高層建筑鋼結(jié)構(gòu)安裝工程的質(zhì)量控制

【摘要】近年來，鋼筋混凝土核心筒—鋼結(jié)構(gòu)外框架結(jié)構(gòu)型式的高層建筑日益增多，高層建筑中鋼結(jié)構(gòu)安裝施工質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響建筑物的使用安全與抗震性能。本文通過工程實例，從施工工藝角度提出鋼結(jié)構(gòu)安裝施工中的質(zhì)量控制要點，從而保證工程質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；鋼結(jié)構(gòu)安裝；質(zhì)量控制

一、工程概況

某大廈主樓地下3層，地上53層，高度242.40m，設(shè)計采用內(nèi)核心筒—外框柱結(jié)構(gòu)體系，平面尺寸44.55m×44.55m，核心筒平面尺寸25.1m×25.3m，+0.000以上外框采用全鋼框架結(jié)構(gòu)、金屬壓型鋼板和現(xiàn)澆混凝土樓板，鋼柱內(nèi)灌混凝土，內(nèi)筒和外框之間用鋼梁連接，外框柱為箱型截面，標準層鋼柱為三層一節(jié)，約12.3m長，標準柱間距4.05m，鋼梁主要為H型截面。所用鋼材材質(zhì)：外框架柱為Q345C、鋼梁為Q345B、Q235B。外框柱與鋼梁之間為剛性連接（腹板栓接、翼緣焊接），其余鋼梁連接為鉸接。

本工程鋼結(jié)構(gòu)安裝內(nèi)容包括鋼柱安裝、鋼梁安裝、高強螺栓安裝、壓型鋼板安裝。

二、鋼結(jié)構(gòu)安裝的質(zhì)量控制要點

1.進場構(gòu)件的質(zhì)量控制

（1）構(gòu)件進場時，要對構(gòu)件尺寸、變形、螺栓孔、坡口、摩擦面、標識全面檢查。特別應對鋼柱的旁彎和扭曲進行檢查。構(gòu)件的坡口形式與尺寸必須與設(shè)計一致。摩擦面要有良好的保護措施。

（2）對柱、梁等主要構(gòu)件在安裝現(xiàn)場進行的檢查，凡其偏差大于規(guī)定之允許偏差時，安裝前應在地面進行修理。

2. 安裝準備工作

鋼結(jié)構(gòu)安裝前，對建筑物的定位軸線、平面封閉角、底層柱的位置線、基礎(chǔ)的標高和混凝土強度等進行復查，合格后方能開始安裝。地腳螺栓的螺紋應受到保護。

3.鋼結(jié)構(gòu)安裝的質(zhì)量控制

（1）鋼柱安裝

鋼結(jié)構(gòu)垂直度控制的好壞是鋼結(jié)構(gòu)安裝順利與否的關(guān)鍵，垂直度的控制穿插于整個安裝過程中。

1）鋼柱的吊點，直接利用鋼柱頂部的臨時耳板，當柱子吊至安裝位置時，上柱耳板插入已安裝好的下柱連接板內(nèi)，用臨時螺栓固定后方可摘吊鉤。

2）鋼柱的安裝順序，平面上應從中間向四周擴展，本工程南、北各設(shè)置一臺塔吊，按照上述原則進行鋼柱安裝。

3）柱的安裝應先調(diào)整標高，再調(diào)整位移，最后調(diào)整垂直偏差。調(diào)整柱標高應按上下柱的標高線間距進行調(diào)整，以最高的下柱和最長的上柱標高線間距為準，這樣處理可以保證新安裝的各柱柱頂標高差不超過5mm。第一節(jié)柱的標高，采用在底板下的地腳螺栓上加一螺母的方法精確控制，螺母止退可采用雙螺母，或用電焊將螺母焊牢。此外，標高控制時應考慮柱接口焊接收縮量（2-3mm）。當上柱和下柱發(fā)生扭轉(zhuǎn)錯位時，采用在連接上柱和下柱的臨時耳板處加墊板的方法進行調(diào)正。最后進行柱垂直度的校正，以下柱的軸線標記與上柱柱頂中心線標記為基準線，至少用兩臺經(jīng)緯儀從兩個不同方向測控，用千斤頂來調(diào)整。最終將柱頂偏差控制在2mm之內(nèi)，擰緊連接板上臨時螺栓，必要時可將臨時連接板與耳板點焊，以達到固定柱子的目的。

