超高層建筑鋼結構的施工技術

□文/王 顏

超高層建筑鋼結構的施工技術

□文/王 顏

通過對天津某超高層現場鋼結構施工的介紹，對鋼結構安裝工藝流程進行了簡要綜述，從鋼結構材料、吊裝機械的布置及選擇、鋼結構安裝總工藝流程及主體鋼結構的施工技術等方面探討了超高層建筑鋼結構的施工工藝。

鋼結構；核心筒；超高層

1 工程概況

某建筑總建筑面積18.7萬m2，總高度240m。塔樓主體結構外框為帶伸臂桁架的混合框架-鋼筋混凝土筒體結構，地下室共3層，地面以上建筑分為塔樓（51層）、北裙房（4層）、南裙房（4層），北裙房和塔樓連為一體。

工程鋼結構總質量1.6萬t左右，鋼管柱、箱型柱材質為Q345C；鋼框架梁、次梁、核心筒剪力墻內型鋼、南裙房鋼梁與次梁材質為Q345B；伸臂桁架(包括位于核心筒內的部分及其上下各一層)材質為Q390GJ。

裙樓為鋼柱H型，鋼梁H型；塔樓外框為鋼管柱、鋼梁H型，伸臂桁架H型；塔樓核心筒為鋼柱H型、十字型，H型鋼梁，H型鋼梁組成的桁架。

2 工程難點

1）施工場地狹小，施工平面總建筑面積18.7萬m2，結構投影面積就有10000m2，施工場地狹窄；構件的進場、二次倒運、場地情況對施工進度速度存在諸多影響。

2）鋼結構安裝到了上部測量工作量大、操作區域狹窄，為此需要重點考慮吊裝機械設備的選擇和排布，同時，儀器架設反復性大；構件精度要求高。

3）鋼柱最厚鋼板達到100mm，厚鋼板現場焊接焊縫要求高，都是一級焊縫要求100%探傷。

4）鋼結構安裝工程難度較大，工藝要求較為復雜，需確保建筑質量安全。

3 吊裝機械的布置

工程施工現場場地狹窄，故選擇固定式塔吊為卸車及吊裝設備。地下室施工階段設置噸位較小塔吊；地上結構施工時，設置噸位較大塔吊。具體位置見圖1。

圖1 塔吊平面布置

4 施工區域劃分及構件吊裝順序

4.1 施工單元劃分

在地下室施工階段，由于土建施工特性及現場基坑支撐支護影響，構件在豎向方向上分層安裝外，在平面方向上不做施工區域劃分。

在±0.000以上施工階段，由于內部的核心筒影響且鋼梁與埋入核心筒的預埋件連接，造成在平面上核心筒內構件與外部構件不能同時安裝的現象；為合理組織施工并能在同一柱節內形成流水施工，將核心筒外部的構件分為南北2個施工區域。這樣，就形成了核心筒內部區、核心筒外南區、北區3個施工區域，分別用兩部塔吊同時吊裝施工。

4.2 構件吊裝順序

南北2個施工區域以中線開始向外輻射安裝，所有誤差向兩端分解，有效減少累積誤差產生；在每一個單元構件吊裝時，先吊裝鋼柱，再吊裝主梁，最后吊裝次梁；空間安排上，基本每一個吊裝節鋼梁安裝時，下層梁先就位、然后是中間層梁、最后是上層梁。

5 主體鋼結構的施工技術

5.1 鋼柱分節

鋼柱分節時要綜合考慮運輸、卸車、吊機吊裝能力和經濟性、工期要求，塔樓鋼管柱豎向分為30節。

5.2 首節鋼柱吊裝及校正

鋼管柱吊裝利用平衡梁進行吊裝，自找平衡，起吊時鋼柱的根部要墊實，保證在根部不離地的情況下，通過吊鉤的起升與變幅及吊臂的回轉，逐步將鋼柱扶直，待鋼柱停止晃動，穩定后繼續提升。單根繩長取柱長的1.2倍，直徑取36mm。

