建筑鋼結(jié)構安裝技術探討

摘要：鋼結(jié)構由于強度高、造價低等特點，在建筑行業(yè)得到廣泛應用。鋼結(jié)構的安裝涉及到其它工程的交叉作業(yè)，在進行鋼結(jié)構工作時需要與其它工種的協(xié)調(diào)與配合。本文根據(jù)工程案例，對建筑鋼結(jié)構的安裝技術進行分析，供同行借鑒參考。

關鍵詞：建筑工程；鋼結(jié)構；安裝技術

一、工程概述

某工程主要以高層建筑與裙房組成，采用大跨度的結(jié)構析架和門式桁架懸挑出巨型架桁結(jié)構，用鋼量約10000 t，其主要的結(jié)構布置見圖1：

二、安裝工作范圍

（一）鋼管斜肋柱

主要分為直線段和X交叉段，X交叉段又可分為三管相貫柱（細分為平面和空間2種）、四管相貫柱（細分為平面和空間2種）、五管相貫柱（皆為空間結(jié)構）和V形相貫柱四大類型。有5根構件處于內(nèi)三角部位，質(zhì)量超過塔式起重機承載能力，質(zhì)量分別為：DC03-25 /26計21.4t，DC03 -27 /28計15. 4t，DC06-3 /35 /41 /47計52. 98t，DC09-46/47 計16. 7t，DC12 -33 /37 /46計16. 6t。斜肋柱具體形式如圖2所示。

（二）樓面梁和壓型鋼板

樓面梁包括邊梁為UB686 ×170的工字鋼梁，通過 500mm ×32mm的牛腿與斜肋柱連接，另一端支撐于混凝土剪力墻上。壓型鋼板型號為YX -51-305-915，厚1. 2mm，用小 19 mm栓釘與樓面梁固定。

（三）巨型懸挑桁架

主桁架長52. 900m寬19. 090m高10. 100m，前、后分別懸挑25. 450m和10. 250m；支座桁架長31. 350m，寬17. 700m高10. 240m。另外，42號桿件作為主桁架的一部分，又是塔樓主體結(jié)構的重要構件。主要由截面900mm×800mm ×30mm×60mm的箱形桿件構成，總重達561t（見圖3）。

（四）門式桁架

門式桁架跨度21.9m，頂標高30. 398～36. 257m，主要為直徑200 mm的鋼管桿件，總重達350t。

（五）普通框架結(jié)構

在主體結(jié)構內(nèi)部，還有一些由工字鋼梁、柱和壓型鋼板組成的普通框架結(jié)構，主要位于裙樓的公共區(qū)域和頂層閣樓內(nèi)。一般由不同規(guī)格的工字鋼和焊接H型鋼組成。

（六）其他零星鋼結(jié)構

屋面、雨篷和配合裝修的次要鋼結(jié)構。

三、施工部署

以斜肋柱和樓面梁的安裝為主線，配合混凝土核心筒和剪力墻的進度推進，計劃為7d1層；桁架等結(jié)構安裝要配合主體結(jié)構的安裝要求和進度插入，在不影響主體結(jié)構施工的前提下盡早完成；其他鋼結(jié)構在保證前面兩項工作的前提下推進，以不影響其他工作的開展為前提。

平面上，將塔樓的兩翼分為2個施工段，由2組隊伍分別施工，總體工序如圖4所示。

四、工藝質(zhì)量要求

本安裝工程全部采用美國ASTM材料系列和AISC 360-05，AISC Steel Construction Manual（13ed.）等設計規(guī)范以及AWS D1. 1-D1. 1 M -2010鋼結(jié)構焊接規(guī)范的標準要求施工，從材料構件進場驗收到安裝完成后的檢驗、檢測都有嚴格的管理程序。焊工要根據(jù)其工作內(nèi)容分別達到G3，G6或G6r的證書等級，并且要有第三方認證；焊接工藝過程要按照批準的ITP進行，并經(jīng)第三方全程跟蹤和檢測，焊縫要求100%的UT和25%的MT檢測。安裝精度方面，要有測量、控制和糾偏方案，斜肋柱和樓面梁要在初裝、高強螺栓終擰、焊接前、焊接后和混凝土澆筑后分別對斜肋柱進行測量和調(diào)整，以滿足AISC 303-05的精度要求。其他結(jié)構也基本按照這個程序進行焊接和安裝檢測。

