高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的吊裝施工技術(shù)研究

梁業(yè)杞

中核機械工程有限公司 上海 201700

為深入了解高層建筑鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工，本文結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)施工特點以及技術(shù)特征進行分析，以此為基礎(chǔ)探討鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工的各個環(huán)節(jié)，確保鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工技術(shù)的合理應(yīng)用，確保各項施工都能夠按照技術(shù)操作流程進行，保障鋼結(jié)構(gòu)施工整體質(zhì)量和高層建筑穩(wěn)定性。

1 簡述高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工的技術(shù)特征

第一，多數(shù)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工都是使用立體交叉的方式進行作業(yè)的，不但作業(yè)任務(wù)繁重，而且實際操作空間有限，一線技術(shù)操作者需要在短時間內(nèi)對機械設(shè)備進行合理配置，工作風(fēng)險系數(shù)相對來說較大。第二，高層鋼結(jié)構(gòu)施工工期較緊，而且質(zhì)量要求較高，鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝是整體施工的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，能夠影響高層建筑的安全和穩(wěn)定性[1]。第三，高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工，需要借助塔吊等起重設(shè)備對板材進行吊裝，因此要求起重機的臂長應(yīng)達(dá)到有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，盡量覆蓋高層建筑整體作業(yè)面，同時起重設(shè)備應(yīng)當(dāng)滿足不同鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的吊裝要求。塔吊是高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工的主要設(shè)備，因此需要結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)的方位，施工現(xiàn)場實際情況和鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重量來選擇塔吊設(shè)備，以此來確保吊裝施工的穩(wěn)定進行。第四，鋼結(jié)構(gòu)整體施工過程中，吊裝施工貫穿于整個鋼結(jié)構(gòu)施工環(huán)節(jié)，吊裝效率的有效控制和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)會直接影響工程建設(shè)質(zhì)量。

2 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的施工安裝和發(fā)展概況分析

2.1 高層建筑施工中鋼結(jié)構(gòu)的安裝

高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工具有十分重要的作用，如果鋼結(jié)構(gòu)施工存在問題，將會影響高層建筑的整體質(zhì)量，因此需要根據(jù)流水段對鋼結(jié)構(gòu)安裝進行劃分，這種劃分方法主要是由于建筑結(jié)構(gòu)的需要，對建筑物進行整體劃分，需要對施工經(jīng)驗進行總結(jié)，將結(jié)構(gòu)設(shè)計中的各個要素應(yīng)用在實際施工當(dāng)中。在鋼結(jié)構(gòu)吊裝過程中，需要確保鋼架自身的高度和強度，通過起重機來穩(wěn)定框架，確保框架順利施工，在流水段劃分過程中應(yīng)當(dāng)注意以下幾點，否則交叉施工將會出現(xiàn)問題，影響整體工程施工。起重機的整體性能必須滿足工程建設(shè)需求，如果工程施工存在問題，將會影響整體工程施工進度，在鋼結(jié)構(gòu)吊裝過程中也會存在安全隱患。同時也應(yīng)當(dāng)重視起重機的爬升高度，確保起重半徑和重量滿足標(biāo)準(zhǔn)，如果上述這些條件存在問題，起重機的使用將存在問題[2]。在鋼結(jié)構(gòu)吊裝過程中，需要按照流水段內(nèi)柱的構(gòu)件進行基本的分析，在吊裝運輸時需要確定好構(gòu)件堆放條件，做好鋼結(jié)構(gòu)吊裝工作，同時也應(yīng)當(dāng)對數(shù)量和型號進行嚴(yán)格要求，確定尺寸的具體參數(shù)，為鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工提供充足準(zhǔn)備。

2.2 高層建筑施工中鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展概況

為平衡住房供需關(guān)系，高層建筑已經(jīng)成為現(xiàn)代文明和經(jīng)濟發(fā)展的重要體現(xiàn)，高層建筑的整體數(shù)量和規(guī)模也在不斷擴展。建筑行業(yè)發(fā)展不但需要結(jié)合社會實際情況，還要重視各類技術(shù)的應(yīng)用和研究，強化工程整體建設(shè)質(zhì)量，滿足社會對工程建設(shè)的實際需求。因此對高層建筑施工技術(shù)及運行優(yōu)化和創(chuàng)新勢在必行。對于現(xiàn)階段的高層建筑施工情況進行分析，若想對施工技術(shù)的本質(zhì)進行優(yōu)化和調(diào)整，就需要全面掌控高層建筑的施工特征，采取切實可行的方法提高工程整體施工效率，實現(xiàn)時間和資金的有效節(jié)約，在經(jīng)營過程中可以實行總承包經(jīng)營模式。在設(shè)計施工過程中，為使垂直運輸施工效率得到提升，需要將高層建筑的垂直發(fā)展和整體施工進度作為立足點[3]。此外，一線技術(shù)工作者需要結(jié)合施工實際情況和現(xiàn)場環(huán)境對施工技術(shù)進行優(yōu)化和創(chuàng)新，確保鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工的安全和穩(wěn)定。