4）結(jié)構(gòu)安裝時，還要考慮日照的影響，復測一般以晨時為準。本工程所有柱垂直度復測工作都在早晨7點前完成。

5）框架柱定位軸線的控制，采用在建筑物內(nèi)部設(shè)輔助線的方法。每一節(jié)柱子高度范圍內(nèi)的全部構(gòu)件在完成安裝、焊接、栓接并驗收合格后，方能從地面引放上一節(jié)柱的定位軸線。

6）結(jié)構(gòu)的樓層標高可按相對標高或設(shè)計標高進行控制。本工程柱的標高采用相對標高控制，設(shè)計標高校核。

（2）鋼梁安裝

1）安裝順序：外框架鋼柱之間的主梁——外框架柱與核心筒之間的次梁，先下層梁，再中層梁，最后上層梁，平面上應從中間向四周擴展。

2）在安裝柱與柱之間的主梁構(gòu)件時，應對柱的垂直度進行監(jiān)測。除監(jiān)測一根梁兩端柱子的垂直度變化外，還應監(jiān)測相鄰各柱因梁連接而產(chǎn)生的垂直度變化。如安裝梁過程中柱子發(fā)生較大偏移，要對柱子重新校正。

3）安裝次梁時，預先在核心筒預埋件上投放梁底標高線，在預埋件上焊接角鋼，將梁先擱置在預埋件的角鋼上，然后根據(jù)實際情況調(diào)整連接板尺寸，鋼梁另一頭靠鋼柱一端用臨時螺栓與鋼柱固定。

4）同一根梁兩端的水平度控制在（L/1000）+3mm（L為梁長），且不大于10mm。

（3）高強螺栓安裝

本工程采用的高強螺栓有大六角頭和扭剪型高強度螺栓兩種。 在安裝過程中，究竟是先焊后栓，還是先栓后焊，國家規(guī)范中沒有明確規(guī)定，經(jīng)有關(guān)各方協(xié)商論證，最后確定采用先栓后焊的方法。

1）鋼結(jié)構(gòu)制作和安裝單位分別進行高強度螺栓連接摩擦面的抗滑移系數(shù)試驗和復驗，現(xiàn)場處理的構(gòu)件摩擦面單獨進行摩擦面抗滑移系數(shù)試驗，其結(jié)果應符合設(shè)計要求。

2）高強度螺栓應自由穿入螺栓孔，嚴禁用榔頭強行打入或用搬手強行擰入。一個節(jié)點中的擴孔數(shù)不宜多于該節(jié)點孔數(shù)的1/3，高強度螺栓孔不應采用氣割擴孔，允許用鉸刀擴孔，擴孔后的孔徑不應超過1.2d（d為螺栓直徑）。

3）高強度螺栓通過初擰、終擰達到擰緊，擰緊的順序，應從螺栓群中部開始，向四周擴展，逐個擰緊。終擰前檢查接頭處各層鋼板是否充分緊貼。

4）高強度大六角頭螺栓連接副終擰完成1h后、48h內(nèi)應進行終擰扭矩檢查。

（4）鋼結(jié)構(gòu)焊接

本工程主要焊接接頭為柱與柱、梁與柱焊縫，設(shè)計要求全焊透，柱與柱接頭焊縫為一級焊縫，梁與柱接頭焊縫為二級焊縫，采用CO2氣體保護焊（柱與柱接頭）和手工電弧焊（柱與梁接頭）。重點控制焊接順序。

