超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑施工工藝控制要點

郭 銳 劉剛彬

(重慶渝北區(qū)建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，重慶 401120)

1 概述

隨著中國建筑業(yè)30年的不斷發(fā)展，建筑科技也在日新月異的發(fā)展。建筑材料的特有性能是推出新型建筑結(jié)構(gòu)形式的基本出發(fā)點，鋼結(jié)構(gòu)因其具有顯著的性能，廣泛應用于國民建設(shè)的各個領(lǐng)域。超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑在國外大概有110多年的歷史，由于建筑師對超高層建筑的結(jié)構(gòu)體系的研究日趨完善、計算機技術(shù)的應用等因素的不斷發(fā)展，使超高層建筑獲得迅速發(fā)展。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在超高層建筑中由于自重大，柱子所占的建筑面積比率越來越大，在超高層建筑中采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受到質(zhì)疑;因此，高強度鋼材應運而生，在超高層建筑中采用部分鋼結(jié)構(gòu)或全鋼結(jié)構(gòu)的理論研究與設(shè)計建造可以說是同步前進。另外，超高層建筑的發(fā)展也體現(xiàn)了一個國家的建筑科技水平、材料工業(yè)水平和綜合技術(shù)水平，也是建設(shè)部門財力雄厚的象征。因此，鋼結(jié)構(gòu)建筑與其他的建筑結(jié)構(gòu)相比，無論是結(jié)構(gòu)的性能、使用功能及經(jīng)濟效益、社會效益，都具有較大的優(yōu)越性。鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性也已經(jīng)從先進國家的實際應用中得到肯定，鋼結(jié)構(gòu)廣泛應用于高層、超高層建筑，大跨度和大空間建筑。

2 鋼結(jié)構(gòu)施工工藝

鋼結(jié)構(gòu)的整個施工流程如圖1所示。

2.1 鋼結(jié)構(gòu)制作

2.1.1 鋼結(jié)構(gòu)制作工藝流程

鋼結(jié)構(gòu)制作主要包括柱、框架梁、大跨度桁架制作。在當?shù)刈庥弥谱鲌龅亍惭b制作設(shè)備，鋼結(jié)構(gòu)工廠化制作。

2.1.2 H 型鋼柱、梁制作

1)組裝前零部件應檢查合格，反變形平直度及彎曲保證小于1/1 000的公差且不大于5 mm。2)組對采用Z15型H型鋼組立機，四條角焊縫采用龍門焊接機。焊接完畢按要求進行檢驗。3)焊接H型鋼的翼緣板拼接焊縫和腹板拼接焊縫的間距不應小于200 mm，與加勁板亦應錯開200 mm以上。4)H型鋼矯正。H型鋼翼緣焊接變形在H型鋼矯直機上進行，應分多次滾壓，嚴禁一次壓成，H型鋼側(cè)彎及腹板不平分別用自制壓力架加火焰矯正。5)H型鋼全面檢查合格后，在劃線平臺上劃鉆孔線，組裝焊接各種連接板、加勁板及其他零件。

2.1.3 十字柱組裝

1)十字柱制作先按上述工藝制作H型鋼、T型鋼，矯正合格后再組裝。2)在專用組裝胎架上組裝十字形柱，組裝檢查合格后，在船位焊接胎上按照焊接工藝規(guī)程進行焊接，焊接選用CO2氣體保護焊。3)在平臺上檢查并矯正柱身扭曲，控制直線度、橫截面對角線差符合要求。4)在劃線平臺上劃標高線，以標高線為基準劃線鉆孔，組裝焊接連接板、牛腿、抗剪栓釘?shù)刃〖?)以標高線為基準劃磨頭線，用端面銑銑平各接柱端面，加工工地焊接坡口，組焊工地安裝對口工裝。6)所有分段出廠構(gòu)件在制作時整體放樣，分段制作，標記明顯。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)安裝實例

2.2.1 安裝工程概況

本工程位于某市中心區(qū)正東，現(xiàn)場安裝場地十分狹窄，建筑前面正門(東南方向)和后面(西北方向)為道路，左右側(cè)均臨建筑物。施工區(qū)位于市中心繁華區(qū)，四周街道車輛、行人密集，基本上無構(gòu)件堆放場地，安裝時，必須一邊運輸、一邊吊裝。

主體建筑鋼結(jié)構(gòu)地下6層，深－25 m，地上54層，高239.4 m，長63.5 m，寬38.1 m，核心筒長 34.8 m，最寬 19.5 m。外框架為型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，核心筒為混凝土結(jié)構(gòu)。主體結(jié)構(gòu)加裙樓結(jié)構(gòu)總用鋼量約10 000 t。鋼柱與鋼梁為鉸接。全部材質(zhì)用Q345B。