五、主要安裝工藝

（一）鋼結(jié)構預埋件安裝

鋼結(jié)構預埋件是整體結(jié)構協(xié)同作用的關鍵部件，也是鋼結(jié)構安裝的重要基礎；而本工程混凝土結(jié)構的復雜性又給埋件的安裝增加了很多難度。本工程預埋件大致可分為地腳螺栓和墻體預埋件2類。地腳螺栓包括：斜肋柱預埋件，入口大廳門式桁架預埋件，TC柱埋件，LTC柱埋件等。墻體預埋件為樓層梁安裝用預埋件。

土建結(jié)構底板或墻體鋼筋作業(yè)基本完成后安裝鋼結(jié)構預埋件，安裝時采用三維坐標。從項目規(guī)定基準點就近預埋件位置引伸測量點進行定位。在測量墻體預埋件時需要設置全站儀固定臨時平臺，以確保測量引入點的精確性。埋件定位后需要采取必要的加固措施以防止后續(xù)混凝土施工對定位精確性干擾。

（二）斜肋柱和樓面梁施工

（1）安裝工序（見圖5）

（2）焊接工藝質(zhì)量控制

焊接質(zhì)量控制主要為：仰焊、厚板焊接的焊接過程質(zhì)量控制和全部焊縫的外觀成型質(zhì)量控制，嚴格按照現(xiàn)場實際情況確定焊接形式，以及焊接工藝評定報告中的相關參數(shù)進行。

（3）測量糾偏

測量偏差主要產(chǎn)生原因為：測量依據(jù)誤差，測量操作偏差、測量體系偏差以及構件調(diào)整后對其他構件影響偏差等。

（4）臨時固定和操作平臺

根據(jù)施工詳圖設計，鋼管斜肋柱的臨時固定主要靠臨時耳板+高強螺栓解決。實際安裝中，開始幾節(jié)增加了纜風繩以加強穩(wěn)定性，待基本形成一個部分完整的結(jié)構體系后才進入正常力方案。

（三）鋼結(jié)構安裝與混凝土結(jié)構施工配合

由于本工程混凝土核心筒剪力墻不是全部閉合的筒體，而是沿90°伸出兩翼，并有樓梯問在兩翼末端。所以混凝土結(jié)構不能承擔全部水平力，需要鋼結(jié)構的輔助。因而混凝土施工與鋼結(jié)構安裝要在進度上嚴密配合，根據(jù)計算，己經(jīng)完成全部鋼結(jié)構安裝并完成樓板打灰的樓層與正在進行兩翼混凝土施工的差距不能超過10層。

但是，因為工序和操作空間的要求，最緊湊的安排就是810層。因此，鋼結(jié)構安裝與混凝土結(jié)構施工之問的配合至關重要，任何一步工作的延誤都會產(chǎn)生連鎖反應，以至于影響到整個工程進度。

（四）超重構件吊裝

因為項目投標和開工準備階段鋼結(jié)構圖紙還僅是概念設計，鋼結(jié)構分包進場后進行了全部的結(jié)構計算和詳細設計，最終的結(jié)果是構件質(zhì)量遠超過原來預計的情況，初步發(fā)現(xiàn)有 9 根超過了塔式起重機的提升能力，后經(jīng)進一步優(yōu)化設計和采取減重措施，還有 5 根構件超重。

