超高層建筑鋼結構施工技術分析

袁興浩

河南豫能電力工程有限責任公司

超高層建筑鋼結構施工技術分析

袁興浩

河南豫能電力工程有限責任公司

鋼結構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，符合我國國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的要求；所以鋼結構近年來在超高層建筑工程中的應用越來越廣泛，在施工期間必須根據(jù)規(guī)范及工程實際情況進行合理的施工，并采取相應的施工技術措施來確保工程的質量。

超高層建筑；鋼結構；施工技術

一、工程案例

某工程由塔樓、配樓、連廊3部分組成，總建筑面積111818m2。其中塔樓地下4層、地上35層，總建筑面積79012m2?？傞芨?50m，為全鋼結構。工程吊裝任務重，鋼構件總量達15000工；外輪廓由折線柱組成雙曲面，給安裝測量造成了極大難度；材料采用Q345GJC，最大板厚達100mm，焊接難度大。

二、超高層建筑鋼結構施工準備

1、施工準備

高層鋼框架結構安裝前的準備工作，除了一般性的準備工作，還包括：鋼結構構件預檢和配套、鋼柱基礎檢查、安裝流水段的劃分、安裝機械的選擇等。鋼構件在加工廠的制作程序為：首先進行編制構件制作指示書和原材料的矯正；然后進行放樣、下料、切割等施工；制孔并進行邊緣加工；經(jīng)過組裝和焊接，仔細對端部加工和磨擦面處理，并嚴格執(zhí)行除銹和涂裝步驟，最后驗收和發(fā)運即可。

2、測量定位

測量定位是施工中不可以忽視的事情。這個過程不僅是對鋼結構變形控制需要有精確的定位，更重要的是在整體鋼結構安裝的質量和進度過程中，與測量工作的好壞密切相關，所以在鋼結構施工工程中應積極采用先進的測量儀器，主要針對高層鋼結構工程施工的難點和重點，充分應用工程施工的經(jīng)驗，并密切結合高層鋼結構施工的特點，對鋼結構的吊裝和焊接質量進行正確的引導和實時監(jiān)控。

鋼框架結構安裝測量工作的主要內(nèi)容：驗收土建平面控制基線或紅線界樁點及標高基準點的位置正確，并作好書面記錄；基礎埋件的放線就位及標高等；設置并控制好墊板組、構件安裝的標高和軸線；主軸線網(wǎng)的合理建立；平面控制網(wǎng)的測放；標高的引測；H型鋼拄和箱形柱的校正等。

三、超高層鋼結構施工技術的應用

結合高層鋼結構的工藝流程與特點（構件驗收→吊裝→高強螺栓→焊接及其檢測→壓型鋼板與栓釘），現(xiàn)對超高層鋼結構施工技術進行簡要總結。超高層鋼結構施工技術主要包含如下幾方面內(nèi)容：①塔吊的選擇、布置及裝拆；②構件進場、驗收與堆放；③吊裝；④測量控制；⑤焊接；⑥工期及質量控制；⑦安全施工。

1、塔吊的選擇、布置及裝拆塔吊是超高層鋼結構工程施工的核心設備，其施工，對塔吊起重能力和幅度要求不像采用附著式塔吊那樣苛刻。另外，采用附著塔吊的造價要遠高于同類型起重能力稍小的內(nèi)爬式塔吊，比如本工程設計高度為150m，采用附著式塔吊的塔身高度約180m（其中考慮鋼結構3層柱12m，吊索4～6m，吊鉤滑輪及小車全高4m，安全操作距離2m等），加上地下部分高度共200m，而采用內(nèi)爬式塔吊的塔身約為40～50m。

附著塔吊的租賃成本要大于內(nèi)爬式塔吊。因此，從經(jīng)濟上考慮，為節(jié)約成本，優(yōu)先選用內(nèi)爬式塔吊進行鋼結構超高層建筑的施工。