3 高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的相關(guān)優(yōu)點

3.1 材質(zhì)比較均勻

鋼材是鋼結(jié)構(gòu)施工的主要原料，鋼材具有良好的力學(xué)性能，具有良好的強度和韌性，能夠為工程整體施工質(zhì)量帶來保障，確保高層建筑結(jié)構(gòu)的整體強度。由于鋼材質(zhì)地分布較為均勻，在使用過程中存在諸多優(yōu)勢，同時也能確保不同部位的受力點保持均勻狀態(tài)，因此技術(shù)人員在對力學(xué)進行科學(xué)計算時，能夠?qū)τ嬎阏`差進行有效控制，提高整體設(shè)計質(zhì)量，為鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的提升提供充足準(zhǔn)備。

3.2 塑性和韌性好

由于高層建筑本身垂直度較大，因此在單位面積上會存在一定的重力負(fù)荷，需要承載較大的重量。如果地基存在不均勻現(xiàn)象，那么將會對整體建筑結(jié)構(gòu)帶來拉應(yīng)力，導(dǎo)致高層建筑使用存在安全隱患，嚴(yán)重時甚至?xí)a(chǎn)生結(jié)構(gòu)坍塌現(xiàn)象。由于鋼結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量均勻，具有良好的可塑性，能夠承受一定的拉應(yīng)力，有效降低混凝土裂縫現(xiàn)象的產(chǎn)生[4]。在強震的情況下，鋼材仍能保持均勻狀態(tài)，有效預(yù)防不穩(wěn)壓力而出現(xiàn)斷裂問題，使得建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能得以提升，最大程度地確保高層建筑結(jié)構(gòu)的安全。

3.3 強度高自重輕

鋼材不但具有良好的韌性和塑性，其整體強度較高，在受到應(yīng)力作用時，可以實現(xiàn)應(yīng)力的有效分算，提高鋼結(jié)構(gòu)的整體承載效果，盡量降低應(yīng)力荷載。與混凝土結(jié)構(gòu)進行對比，鋼結(jié)構(gòu)的豎向截面面積比混凝土結(jié)構(gòu)小很多，由于鋼材使用較少，不但能夠?qū)崿F(xiàn)資金節(jié)約，還能實現(xiàn)建筑面積的擴展。鋼結(jié)構(gòu)自身重量比混凝土結(jié)構(gòu)重量要小，因此不需要承受較大的荷載，能夠有效解決地震以及其他應(yīng)力所帶來的危害，確保高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和安全。

4 高層鋼結(jié)構(gòu)建筑吊裝的施工技術(shù)要求

4.1 編制安裝順序圖表

鋼結(jié)構(gòu)安裝之前，需要編制柱、主梁、次梁安裝具體順序圖表，圖表中應(yīng)當(dāng)明確標(biāo)出鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的平面位置，安裝序號和構(gòu)件名稱等信息。鋼結(jié)構(gòu)安裝順序表應(yīng)當(dāng)真實反映每個鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安裝順序編號、名稱，構(gòu)件圖紙?zhí)枴⒅亓恳约巴庑蚊枋龅葍?nèi)容，為工作人員安裝鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件提供支持。

4.2 做好前期準(zhǔn)備

技術(shù)工作者需要對施工設(shè)計圖紙進行認(rèn)真審查，做好圖紙設(shè)計交底和技術(shù)交底準(zhǔn)備工作，準(zhǔn)備鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工所需的資料和圖集，編制鋼結(jié)構(gòu)吊裝預(yù)算，制定分布工程施工材料計劃，人員勞動力需求計劃以及施工機械設(shè)備的實際使用情況[5]。同時需要和施工人員進行施工組織設(shè)計和技術(shù)交底，為施工人員詳細(xì)講解工程設(shè)計的具體內(nèi)容，鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工的具體計劃和技術(shù)應(yīng)用，確保各項計劃的有效落實，為工程施工質(zhì)量提供保障。此外，技術(shù)人員需要對施工現(xiàn)場的定位樁進行有效測量和設(shè)立，在施工之前做好定位放線有關(guān)工作。