本工程場地狹小，起重量合適的汽車式起重機（250～300t）無法開進現(xiàn)場；因為語言問題，國外人員參與起吊工作溝通協(xié)調(diào)困難，也無法采取雙機抬吊的措施；場區(qū)外距離比較遠，還有的要翻過已經(jīng)施工到很高位置的混凝土剪力墻。諸多因素影響著方案的選擇。根據(jù)現(xiàn)場實際情況以及構件特點和位置，采用下部第 3 節(jié)和第6節(jié)采取大型履帶式起重機（750t）場外吊裝，上部9節(jié)和12 節(jié)采取肢解構件牛腿端部現(xiàn)場焊接方式解決吊裝問題。

（五）裙房桁架安裝

裙房桁架包含幾種類型的結(jié)構形式：普通框架、簡支桁架、L 形桁架和門式桁架?？缍?1. 900m，最大標高36. 257m，而且在入口大堂處還有一個懸挑 13. 820m 的造型。

該結(jié)構基本是外露的結(jié)構，且有一個向下的坡度，安裝精度要求高；每榀桁架是平面結(jié)構，通過桿件逐榀相連形成立體和穩(wěn)定的結(jié)構，安裝次序很重要。鋼結(jié)構安裝最初方案是單榀安裝，用腳手架等臨時固定，安全問題比較大。實際安裝時，將桁架 2榀 1 組組成自身穩(wěn)定結(jié)構，先安裝立桿再安裝橫梁，效果很好。

根據(jù)總體部署，要優(yōu)先保證塔樓鋼結(jié)構的安裝進度，還要在其上部的禮堂懸挑桁架安裝前完成，以避免將來起吊通道被遮蓋。實際操作中，位于塔樓內(nèi)部的桁架跟隨塔樓鋼結(jié)構的安裝進度完成，塔樓外部的基本穿插于懸挑桁架的安裝過程中完成。其中，金庫上方的 2 榀桁架因為塔式起重機的影響沒有安裝，在禮堂樓面上留洞，放置提升倒鏈等設備以備以后安裝使用。

（六）懸挑桁架安裝

懸挑桁架懸挑于45. 500m 的高空，伸出近26m，給人以很大的視覺沖擊。但是，這也是本工程的難點之一。由于塔式起重機起重能力和場地的制約，只能采取高空散拼的方式安裝。經(jīng)過仔細分析對比后，決定采用塔樓內(nèi)部分桁架小散件安裝、塔樓外部分大散件安裝的方案，既保證了工程進度，又減少了高空作業(yè)時間。

（七）42 號桿件安裝及結(jié)構卸載

42 號桿件是懸挑桁架的一個重要桿件，承擔塔樓 7 層以上部分斜肋柱的荷載，上部荷載經(jīng)它通過桁架結(jié)構及其支撐系統(tǒng)傳遞給基礎。由于懸挑桁架的插入，打破了斜肋柱體系的結(jié)構完整性，所以，42 號桿件的安裝十分重要。

由于42 號桿件跨度較大（總計長 19. 090m），而且在整個結(jié)構體系沒有完整成型前承擔著較大荷載，同時考慮施工可行性問題，設置了臨時支撐桁架用于其安裝。根據(jù)結(jié)構計算和施工驗算，當結(jié)構達到 28 層時才能拆除這個臨時支撐（結(jié)構卸載）。

六、結(jié)束語

本工程在構件分段的考慮、節(jié)點構造考慮都與施工結(jié)合較好。也有協(xié)調(diào)不一致的地方，如斜肋柱的焊接部位相對于結(jié)構層標高。當時考慮了焊接操作的高度問題（站在樓板上 1. 3m），并以此為依據(jù)確定了柱分段的位置。而實際安裝中，并沒有利用樓板或樓面梁作為平臺操作，另外搭設了平臺，這要在以后的類似工程中妥善考慮與解決。

作者簡介：

羅麗琴（1984 —），女，漢族，四川省德陽市人，專科學歷。