淺析高層建筑鋼結(jié)構(gòu)工程安裝施工

朱宏偉

【摘 要】 鋼結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代工程建設(shè)中的應(yīng)用空間愈漸拓展，并有望成為首選建筑結(jié)構(gòu)形式之一。我國(guó)在鋼結(jié)構(gòu)的制造、安裝與設(shè)計(jì)等技術(shù)層面均已達(dá)到較高水準(zhǔn)，已完全掌握并能嫻熟運(yùn)用各式復(fù)雜建筑物的施工技術(shù)與設(shè)計(jì)方法。本文選取高層建筑為對(duì)象，從安裝原則和安裝工藝、吊裝準(zhǔn)備、吊裝與校正、串合連接多方面系統(tǒng)闡述高層建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的安裝施工。

【關(guān)鍵詞】 鋼結(jié)構(gòu)工程；安裝；施工；高層建筑

1 引言

作為主要建筑工程類(lèi)型，鋼結(jié)構(gòu)工程因兼具抗風(fēng)抗震、穩(wěn)定牢靠、隔音舒適、保溫保濕和健康環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代工程建設(shè)中尤受青睞，并有望成為首選建筑結(jié)構(gòu)形式之一。追溯來(lái)看，鋼結(jié)構(gòu)工程在我國(guó)工程建設(shè)中的應(yīng)用歷史較為久遠(yuǎn)。截至目前，我國(guó)在鋼結(jié)構(gòu)的制造、安裝與設(shè)計(jì)等技術(shù)層面均已達(dá)到較高水準(zhǔn)，已完全掌握并能嫻熟運(yùn)用各式復(fù)雜建筑物的施工技術(shù)與設(shè)計(jì)方法。諸如北京的鳥(niǎo)巢、三鉸鋼拱架的秦始皇兵馬俑陳列館、鋼架網(wǎng)的上海與北京等地體育館、鋼屋架的人民大會(huì)堂等，均是鋼結(jié)構(gòu)工程及其安裝施工技術(shù)成功應(yīng)用的典范。本文選取高層建筑為對(duì)象，從安裝原則和安裝工藝、吊裝準(zhǔn)備、吊裝與校正、串合連接多方面系統(tǒng)闡述高層建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的安裝施工，以期提供一定的參考借鑒。

2 鋼結(jié)構(gòu)安裝

2.1 安裝原則

鋼結(jié)構(gòu)是整個(gè)建筑物的支撐架構(gòu)，是建筑物穩(wěn)定性和質(zhì)量的重要保障。有鑒于此，其安裝必須遵循特定原則并符合特定要求。具體來(lái)說(shuō)，主要?dú)w納為如下五點(diǎn)：（1）鋼結(jié)構(gòu)安裝施工前首先應(yīng)對(duì)預(yù)埋件、基礎(chǔ)開(kāi)展復(fù)查，并矯正構(gòu)件堆放、運(yùn)輸、復(fù)核驗(yàn)收過(guò)程中產(chǎn)生的變形；（2）綜合安裝和擴(kuò)大拼裝是鋼結(jié)構(gòu)最宜的安裝方法，為保證拼裝精度，應(yīng)根據(jù)具體情況在拼裝過(guò)程中設(shè)置必要的、剛度足夠的胎架或平臺(tái)，擴(kuò)大拼裝時(shí)對(duì)易變形構(gòu)件還需采取相應(yīng)的加固舉措；（3）綜合安裝時(shí)的鋼結(jié)構(gòu)是有若干獨(dú)立單元或體系構(gòu)成，每一單元（體系）的安裝結(jié)束后，均應(yīng)具有足夠的穩(wěn)定性和空間剛度；（4）鋼結(jié)構(gòu)的安裝應(yīng)遵循一定的次序，不僅要保證工程能有條不紊開(kāi)展，還需保證結(jié)構(gòu)不會(huì)產(chǎn)生永久變形和安裝穩(wěn)定；（5）為確保牢靠穩(wěn)定，待主要鋼結(jié)構(gòu)安裝完成后且于吊鉤松開(kāi)前，應(yīng)做初步校正和臨時(shí)固定處理。

2.2 安裝工藝

熟練掌握鋼結(jié)構(gòu)安裝工藝既是每個(gè)施工人員應(yīng)具備的最基本的施工技能，亦是工程能夠高速、高效、順利開(kāi)展的重要前提。細(xì)分來(lái)講，鋼結(jié)構(gòu)安裝工藝主要涵蓋四方面內(nèi)容：（1）與支撐面拋光頂緊節(jié)點(diǎn)接觸的兩平面應(yīng)保證70%以上的緊貼，使用塞尺檢驗(yàn)，邊緣間隙最大不得超過(guò)0.8mm，插入深度的面積應(yīng)少于30%；（2）在完成每層框架結(jié)構(gòu)件的安裝后應(yīng)立即校正，且安裝支撐系統(tǒng)后才可繼續(xù)安裝上一層間，同時(shí)考慮下一層間的安裝偏差；（3）日照、溫差、風(fēng)力等影響因素是柱子校正的比考慮因素，并應(yīng)盡可能的采取消除措施，天車(chē)軌道、吊車(chē)梁的安裝應(yīng)安排于固定主要構(gòu)件后；（4）必須檢查、校正合格后，各構(gòu)件連接接頭才可焊接和緊固。