1）鋼結(jié)構(gòu)安裝前，對主要焊接接頭（柱與柱、梁與柱）的焊縫進行焊接工藝試驗，制定所用鋼材的焊接材料、有關(guān)工藝參數(shù)和技術(shù)措施。焊接試驗完畢后，將焊接工藝全過程記錄下來，測量出焊縫的收縮值，反饋到鋼結(jié)構(gòu)制作廠，作為柱和梁加工時增加長度的依據(jù)。

2）持證焊工必須在其考試合格項目及其認可范圍內(nèi)施焊。

3）完成構(gòu)件的安裝、校正、固定（包括預留焊接收縮量）后確定構(gòu)件接頭合理的焊接順序。利用焊接收縮變形對鋼柱的垂直度進一步糾偏。構(gòu)件接頭的焊接順序，平面上從中部對稱地向四周擴展，豎向可采取有利于工序協(xié)調(diào)、方便施工、保證焊接質(zhì)量的順序。本工程外框三層一節(jié)柱的焊接順序為先焊上層梁，焊柱-柱接頭，再焊下層梁，最后焊接中層梁。梁柱接頭先焊腹板，然后焊下翼緣，再焊上翼緣，懸挑構(gòu)件先焊上翼緣，再焊下翼緣。

4）柱與柱接頭焊接，應由兩名焊工在相對稱位置以相等速度同時施焊。加引弧板焊接柱與柱接頭時，柱兩相對邊的焊縫首次焊接的層數(shù)不宜超過4層。焊完第一個4層，切去引弧板和清理焊縫表面后，轉(zhuǎn)90°焊另兩個相對邊的焊縫，這時可焊完8層，再換至另兩個相對邊，如此循環(huán)直至焊滿整個柱接頭的焊縫為止。不加引弧板焊接柱與柱接頭時，由兩名焊工在相對位置以逆時針方向在距柱角50mm處起焊，焊完一層后，第二層及以后各層均在離前一層起焊點30～50mm處起焊，每焊一遍應認真清渣，焊到柱角處要稍放慢速度，使柱角焊縫飽滿，最后一層蓋面焊縫，可采用直徑較小的焊條和較小的電流進行焊接。

5）梁和柱接頭的焊接，先焊梁的一端，待其焊縫冷卻至常溫后，再焊另一端，不宜對一根梁的兩端同時施焊。焊后割去引弧板時應留5～10mm。

6）進行手工電弧焊時當風速大于5m/s，氣體保護焊時當風速大于3m/s，應采取防風措施后施焊。

7）完成焊接24h，焊縫外觀檢查合格后，要進行焊縫內(nèi)部缺陷的檢驗。本工程的一、二級焊縫均采用超聲波探傷。缺陷焊縫同一部位的一條焊縫返修不宜超過2次。

（5）壓型鋼板安裝

1）在該層鋼梁焊接完成后開始鋪設(shè)壓型鋼板。一節(jié)柱的壓型鋼板先安裝最上層，再安裝下兩層。安裝壓型鋼板時，相鄰兩排壓型鋼板端頭的波形槽口應對準，壓型鋼板在鋼梁上的排列錯位允許偏差為15mm。

2）栓釘焊接前進行焊接工藝試驗，測定焊接工藝參數(shù)，栓釘焊接時按位置線排列整齊，焊后進行彎曲試驗檢查。

3）鋼構(gòu)件安裝和鋼筋混凝土樓板的施工應相繼進行，兩項作業(yè)相距不宜超過5層。

三、結(jié)束語

如何保證高層鋼結(jié)構(gòu)的安裝質(zhì)量滿足規(guī)范要求，在施工工藝上關(guān)鍵要控制好鋼柱的垂直度和接頭的焊接順序與質(zhì)量，同時測量工作也很重要。

參考文獻

[1]《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ99-98）

[2]《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50205-2001）