2、吊裝吊裝是鋼結構施工的龍頭工序，吊裝的速度與質量對整個工程起著舉足輕重的作用。鋼結構吊裝前應根據(jù)結構平面和立面形狀、結構形式、塔吊的數(shù)量和位置、現(xiàn)場施工條件等因素確定吊裝分區(qū)與吊裝順序。本工程劃分為東、西兩個作業(yè)區(qū)，由兩個作業(yè)組分別完成各自范圍內(nèi)的構件吊裝。吊裝的總原則為：

（1）平面內(nèi)均從中心核心筒向四周擴展，即從中間的一個單元開始，先組裝成一個穩(wěn)定的剛度柱網(wǎng)單元，先吊柱后吊梁，一個柱網(wǎng)單元吊裝并臨時固定后，再在其左右或前后吊裝兩個單元，待3個單元構件全部吊裝完成后，進行全面的精確校正。

（2）豎向吊裝順序（以一柱三層為例）：先安4根鋼柱→下層框架梁→測量校正→螺栓初擰→中層框架粱→上層框架粱→測量校正→螺栓初擰→測量校正→終擰高強螺栓→焊接→焊縫檢測→散鋪上層壓型鋼板與栓釘焊接→下、中層壓型鋼板散鋪與栓釘焊接→下、中、上層鋼梯、平臺吊裝→樓蓋鋼筋混凝土樓板施工。

在本工程主體鋼結構施工中，通過采取“區(qū)域吊裝”及“一機多吊”技術解決了工期緊與工程量大的矛盾，從鋼結構施工流程可以看出，各工序問既相互聯(lián)系又相互制約，選擇何種測量控制方法直接影響到工程的測量精度與進度。在本工程測量施工中，我們采取“預先控制”與“跟蹤校正”相結合，即在吊裝前對樓層柱標高及定位進行測定，并對構件進行標線控制，吊裝后在柱梁框架形成前將柱子初步校正并及時糾偏，形成單元體后進行最終校正，這樣大大減輕了校正難度，并實現(xiàn)了區(qū)域施工各工序問良性循環(huán)的目標。

3、焊接高層鋼結構具有工期緊、結構復雜、工程量大、質量要求高的特點，而焊接作為鋼結構施工的重要工序，其焊接順序與工藝參數(shù)的選擇與施焊水平對工程的“安全、優(yōu)質、高速”的完成影響重大。本工程約15000工鋼結構安裝施工任務，月施工最快完成9層；采用CO2氣體保護半自動焊完成了超厚鋼板焊接的施工（最厚達100mm），整個工程的焊縫100%超聲波探傷，100%合格，一次探傷合格率達98%；在鋼結構吊裝方面，經(jīng)過項目技術人員不斷探索與總結，解決了超高層鋼結構空間定位及折線形鋼結構箱型柱吊裝技術問題，且整體垂直度最大偏差9mm.。

確定焊接順序①平面內(nèi)：應從建筑平面中心向四周擴展，采取結構對稱、節(jié)點對稱和全方位對稱的順序焊接。②豎向上：L層框架梁→壓型鋼板支托→下層框架梁→玉型鋼板支托→中層框架梁→壓型鋼板支托→焊接檢驗（柱柱焊接可在梁焊接前進行，也可于之后進行）。③柱一柱焊接應由兩名焊工相對，兩面等溫、等速對稱施焊。④柱梁節(jié)頭的焊接，一般先焊H型鋼的下翼緣板，再焊上翼緣板。一根梁的兩個端頭應先焊一個端頭，待其冷卻至常溫后，再焊另一端。

四、結束語

綜上所述，隨著科技的不斷發(fā)展，超高層建筑的鋼結構施工技術也隨之不斷提高。但是我國的超高層建筑鋼結構施工，仍存在著超高層建筑過于復雜、施工場地窄小等問題，這些問題嚴重的制約了我國的超高層建筑發(fā)展。因此我國各施工企業(yè)應當加強對超高層建筑鋼結構施工的技術能力。從而推動超高層建筑的發(fā)展進步。

［1］楊少亮.超高層建筑鋼結構施工的關鍵技術與措施［J］. 建材與裝飾. 2016（26）