4.3 選擇鋼結(jié)構(gòu)吊裝的機械設(shè)備

在鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工之前，需要結(jié)合施工現(xiàn)場實際情況選擇符合現(xiàn)場施工的吊裝設(shè)備，機械的有效選擇是鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工的重要環(huán)節(jié)[6]。目前，高層建筑鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工通常使用塔式起重機，對于低層建筑的吊裝施工通常使用履帶式起重機。在鋼結(jié)構(gòu)施工過程中，通常會使用液壓集群千斤頂，整理設(shè)備具有良好的傳動力性能，具有容易配置和傳遞的優(yōu)勢，因此被廣泛應(yīng)用在鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工當(dāng)中。

5 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的吊裝施工技術(shù)研究

5.1 測量放線

首先工作人員應(yīng)做好測量放線前的準(zhǔn)備工作，確保施工所需的儀器設(shè)備到達(dá)施工現(xiàn)場，并對測量儀器進行全面檢查，確保儀器質(zhì)量和參數(shù)精準(zhǔn)性，才能使用儀器進行測量工作。同時也有能重視人員問題，對參加人員的專業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)進行嚴(yán)格要求，要求數(shù)量人員掌握分量方向的基本知識和相關(guān)經(jīng)驗，必須對測量人員進行嚴(yán)格培訓(xùn)方能進行測量工作[7]。鋼結(jié)構(gòu)施工測量需嚴(yán)格按照實際施工進行綜合考慮，確保鋼結(jié)構(gòu)與主體工程軸線測量的良好對應(yīng)，使建筑主體坐標(biāo)和軸線與鋼結(jié)構(gòu)實現(xiàn)巧妙配合，有效減少測量誤差產(chǎn)生，同時需要與整體框架相符。測量放線施工通常會在基礎(chǔ)施工結(jié)束之后進行，而且需要確保關(guān)注設(shè)置各個方向的控制線達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，并做好標(biāo)記工作，針對測量過程中出現(xiàn)的誤差，測量誤差應(yīng)當(dāng)小于偏移中心5mm，垂直方向小于H/1000，并對測量結(jié)果進行檢查和核對，確保測量結(jié)果的精準(zhǔn)性，并對測量數(shù)據(jù)進行整理和記錄。工作人員應(yīng)當(dāng)全面掌握工程圖紙設(shè)計和有關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)，掌握施工的具體時間和工藝流程，為測量發(fā)現(xiàn)工作的有序開展做好準(zhǔn)備。在測量發(fā)現(xiàn)過程中，需要對有關(guān)軸線和坐標(biāo)進行仔細(xì)校驗，并在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件進場之前完成相關(guān)操作。此外，工作人員需要根據(jù)主線點以及控制樁的位置做好軸線測量工作和預(yù)埋鐵位置處理，確保各項操作符合標(biāo)準(zhǔn)，方能進行后續(xù)施工。

5.2 鋼結(jié)構(gòu)吊裝

鋼結(jié)構(gòu)吊裝主要分為四個過程，第一，吊裝準(zhǔn)備工作，在進行鋼結(jié)構(gòu)吊裝之前，需要做好構(gòu)件檢查工作，查看是否存在遺漏問題，面對構(gòu)件質(zhì)量進行科學(xué)檢查，如果存在設(shè)計變更問題，需要對變更文件進行全面檢查，直到符合施工標(biāo)準(zhǔn)。預(yù)埋位置也是影響鋼結(jié)構(gòu)調(diào)整質(zhì)量的主要因素，因此需要對預(yù)埋位置的質(zhì)量進行檢查，確定預(yù)埋件的軸線位置、標(biāo)高偏差以及平整度等，并提前準(zhǔn)備好基礎(chǔ)驗收合格資料。第二，吊裝工藝的具體流程，現(xiàn)階段人們對吊裝工藝的認(rèn)知較為成熟，并通過大量實踐和研究總結(jié)了吊裝工藝的具體流程。首先需要對柱體標(biāo)高進行嚴(yán)格控制，隨后對軸線進行二次測量，二次測量結(jié)束之后對鋼柱吊裝進行就位，并做好校正檢測工作，校正檢測合格后進行梁的安裝，最后便是鋼結(jié)構(gòu)的焊接。第三，吊裝設(shè)備的選擇，工作人員需要結(jié)合現(xiàn)場實際情況選擇鋼結(jié)構(gòu)吊裝設(shè)備，比如建筑主體目標(biāo)高為71.3m，根據(jù)現(xiàn)場實際觀察能夠得知，相鄰建筑物之間的距離不是很大，因此為吊裝施工提供的場地有限，需要結(jié)合實際情況選擇節(jié)省空間的吊裝設(shè)施，塔式起重機能夠滿足空間節(jié)省的需求，因而可以選擇這種吊裝設(shè)備。第四鋼柱的吊裝柱腳十字勁板的安裝。在安裝鋼柱時，需要將十字勁板焊接到柱腳位置，焊接過程中不能出現(xiàn)褶皺，需要確保焊接位置的垂直度，工作人員通常會使用全熔透焊的方式進行焊接操作。同時需要對十字軸線的位置進行合理確定，在鋼柱吊裝施工時，柱子需與地面保持20cm左右的距離，工作人員需要做好吊索檢查工作，確保吊索的穩(wěn)定性。當(dāng)二者之間的距離達(dá)到40～100mm時，十字勁板將會慢慢降落，在焊接后的十字勁板中的預(yù)埋鐵中放進柱子，并做好校對工作，確保不差不超過20mm。此外，十字勁板和柱腳之間的連接需要通過枝桿來完成，確保鋼柱的整體穩(wěn)定性，工作人員還需要使用定位對鋼柱垂直度進行測量，使其達(dá)到工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。

