基于高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)與管理

朱澤

摘 要：安全施工是鋼結(jié)構(gòu)施工中的重要環(huán)節(jié)，超高層鋼結(jié)構(gòu)施工的特點(diǎn)是高空、懸空作業(yè)點(diǎn)多。在施工過(guò)程中，僅高強(qiáng)螺栓就有40萬(wàn)顆，這些零件雖小，但如果從l00m以上的高空掉下去，后果可想而知。針對(duì)超高層鋼結(jié)構(gòu)施工的特點(diǎn)，采取事前與過(guò)程控制相結(jié)合的方法，即事先采取防護(hù)措施。

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

1 工程簡(jiǎn)介

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(jié)構(gòu)。工程吊裝任務(wù)重，鋼構(gòu)件總量達(dá)15000，工外輪廓由折線(xiàn)柱組成雙曲面，給安裝測(cè)量造成了極大難度。材料采用Q345GJC，最大板厚達(dá)100mm，焊接難度大。

2 超高層鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

結(jié)合高層鋼結(jié)構(gòu)的工藝流程與特點(diǎn)（構(gòu)件驗(yàn)收→吊裝→高強(qiáng)螺栓→焊接及其檢測(cè)→壓型鋼板與栓釘），現(xiàn)對(duì)超高層鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要總結(jié)。超高層鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)主要包含如下幾方面內(nèi)容：①塔吊的選擇、布置及裝拆、構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)、驗(yàn)收與堆放；③吊裝；④測(cè)量控制；⑤焊接；⑥工期及質(zhì)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(jié)構(gòu)工程施工的核心設(shè)備。其施工對(duì)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(jià)要遠(yuǎn)高于同類(lèi)型起重能力稍小的內(nèi)爬式塔吊。比如：本工程設(shè)計(jì)高度為150m，采用附著式塔吊的塔身高度約180m（其中考慮鋼結(jié)構(gòu)3層，柱12m，吊索4、6m，吊鉤滑輪及小車(chē)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(jì)上考慮，為節(jié)約成本，優(yōu)先選用內(nèi)爬式塔吊進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)超高層建筑的施工。

（2）吊裝是鋼結(jié)構(gòu)施工的龍頭工序，吊裝的速度與質(zhì)量對(duì)整個(gè)工程起著舉足輕重的作用。鋼結(jié)構(gòu)吊裝前應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)平面和立面形狀、結(jié)構(gòu)形式、塔吊的數(shù)量和位置、現(xiàn)場(chǎng)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(gè)作業(yè)區(qū)，由兩個(gè)作業(yè)組分別完成各自范圍內(nèi)的構(gòu)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(kuò)展，即從中間的一個(gè)單元開(kāi)始，先組裝成一個(gè)穩(wěn)定的剛度柱網(wǎng)單元，先吊柱后吊梁，一個(gè)柱網(wǎng)單元吊裝，并臨時(shí)固定后，再在其左右或前后吊裝兩個(gè)單元。待3個(gè)單元構(gòu)件全部吊裝完成后，進(jìn)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(cè)量校正→螺栓初擰→中層框架粱→上層框架粱→測(cè)量校正→螺栓初擰→測(cè)量校正→終擰高強(qiáng)螺栓→焊接→焊縫檢測(cè)→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(tái)吊裝→樓蓋鋼筋混凝土樓板施工。

在本工程主體鋼結(jié)構(gòu)施工中，通過(guò)采取“區(qū)域吊裝”及“一機(jī)多吊”技術(shù)解決了工期緊與工程量大的矛盾。從鋼結(jié)構(gòu)施工流程可以看出，各工序間既相互聯(lián)系，又相互制約。選擇何種測(cè)量控制方法直接影響到工程的測(cè)量精度與進(jìn)度。在本工程測(cè)量施工中，我們采取“預(yù)先控制”與“跟蹤校正”相結(jié)合。即在吊裝前對(duì)樓層柱標(biāo)高及定位進(jìn)行測(cè)定，并對(duì)構(gòu)件進(jìn)行標(biāo)線(xiàn)控制，吊裝后在柱梁框架形成前，將柱子初步校正并及時(shí)糾偏，形成單元體后進(jìn)行最終校正。這樣大大減輕了校正難度，并實(shí)現(xiàn)了區(qū)域施工各工序問(wèn)良性循環(huán)的目標(biāo)。在結(jié)構(gòu)整體測(cè)量控制方面，根據(jù)結(jié)構(gòu)無(wú)標(biāo)準(zhǔn)層及空問(wèn)雙曲面的特點(diǎn)，摸索出一整套采用激光鉛直儀與全站儀，進(jìn)行“空間坐標(biāo)點(diǎn)定位”與“雙系統(tǒng)復(fù)核控制”的測(cè)量方法，很好地解決了雙曲面結(jié)構(gòu)定位難題，保證了項(xiàng)目質(zhì)量控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