首節鋼柱在吊裝就位后，先調整鋼柱標高，再調整鋼柱扭轉，最后調整鋼柱垂直度的順序進行校正測量。

5.3 首節鋼柱安裝固定

當地下室首節柱安裝完畢后，對柱的軸線和標高進行復測、校正，到達設計規范要求后，用臨時支撐相互連接固定牢，使之形成一框架結構，確保鋼柱安裝及鋼柱預埋后不會造成安裝精度超過規范及設計要求。

5.4 鋼柱的安裝工藝

起吊時鋼柱的根部要墊實，保證在根部不離地的情況下，通過吊鉤的起升與變幅及吊臂的回轉，逐步將鋼柱扶直，待鋼柱停止晃動后再繼續提升，與首節鋼柱起吊方式相同。為使吊裝平穩，應在鋼柱上端拴2根白棕繩牽引，單根繩長取柱長的1.2倍，直徑取16mm。起吊示意見圖2。

圖2 鋼柱吊裝

5.5 鋼梁的安裝

1）鋼梁吊裝。主要構件全部用塔吊進行吊裝且鋼梁構件較輕，為加快施工進度，提高工效，鋼梁采用串吊的方法實現一鉤多吊，見圖3。為確保安全，防止鋼梁銳邊割斷鋼絲繩，要對鋼絲繩在翼板處綁扎處進行防護，見圖4。

2）鋼梁安裝。鋼梁的安裝順序遵循“主梁安裝→次梁安裝→懸挑梁安裝”的原則。鋼梁在工廠加工時預留吊裝孔或設置吊耳作為吊點。

圖3 鋼梁一鉤多吊

圖4 鋼梁吊裝綁扎

鋼梁就位時，先用過鏜沖將梁孔和連接板連接定位，然后穿入安裝螺栓。安裝螺栓數量不少于該節點螺栓總數的30%并不得少于2顆。

3）懸挑梁安裝見圖5。

圖5 懸挑梁安裝

6 鋼結構特殊位置安裝方案

6.1 核心筒底部加強區鋼骨桁架安裝工藝

核心筒底部從 -3層（-15.600m）到 6層（31.2m）為加強層，加強采取鋼骨桁架，見圖6。

圖6 核心筒底部加強層桁架

6.2 伸臂桁架安裝

為保證伸臂桁架安裝質量，伸臂桁架在出廠前進行預拼裝。桁架安裝前，對鋼柱使用全站儀進行復測校核，檢查牛腿標高和角度，如有偏差及時矯正。桁架的安裝順序：下弦桿→腹桿→上弦桿。為便于校正和調整安裝偏差，在桁架安裝就位后，先臨時固定，后整體校正并固定。桁架安裝過程中，在初校、復校的基礎上，每完成一道工序后，都再次進行復測。

6.3 鋼板剪力墻安裝

1）鋼板墻吊裝前對其本身分析計算，設置合理的吊具來吊裝，保證吊裝過程平穩，準確落位。

2）鋼板墻的焊接：先焊接縱向焊縫，后焊接橫向焊縫。

7 結語

通過以上技術方案，順利完成了該超高層鋼結構的安裝工作，在保證了安全的前提下，降低工程成本10%，保證了工程質量。超高層鋼結構的施工過程是一項錯綜復雜的系統工程，我國正在大力發展鋼結構高層和超高層建筑，應及時組織考察并總結已建成的鋼結構的經驗，滿足其適用性能、環境性能、經濟性能、安全性能、耐久性能方面的綜合要求，形成完善的建筑體系。

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TU974

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1008-3197（2013）06-26-03

10.3969/j.issn.1008-3197.2013.06.012

2013-08-16

王 顏/女，1983年出生,工程師,碩士，天津建華工程咨詢管理公司，從事工程技術管理工作。