因破壞構(gòu)件上的栓釘和構(gòu)件外表。

3.3 鋼結(jié)構(gòu)安裝

鋼結(jié)構(gòu)安裝工藝流程圖及鋼結(jié)構(gòu)安裝順序示意圖如圖1所示。

圖1 鋼結(jié)構(gòu)安裝工藝流程圖及鋼結(jié)構(gòu)安裝順序示意圖

鋼結(jié)構(gòu)整體安裝順序為(1)安裝內(nèi)框結(jié)構(gòu)體系；(2)安裝外框架結(jié)構(gòu)體系；(3)順次進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)安裝。鋼結(jié)構(gòu)安裝在垂直方向上的正常狀態(tài)是鋼結(jié)構(gòu)安裝完成一節(jié)后，土建單位立即將這一節(jié)每一樓層的壓型鋼板吊運到位，然后立即把最上面一層的壓型鋼板鋪好，使上部的鋼結(jié)構(gòu)吊裝和下部的壓型鋼板鋪設(shè)和土建施工隔離，但要注意的是鋼結(jié)構(gòu)施工的樓層不能與土建施工的樓層相差太多。

4 連接工藝

鋼構(gòu)件的連接方式通常有焊接和螺栓連接。焊接是將需要連接的鋼板，在接合處用高溫熔合在一起。焊接連接靈活方便，構(gòu)造簡單，不削弱桿件截面，節(jié)省鋼材，剛度大，密封性好，在工廠易于采用自動化操作，焊接質(zhì)量有保障，可以得到較為美觀和簡潔的結(jié)構(gòu)外形，造價也較低。但焊接易產(chǎn)生殘余應(yīng)力和殘余變形，對受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定和整體穩(wěn)定有影響；此外，現(xiàn)場焊接一般需人工施焊，工作強(qiáng)度大，對疲勞和脆斷較為敏感，施工質(zhì)量較難控制。為此，工程師應(yīng)根據(jù)節(jié)點是在工地焊接還是在現(xiàn)場焊接，選擇焊接的接頭型式并采用合理的構(gòu)造措施。鋼結(jié)構(gòu)制作與安裝制作單位在焊接前，應(yīng)制定合理的焊接工藝，保證焊接的質(zhì)量，并對焊縫進(jìn)行探傷檢查。螺栓連接是鋼結(jié)構(gòu)建筑中另一種主要的連接方式，分為普通螺栓連接和高強(qiáng)度螺栓連接兩種形式。

隨著高強(qiáng)螺栓連接和焊接連接的大量采用，對被連接件的要求愈來愈嚴(yán)格。如構(gòu)件位移、水平度、垂直度、磨平頂緊的密貼程度、板疊摩擦面的處理、連接間隙、孔的同心度、未焊表面處理等，都應(yīng)經(jīng)質(zhì)量監(jiān)督部門檢查認(rèn)可，方能進(jìn)行緊固和焊接，以免留下難以處理的隱患。焊接和高強(qiáng)度螺栓并用的連接，當(dāng)設(shè)計無特殊要求時，應(yīng)按先栓后焊的順序施工。鋼結(jié)構(gòu)安裝中還要經(jīng)常使用臨時螺栓。臨時螺栓除了起臨時連接作用之外，還應(yīng)有足夠承受構(gòu)件自重和抵抗校正時來自外力的作用。安裝使用的臨時螺栓和沖釘?shù)臄?shù)量應(yīng)滿足如下要求，臨時螺栓不應(yīng)少于2個且不應(yīng)少于安裝孔總數(shù)的1/3；沖釘不宜多于臨時螺栓的 30%，擴(kuò)鉆后的 A、B 級螺栓孔不得使用沖釘。施工單位對首次采用的鋼材、焊接材料、焊接方法、焊后熱處理等，應(yīng)按國家現(xiàn)行的《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)程》和《鋼制壓力容器焊接工藝評定》的規(guī)定進(jìn)行焊接工藝評定，并確定出焊接工藝。焊工要經(jīng)過考試并取得合格證后方可從事焊接工作，焊工應(yīng)遵守焊接工藝，不得自由施焊及在焊道外的母材上引弧。焊絲、焊條、焊釘、焊劑的使用應(yīng)符合規(guī)范要求。安裝定位焊縫需考慮工地安裝的特點，如構(gòu)件的自重、所承受的外力、氣候影響等，其焊點數(shù)量、高度、長度均應(yīng)由計算確定。

5 結(jié)束語

鋼框架結(jié)構(gòu)施工技術(shù)，主要包括鋼柱、鋼梁、樓梯的吊裝、測量校正、連接、壓型鋼板的鋪設(shè)等工序，但在鋼結(jié)構(gòu)施工的同時往往要穿插土建、機(jī)電等部分的施工。鋼框架結(jié)構(gòu)的施工必須要與土建等其它單位進(jìn)行密切配合，做到統(tǒng)籌兼顧，才能高效、高質(zhì)量地完成施工任務(wù)。

[1]汪建華.焊接變形和殘余應(yīng)力預(yù)測理論與計算－發(fā)展及應(yīng)用前景.第三屆計算機(jī)在焊接中的應(yīng)用技術(shù)交流會論文集,2000.

[2]李國強(qiáng),薛偉辰.當(dāng)代建筑工程的新結(jié)構(gòu)體系.建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)展, 2001.

[3][日]渡邊幫夫等.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工.北京:中國建筑工業(yè)出版社, 2000.