高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)探討

鄒旭東

摘要：本文主要針對某工程鋼結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)展開了探討，對鋼結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)作了系統(tǒng)的論述，并對鋼結(jié)構(gòu)變形模擬計算作了分析，以期能為有關(guān)方面的需要提供有益的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：高層建筑；鋼結(jié)構(gòu)；施工技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)建筑具有抗震性能好、施工周期短、工業(yè)化程度高、環(huán)保效果好等特點，在近年的高層建筑工程中被越來越廣泛的應(yīng)用。但是高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的施工存在著一定的危險性，因此，需要我們在施工過程中根據(jù)規(guī)范及工程實際情況進(jìn)行合理的施工，并采取相應(yīng)的施工技術(shù)措施來確保工程的質(zhì)量，防止安全事故的發(fā)生。

1工程概況

某建筑工程，地下一層，地上11層，高度43.8m，建筑面積約38778㎡，由南北兩個塔樓，從地下室到三層為連體結(jié)構(gòu)，3-9層位分體塔樓，在10F-屋面即頂層設(shè)有一層連體結(jié)構(gòu)組成的建筑，建筑內(nèi)設(shè)有教室、實驗室、會議室、辦公室等功能，采用鋼筋混凝土框架剪力墻力墻結(jié)構(gòu)體系。如圖1所示。

圖1 建筑效果圖

2施工難點

本工程鋼結(jié)構(gòu)屋面連體桁架跨度大、重量大、桁架高度達(dá)到一個樓層的高度（4.9 m）難以在馬路上進(jìn)行整體運輸，只能在工廠分解制作，然后再現(xiàn)場拼裝。同時安裝高度大，采用現(xiàn)場塔吊安裝吊裝能力不能滿足要求，而大型吊機無法達(dá)到，因此安裝難度大。鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)型鋼柱與梁的受力鋼筋、箍筋連接復(fù)雜，型鋼梁與梁的拉筋、柱的縱向鋼筋連接關(guān)系復(fù)雜。因此在鋼柱加工制作時，必須充分考慮這些復(fù)雜的施工問題才能保證整個施工優(yōu)質(zhì)，高效的完成。

3 鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

3.1 結(jié)構(gòu)體系及其布置

本項目采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系，但又與常規(guī)的框剪結(jié)構(gòu)體系有很大不同。在豎向，角部四個框筒一直延續(xù)到塔樓頂部。由于框筒尺寸因建筑要求而發(fā)生變化，最大懸挑6m。南北邊各布置有數(shù)道剪力墻，一直延伸到8 層板面，為滿足建筑要求，剪力墻長度延豎向是變化的，最大懸挑達(dá)6 m，八層板面以上由斜柱支撐上部連接體，詳見圖2。

圖2 結(jié)構(gòu)典型平面布置圖

3.2 節(jié)鋼柱安裝

根據(jù)工程實際情況對鋼柱進(jìn)行合理分節(jié)，分節(jié)高度由塔吊吊裝能力來確定。根據(jù)鋼柱的底標(biāo)高調(diào)整好螺母，然后鋼柱直接安裝就位。鋼柱起吊方式如圖3所示。

圖3 鋼柱起吊方式

當(dāng)鋼柱吊到就位上方200㎜ 時，應(yīng)停機穩(wěn)定，對準(zhǔn)螺栓孔和十字線后，緩慢下落，下落中應(yīng)避免磕碰地腳螺栓絲扣，當(dāng)柱腳剛與基礎(chǔ)接觸后應(yīng)停止下落，檢查鋼柱四邊中心線與基礎(chǔ)十字軸線對準(zhǔn)情況（四邊要兼顧）和柱腳下的鋼墊板位置，數(shù)量是否正確，如有不符應(yīng)立即調(diào)整，經(jīng)調(diào)整鋼柱的就位偏差在3㎜以內(nèi)后，再下落鋼柱，使之落實，收緊四個方向的纜風(fēng)繩，擰緊地腳鎖緊螺母，如受環(huán)境條件限制，不能拉設(shè)纜風(fēng)繩時，則可以采用在相應(yīng)方向上以硬支撐的方式進(jìn)行固定和校正。如圖4所示。

