高層建筑鋼結構安裝技術分析

【摘 要】本文通過工程實例， 介紹了高層建筑鋼結構安裝技術控制措施，對高層建筑鋼結構安裝過程中的地腳螺栓預埋、鋼柱安裝、鋼梁安裝以及焊接等關鍵技術進行了分析，以確保整個工程的施工質量。

【關鍵詞】高層建筑；鋼結構安裝；技術措施

1、工程概況

某大廈工程總建筑面積81600 m2 ， 地下2層， 地上40層，建筑高度為99.5 m， 結構形式是鋼框架- 混凝土剪力墻核心筒結構。鋼框架是由圓管柱、H 型鋼柱、熱軋H型鋼梁以及焊接H型鋼梁構成， 酒店樓的鋼結構有3300t 重， 安裝需要大概8 萬套Ф20和Ф24的高強螺栓， 13 萬個Ф19焊接栓釘。鋼構件分為12個加工單元， 標準層每段鋼柱9.9 m。酒店樓現場安裝了1 臺5023塔吊和1 臺60 塔吊進行配合施工，該工程鋼結構安裝工程量大、技術難度大、質量要求高。

2、高層建筑鋼結構安裝技術

2.1 測量的技術

在測量之前，應合理布置測量的位置與基準點、基準線等，正確的選擇測量的方式和高程傳遞數值等需要的路線。鋼結構安裝前要對建筑物的定位軸線進行復驗， 鋼結構安裝平面控制網采用內控法，隨著樓層的增加，平面控制網也應不斷上投測。在工程的測量過程中，應合理使用施工測量的水平儀、經緯儀、全站儀等儀器和設備，以實現測量放線目標。如在安裝柱和柱、柱和核心簡間的主梁時用經緯儀對柱子進行跟蹤監測，出現偏差必須再校正一次，而且第二次校正比第一次校正更重要，除了按照軸線的要求外，還應考慮焊縫收縮的預留量以及溫度變化對高層鋼結構產生的影響等。而鋼柱安裝時，也要以當時經緯儀的垂直平面進行測量校正，這樣環境溫度變化會使柱子頂部產生一個位移值。而這些偏差在安裝柱間的主梁時可以外力強制復位，使得柱頂回到設計位置、固定結構的幾何形狀。在柱頂柱和主梁的焊縫焊完之后， 把下一節柱的定位軸線引至高空， 對柱的定位軸線進行放線，每安裝一根柱子都要獨立進行校正。待焊接工作全部結束后，再在對鋼柱的垂直偏差、傾斜偏差和標高偏差做最后測量記錄。

2.2 地腳螺栓的預埋

在高層鋼結構中，鋼柱主要是經柱腳板與基礎承臺預埋的地腳螺旋相互連接，在地腳螺旋施工中有兩個較為關鍵的技術，即地腳螺栓的標高控制和其平面兩個方向的中心線或邊線的定位控制。為了保證鋼柱地腳螺旋的垂直度和軸線定位尺寸間的距離，需要用兩個套模分別從上下兩個層面固定地腳螺栓。為了避免地腳螺栓在混凝土進行澆筑時出現位移，采用6-10 mm 厚鋼板制作加工成定位鋼板， 定位鋼板尺寸同鋼柱底墊板尺寸（圓管柱直徑D+120 mm） ，在鋼板底部螺栓上加止退調節螺母，在鋼板上部螺栓上固定調節螺母，鋼板上有直徑150 mm澆搗孔， 應用膨脹螺栓與適當長度的角鋼或鋼筋頭直接在柱底板位置的下方支座內搭設鋼架，并把地腳螺旋的套模支撐固定起來。此時，必須注意復核地腳螺栓間的間距，使套模和支座的主筋保持一定的距離，避免在進行支座鋼筋綁扎時受到影響。在綁扎鋼筋后，需同電焊使支座上部的套模進行焊接與固定，點焊不得傷害支座主筋。并對其進行反復校核，確認無誤后進行混凝土的澆注施工，地腳螺栓露出地面部分用塑料布進行包裹保護。定位鋼板如圖1所示：

圖1

2.3 鋼柱安裝

在高層建筑的鋼結構安裝過程中，重點能有效控制每一節鋼柱之間連接的垂直度，并核查鋼結構的三維方向出現的偏差是否在規范允許的范圍內。然而在進行鋼柱的位置與垂直度控制時，鋼柱的第一節安裝與第二節以上的各節鋼柱在控制的方法、重點上有些不同。第一節的鋼柱重點控制部分是建筑豎向的水平標高與建筑結構平面位置與軸線之間的偏差，主要通過設置調節螺母及定位鋼板來完成；而第二節及以上的各節鋼柱重點控制部分是每個鋼柱間垂直的狀態和建筑物豎向的標高及建筑結構的平面位置軸線，主要是通過使用調節絲杠來完成，從而達到完成鋼結構安裝目的。