3 鋼結(jié)構(gòu)施工

歸納而言，適用于高層建筑的鋼結(jié)構(gòu)體系主要有五類(lèi)，即交錯(cuò)鋼桁架體系、框架體系、框筒體系、組合筒體系和框架剪力墻體系。然而需指出的是，高層建筑鋼結(jié)構(gòu)對(duì)防火性要求高、鋼用量亦較大、工程成本較高，因此施工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，熟練掌握與應(yīng)用各項(xiàng)施工技能。下面選取吊裝準(zhǔn)備、吊裝與校正、三主要方面，對(duì)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工進(jìn)行系統(tǒng)剖析。

3.1 吊裝準(zhǔn)備

核查各種安裝機(jī)械設(shè)備的性能指標(biāo)是高層建筑鋼結(jié)構(gòu)件施工前的必經(jīng)準(zhǔn)備工作，包括塔式起重機(jī)臂桿長(zhǎng)的起重能力、覆蓋面積、起吊速度、鋼絲繩的起吊高度等。另外，對(duì)于實(shí)際操作中多采用綜合吊裝法，應(yīng)合理安排其吊裝順序，通常情況下平面內(nèi)自中間一個(gè)節(jié)間開(kāi)始，選一吊裝單元（通常為一節(jié)間柱網(wǎng)），先吊裝柱，再吊裝梁，之后向四周方向擴(kuò)展，自下方垂直向上，組裝穩(wěn)定結(jié)構(gòu)后，按照次序依次安裝次要結(jié)構(gòu)件，以節(jié)間為單位安裝鋼框架，使誤差降至最小，以避免焊接變形和安裝誤差的累積。

3.2 吊裝與校正

吊裝準(zhǔn)備就緒后即至吊裝環(huán)節(jié)。鋼結(jié)構(gòu)吊裝細(xì)分主要涵蓋鋼柱吊裝和鋼梁吊裝兩主要步驟。由于高層建筑鋼結(jié)構(gòu)鋼柱節(jié)數(shù)多且每節(jié)又包含多層，為吊裝方便，通常采用焊接的方式將相鄰節(jié)固定為一體。另外，為盡可能避免鋼柱吊裝就位過(guò)程中擦碰地腳固定螺栓，預(yù)先加裝保護(hù)套。鋼柱吊裝前，應(yīng)將爬梯、操作掛籃等預(yù)先牢靠于綁定施工需要的柱子上。并參照吊裝鋼柱自重及起重設(shè)備（單機(jī)起重設(shè)備或多機(jī)起重設(shè)備）自重，合理選擇布設(shè)吊點(diǎn)。吊裝過(guò)程中，為防止鋼柱觸碰地面，單機(jī)吊裝情況下于鋼柱底部墊設(shè)木柱，多機(jī)吊裝情況下采用遞送法，使鋼柱脫離地面在空中實(shí)現(xiàn)直立。鋼柱吊裝結(jié)束后，按照規(guī)范流程初步校核鋼柱軸線(xiàn)是否平齊并測(cè)量垂直度等指標(biāo)尤為關(guān)鍵，待測(cè)定合理后方可卸除吊索并同時(shí)裝設(shè)臨時(shí)螺栓。一般情況下，鋼柱上下接觸面間隙需在1.5mm以下。如若間隙在1.6～6.0mm之間，應(yīng)用低碳鋼墊片填實(shí)間隙。緊固、安裝并校正底部框架后，須立即灌漿以夯實(shí)鋼柱底基層，具體即首先立置模板于柱角四周并順帶清除表面積水，其次將高強(qiáng)聚合砂漿自鋼柱一側(cè)以自由方式灌注直至密實(shí)后停止，再次于鋼柱表面加蓋草袋或麻袋以起到養(yǎng)護(hù)效果。對(duì)于校正發(fā)現(xiàn)的偏差，可借助液壓千斤頂和鋼楔、鋼絲繩和倒鏈、單柱纜風(fēng)繩和群柱纜風(fēng)繩等形式予以修正。

鋼梁吊裝施工前，應(yīng)在柱子牛腿處檢查柱子間距和標(biāo)高。主梁吊裝施工前，需在梁上裝好扶手繩和扶手桿。為保障施工人員安全，待主梁吊裝結(jié)束后應(yīng)系牢鋼柱和扶手繩。通常情況下，鋼梁的吊點(diǎn)設(shè)于翼緣開(kāi)孔處，其具體位置是由鋼梁的跨度決定的。為加速吊裝進(jìn)程，同時(shí)提升吊裝效率，普遍做法為在地面將鋼梁組裝完畢后整體吊裝，偶爾也采用借助多頭吊索一次性吊裝多根輕重次梁的方法。當(dāng)一節(jié)鋼框架吊裝結(jié)束后，應(yīng)即時(shí)校正和檢查已吊裝梁、柱的誤差。控制柱網(wǎng)的基準(zhǔn)線(xiàn)通常用激光儀或線(xiàn)墜進(jìn)行觀測(cè)，而其他柱只需使用鋼卷尺根據(jù)基準(zhǔn)柱測(cè)量即可，其校正方法與單層工業(yè)廠(chǎng)房鋼梁、柱相同。

3.3 串合連接

鋼柱和鋼梁腹板處的串合連接，多借助高強(qiáng)螺栓予以實(shí)現(xiàn)。而鋼柱和鋼梁上下翼緣處的串合連接，則多采用開(kāi)坡口焊接形式。焊接順序?yàn)椋合群疙斾撝c鋼梁頂端節(jié)點(diǎn)，后焊鋼柱與鋼梁底端節(jié)點(diǎn)，再焊鋼柱與鋼梁中間節(jié)點(diǎn)。相比來(lái)說(shuō)，主梁和次梁的串合連接方式與鋼柱和鋼梁的串合連接方式極為相似，基本也為腹板處高強(qiáng)螺栓連接，上下翼緣處開(kāi)坡口焊接。

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