圖4 鋼柱臨時校正調(diào)整圖

先在柱身標(biāo)定高基準(zhǔn)點，然后以水準(zhǔn)儀測定其差值，利用柱腳底板下調(diào)整螺母來調(diào)整鋼柱的標(biāo)高和垂直偏差?；蚣訙p柱腳底板下的斜墊片，墊塊來調(diào)整鋼柱的標(biāo)高。墊板與基礎(chǔ)面和柱底面的接觸應(yīng)平整、緊密。

3.3 上部鋼柱的安裝

上部鋼柱的安裝與首段鋼柱的安裝不同點在于柱腳的連接固定方式上同。鋼柱吊點設(shè)置在鋼柱的上部，利用四個臨時連接耳板作為吊點。吊裝前，下節(jié)鋼柱頂面和本節(jié)鋼柱底面的渣土和浮銹要清除干靜，保證上下節(jié)鋼柱對接面接解頂緊。下節(jié)鋼柱頂面標(biāo)高和軸線編差、鋼柱扭曲值一定要控制在規(guī)范以內(nèi)，在上節(jié)鋼柱吊裝時要考慮進(jìn)行反向偏移回歸原位的處理，逐節(jié)進(jìn)行糾偏，避免造成累積誤差過大。

鋼柱吊裝到位后，鋼柱的中心線應(yīng)與下面一段鋼柱的中心線吻合，并四面兼顧，活動雙夾板平穩(wěn)插入下節(jié)柱對應(yīng)的安裝耳板上，穿好連接螺栓，連接好臨時連接夾板，并及時拉設(shè)纜風(fēng)繩對鋼柱進(jìn)一步進(jìn)行穩(wěn)固，校正后進(jìn)行焊接，腹板采取全熔透的對接焊縫。鋼柱連接如圖5所示。

圖5 鋼柱連接

4 鋼結(jié)構(gòu)變形模擬計算

本工程的施工要求高，難度大；同時，施工過程中結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力和變形狀態(tài)與設(shè)計狀態(tài)不符，結(jié)構(gòu)體系處于時變狀態(tài)，隨著施工過程的不斷進(jìn)行，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力隨著時間的變化而變化，有時甚至達(dá)到不安全的狀態(tài)，從而必須進(jìn)行施工過程計算機仿真計算，以保證施工過程中結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的安全。根據(jù)選取的不利荷載工況組合、擬定的施工步驟及擬采用的施工措施，對本工程的施工過程進(jìn)行計算機跟蹤仿真計算。

計算采用通用有限元軟件ANSYS11.0的Me-chanical-U結(jié)構(gòu)分析模塊來完成。在模型中，梁、柱構(gòu)件采用beam188空間梁單元，鋼筋混凝土核心筒和樓板采用shell181板殼單元。其中，利用beam188單元自定義截面技術(shù)建立了型鋼混凝土復(fù)合截面，考慮了外框筒型鋼內(nèi)混凝土對結(jié)構(gòu)強度、剛度和穩(wěn)定性的影響；利用shell181單元自定義的Sandwich夾層單元，考慮了鋼筋混凝土核心筒和樓板配筋對強度的影響。

通過對比僅考慮荷載工況一（自重+風(fēng)載+施工荷載（G+Wind_X+C）/X向風(fēng)）的作用下，施工第一步與施工結(jié)束（十二步）的模擬計算結(jié)果，來最終判斷本施工方案的正確性。其余荷載工況二（自重+風(fēng)載+施工荷載（G+Wind_Y+C）/Y向風(fēng)）的計算方法也是相同的。

5 結(jié)語

綜上所述，鋼框架的施工，主要包括鋼柱、鋼梁、測量校正、樓梯的吊裝、連接、壓型鋼板的鋪設(shè)等工序，可以說是一項極為復(fù)雜的工程。因此，為了做好有關(guān)方面的施工，就必須要采取有效的施工技術(shù)進(jìn)行施工，以保障工程的施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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