2.2.2 安裝過程

圖1 鋼結(jié)構(gòu)施工工藝流程

鋼柱安裝:1)最底段鋼柱是整根鋼柱安裝的基礎(chǔ)，必須保證安裝準確無誤。2)安裝鋼柱找正用平墊鐵，測量墊鐵頂面標高，確認標高符合規(guī)范要求。如偏差超過規(guī)范要求時，應更換墊鐵。用水準儀測量所有鋼柱1 m標高線在同一水平線上，偏差在－5 mm～8 mm之內(nèi)。3)鋼柱柱身平面坐標中心線與基礎(chǔ)平面坐標中心線對準，偏差不大于5 mm。4)垂直度用經(jīng)緯儀在90°方向上測量，確保柱身長度中心線的鉛垂度，單節(jié)偏差不大于10 mm，全高不大于35 mm。5)測量各柱中心線間的距離，定位中心線偏差不大于5 mm。6)鋼柱空中對接搭設(shè)穩(wěn)固的操作平臺，上下節(jié)對口時，緣板和翼板無錯位，以每層平臺標高為準，用水準儀測量各平臺標高線在同一平面上，垂直度用經(jīng)緯儀測量找正。鋼柱對接焊接完畢后，將對口工裝和引弧板、收弧板用氣割割掉，然后磨平，不允許用大錘打掉。7)鋼柱對接每道焊縫由兩人對稱焊，先焊厚板，后焊薄板，每道焊縫必須一次連續(xù)焊完。8)空中焊接需搭設(shè)防風防雨棚。

鋼梁及平臺安裝:

1)按照所使用的吊車能力和分段鋼柱重量，可一次吊裝3層～4層平臺高的鋼柱，鋼柱安裝檢查合格后，隨即吊裝各層平臺鋼梁，使鋼架形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。各層鋼平臺安裝時，高度大都在4 m左右，有的空間高度達7 m，焊接、高強螺栓連接、探傷、油漆等項操作，均應搭設(shè)穩(wěn)固的操作平臺或制作穩(wěn)固的活動操作平臺，確保施工安全、方便，有利于提高質(zhì)量和速度。

2)高強螺栓安裝，鋼梁之間的連接及鋼梁與鋼柱之間的連接設(shè)計為高強螺栓連接，具體安裝過程如下:a.高強度螺栓進場檢驗、保管。高強度螺栓連接副，由制造廠按批配套供貨，并必須有出廠質(zhì)量保證書。高強度螺栓連接副在運輸、保管過程中，必須輕裝、輕卸，防止損傷螺紋。按包裝箱上注明的批號、規(guī)格分類保管高強度螺栓連接副，并存放于室內(nèi)，堆放不宜過高，防止生銹和沾染臟物。高強度螺栓連接副在安裝使用前嚴禁任意開箱。b.工地安裝。工地安裝時，按當天高強度螺栓連接副需要量領(lǐng)取。當天安裝剩余的必須妥善保管。在安裝過程中，不得碰傷螺紋及沾染臟物，以防扭矩系數(shù)發(fā)生變化。高強螺栓的形式、規(guī)格和技術(shù)要求必須符合設(shè)計要求和有關(guān)標準規(guī)定，高強螺栓必須經(jīng)試驗確定扭矩系數(shù)或復驗螺栓預拉力，符合規(guī)定后方準使用。c.高強度螺栓緊固程序和施工工藝。安裝高強度螺栓時，螺栓應自由穿入孔內(nèi)，不得強行敲打，并不得氣割擴孔。穿入方向要一致，高強度螺栓不得作為臨時安裝螺栓。高強度螺栓須按一定順序施擰，由螺栓群中央順序向外擰緊，并在當天終擰完畢。高強度螺栓的擰緊，分初擰和終擰。d.高強螺栓具體安裝工藝概述。本工程所采用的摩擦型高強螺栓，連接面摩擦系數(shù)必須符合設(shè)計要求。高強螺栓的形式、規(guī)格和技術(shù)要求必須符合設(shè)計要求和有關(guān)規(guī)定，高強螺栓必須經(jīng)試驗確定扭矩系數(shù)或復驗螺栓拉力，符合規(guī)定時方準使用。e.接觸面縫隙超規(guī)范時的處理。高強螺栓安裝時應清除摩擦面上的鐵屑、浮銹等污物，摩擦面上不允許存在鋼材卷曲變形及凹陷等現(xiàn)象。安裝時應注意連接板是否緊密貼合，對因鋼板厚度偏差或制作誤差造成的接觸面間隙做相應處理。

3 結(jié)語

高層建筑的高度和跨度是衡量國家建筑科學技術(shù)水平的重要指標，我國也積極參與到國際超高層建筑高度的競爭，并且有不斷發(fā)展的趨勢。目前，鋼結(jié)構(gòu)在超高層建筑中的應用比例高達70%～80%，特別是輕型鋼結(jié)構(gòu)、大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)、高層重型鋼結(jié)構(gòu)的應用決定著我國未來建筑的發(fā)展方向，本文從鋼結(jié)構(gòu)施工工藝的角度出發(fā)，對提高我國鋼結(jié)構(gòu)在超高層建筑中的施工水平具有一定意義。

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