5.3 鋼梁吊裝

在吊裝施工過程中，工作人員需要結(jié)合高層建筑實際情況選擇吊裝施工方案。對于鋼梁的安裝必須按照有關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)進行，當(dāng)鋼梁寬度大于1200mm時，需要選擇摩擦性較強的螺栓進行腹板連接，并使用焊接的方式進行連接，通常會選擇全熔透坡口方法進行焊接。當(dāng)鋼梁寬度小于1200mm時，腹板的連接方式同上，同樣使用全熔透坡口方法對上下翼緣板進行焊接。在鋼梁吊裝過程中，其主要流程是梁吊裝和現(xiàn)場焊接。首先是鋼梁吊裝。鋼梁吊裝和運輸具有一定的危險性，因此工作人員必須做好安全防護措施，當(dāng)鋼梁吊裝開始時，需要對鋼梁節(jié)點板方向和具體位置進行嚴(yán)格檢查，并對其參數(shù)進行具體檢查，確保摩擦面的清潔，將摩擦面的雜質(zhì)清理干凈。為保障吊裝運輸?shù)陌踩ぷ魅藛T需要對鋼梁進行焊吊碼設(shè)置，在裝置安裝完成之后，做好表面清潔工作。如果鋼梁重量過大，需要將鋼梁進行分段處理，在分段吊裝完成之后，再對分段鋼梁進行接駁。其次是現(xiàn)場焊接作業(yè)。對于轉(zhuǎn)換層框架焊接的要求較為嚴(yán)格，對于鋼梁和鋼管柱的剛性接頭需要從中間開始焊接，完成這些操作之后才能進行兩邊焊接，這種方法能夠確保焊接的整體質(zhì)量。在對鋼梁連接處進行焊接時，如果焊接順序較為隨意，將會影響鋼梁焊接整體質(zhì)量。焊接的順序通常是頂層梁、下層梁、中間層。當(dāng)作業(yè)節(jié)點相同時，先下翼緣，然后是上翼緣，值得注意的是，鋼梁兩端不能同時進行焊接操作。此外，鋼梁和鋼管柱的焊接也有明確規(guī)定，在焊接過程中，通常會在中間隔一道梁，有效預(yù)防梁和柱出現(xiàn)變形問題。

5.4 鋼結(jié)構(gòu)工程相關(guān)的檢測試驗

在高層建筑鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工過程中，為使吊裝施工得到全面優(yōu)化，對吊裝施工質(zhì)量進行優(yōu)化管理和控制，應(yīng)當(dāng)對鋼結(jié)構(gòu)吊裝項目施工進行檢測和試驗，其主要內(nèi)容包括鋼結(jié)構(gòu)原材料的檢測，焊接技術(shù)的檢測以及焊縫無損檢測等，檢測方法可以選擇x射線檢測，超聲波檢測等，同時需要對鋼結(jié)構(gòu)的成品進行全面檢測，為吊裝施工質(zhì)量提供良好保障，幫助工作人員積累吊裝施工經(jīng)驗，為后續(xù)工作開展提供足夠支持。施工單位可以將檢測工作委托給具有資質(zhì)的檢測單位，由專業(yè)的檢測單位進行施工檢測，并使用切實可行的方法進行監(jiān)督和管理。此外，必須遵守公平公正的原則，制定樣品取樣和送檢制度，確保檢測樣品與工程實際情況相符，有效預(yù)防樣本問題而影響鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工，為鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工有序開展和質(zhì)量保障提供支持。

6 結(jié)束語

綜上所述，高層建筑鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工受建筑高度影響，在施工過程中會存在一定難度，因此技術(shù)人員需要掌握施工過程中的各項細(xì)節(jié)，確定吊裝施工的具體流程，按照規(guī)定設(shè)計和技術(shù)方法進行吊裝操作，從施工設(shè)備技術(shù)以及施工方法等多個方面對鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工進行全面控制，確保高層建筑鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工質(zhì)量的強化，保障高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和安全，為建筑行業(yè)發(fā)展提供支持。