（1） 第一節鋼柱安裝方法。第一節鋼柱起吊后， 當柱腳距地腳螺栓約為30-40 cm時扶正，保證柱腳安裝孔能對準螺栓，并緩慢落鉤就位。經過初校后，等到垂直偏差在20 mm內時，擰緊螺栓，臨時固定就可以脫鉤了。鋼柱垂直度校正可用經緯儀或者吊線錘檢驗，當出現偏差時，則采用千斤頂進行校正。 而標高校正則用千斤頂把底座抬高一點，再增減墊板厚度， 待柱腳校正無誤后立即緊固地腳螺栓，在柱腳底板下澆筑無收縮細石混凝土固定。（2）第二節柱及以上鋼柱安裝方法。第二節柱以上鋼柱的安裝方法與第一節柱的差不多， 上節柱和下節柱通過連接耳板用調節絲杠連接，調節絲杠的型號規格需要經過計算以滿足受力的要求。鋼柱的標高和垂直度可通過調節絲杠來調整上、下節鋼柱的焊縫寬度， 以保證樓層標高的準確性。確定軸線的位置需要加工廠家在鋼柱出場時，用鋼沖在鋼柱的上下兩端沖好軸線標記點。 在上、下節鋼柱對接時，把下節柱上端的軸線標記點作為為基準點， 用經緯儀將上節鋼柱的上下軸線標記點和基準點調節到同軸后，固定上節鋼柱。校正和對接焊縫焊接完成后，割除耳板。

2.4 鋼梁安裝

鋼梁安裝時主要是由限位的連接板和高強螺栓經過多次矯正并經過對高強螺栓的初擰和終擰來固定的，從而有效控制鋼梁和梁柱連接點的軸線位置與垂直度。（1） 鋼梁吊裝臨時固定。鋼梁吊裝采取在鋼梁上焊吊裝耳板并在鋼梁上部兩端各焊一塊安裝限位鋼板的措施。在對鋼梁進行吊點的耳板設計時，在梁兩端L/4處各焊一個，可以滿足該梁承載力要求，耳板厚10-16 mm，用來吊裝鋼梁。在鋼梁上部兩端各焊一塊限位鋼板，板厚10-16 mm，安裝鋼梁時將安裝限位鋼板卡在鋼柱牛腿上， 用于臨時固定鋼梁。吊裝的耳板與限位的鋼板安裝，提高了安裝速度和質量， 保證了安裝施工的安全。（2）鋼梁的矯正。在最開始的吊裝中，就位鋼梁需要持續多次的矯正和調整，以確保鋼梁的框架位置滿足圖紙設計要求。進行矯正時，可使用倒鏈和千斤頂反復進行矯正，保證其垂直度與鋼梁軸線位置。

2.5 焊接連接

（1） 高層鋼結構的現場焊接順序的確定要依照盡量減少焊接變形和降低焊接應力的原則。在平面上，從中心框架向四周擴展焊接，先焊收縮量大的焊縫，然后再焊收縮量小的焊縫。同一根梁的兩端不得同時焊接，要先焊一端，等到其冷卻后再焊另一端。（2） 鋼柱間一般是用坡口焊連接。主梁和鋼柱一般為剛接，上、下翼緣用坡口電焊連接，而腹板則用高強螺栓連接。次梁與主梁一般為鉸接，在腹板處用高強螺栓連接，只有少量再在上、下翼緣處用坡口電焊連接。一般是上節柱和梁經校正和固定后再進行柱接頭焊接，柱與梁焊接時，先焊頂部梁柱節點，然后再焊底部梁柱節點，最后焊中間部分的梁柱節點。（3） 柱與柱接頭焊接是在本層梁與柱連接完成后進行的。焊接時，由兩名焊工在相對稱位置并且以相等的速度同時施焊。H型鋼柱節點的焊接通常是先焊翼緣焊縫，然后焊腹板焊縫。翼緣板焊接時，兩名焊工對稱、反向焊接，等到焊接結束后，將柱子連接耳板割除并打磨平整。

2.6 預變形的技術

在高層建筑的鋼結構設計中，經常會出現平面不規則結構，使得在安裝過程中容易出現內應力和結構變形的情況。考慮到鋼結構安裝的整體效果與質量，為了避免鋼結構的安全和功能受到影響，安裝單位一定要加強對安裝過程的有效控制。在安裝整個鋼結構過程中，要對安裝過程與構件長短進行有效調整與一些預先反向節點的變形值等方式，例如鋼梁起拱、預留樓板混凝土后澆筑等措施，來保證鋼結構的順利安裝。

3、結論

相對于其他一般的建筑結構，鋼結構使用功能靈活方便，能夠使建筑結構堅固穩定，在大型商業類工程中具有合理的大跨度空間感，特別適合在高層建筑中使用與推廣。

參考文獻：

[1]顧業明.淺析高層建筑鋼結構施工技術[J].硅谷.2009（24）

[2]張志強.高層建筑鋼結構施工技術[J].河南建材.2009（02）