（3）焊接高層鋼結(jié)構(gòu)具有工期緊、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工程量大、質(zhì)量要求高的特點(diǎn)。而焊接作為鋼結(jié)構(gòu)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(duì)工程的“安全、優(yōu)質(zhì)、高速”的完成影響重大。本工程約15000工鋼結(jié)構(gòu)安裝施工任務(wù)，月施工最快完成9層，采用CO2氣體保護(hù)半自動(dòng)焊完成了超厚鋼板焊接的施工（最厚達(dá)100mm），整個(gè)工程的焊縫100，超聲波探傷100，合格。一次探傷合格率達(dá)98。在鋼結(jié)構(gòu)吊裝方面，經(jīng)過(guò)項(xiàng)目技術(shù)人員不斷探索與總結(jié)，解決了超高層鋼結(jié)構(gòu)空間定位及折線(xiàn)形鋼結(jié)構(gòu)箱型柱吊裝技術(shù)問(wèn)題，且整體垂直度最大偏差9mm。

確定焊接順序：①平面內(nèi)，應(yīng)從建筑平面中心向四周擴(kuò)展，采取結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)、節(jié)點(diǎn)對(duì)稱(chēng)和全方位對(duì)稱(chēng)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(yàn)（柱柱焊接可在梁焊接前進(jìn)行，也可于之后進(jìn)行）。③柱一柱焊接應(yīng)由兩名焊工相對(duì)兩面等溫、等速對(duì)稱(chēng)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(gè)端頭應(yīng)先焊一個(gè)端頭，待其冷卻至常溫后再焊另一端。

確定焊接工藝中關(guān)村金融中心工程鋼結(jié)構(gòu)焊接施工難度較大。不僅鋼板厚，而且由于結(jié)構(gòu)為雙曲面。設(shè)計(jì)中采用了大量的斜撐及斜柱，造成立焊、斜立焊較多。此類(lèi)結(jié)構(gòu)不僅處于結(jié)構(gòu)的重要部位，而且大多處于外向、斜向，安全操作與施工防護(hù)都比較困難。尤其是緊迫的工期與較大的焊接工程量之間的矛盾。我們采用CO氣體保護(hù)半自動(dòng)焊應(yīng)用于立焊、斜立焊和俯角焊的工藝，從根本上解決手工電弧焊速度慢影響進(jìn)度的問(wèn)題，滿(mǎn)足了焊接施工的需要。

確定焊接參數(shù)選定工藝后，焊接QC小組在項(xiàng)目組的帶動(dòng)下，通過(guò)工藝評(píng)定，編制出一整套切實(shí)可行的適用本工程特點(diǎn)的CO氣體保護(hù)半自動(dòng)焊接方法及參數(shù)。

首先確定攻關(guān)目標(biāo)，用ABC法找出影響質(zhì)量的原因，并進(jìn)行系列分析。針對(duì)這些問(wèn)題找出相應(yīng)的對(duì)策措施，建立了有效的質(zhì)量保證體系，制定完善的工藝指導(dǎo)書(shū)。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)確定了運(yùn)用于橫焊、平焊、立焊、斜立焊的丁藝參數(shù)通過(guò)對(duì)焊絲的伸出長(zhǎng)度、焊縫層問(wèn)清理焊槍施焊角度反復(fù)摸索，形成了一整套的操作要領(lǐng)。為使焊接環(huán)境處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，加強(qiáng)了施丁防護(hù)措施和輔助措施。經(jīng)過(guò)項(xiàng)目組和焊接QC小組全體人員的不懈努力，很好地解決了CO氣體保護(hù)焊應(yīng)用在超厚件立向、斜立向接頭上的焊接工藝問(wèn)題。

（4）安全施工安全施工是鋼結(jié)構(gòu)施工中的重要環(huán)節(jié)。超高層鋼結(jié)構(gòu)施工的特點(diǎn)是高空、懸空作業(yè)點(diǎn)多。在施工過(guò)程中僅高強(qiáng)螺栓就有40萬(wàn)顆，這些零件雖小，但如果從l00m以上的高空掉下去，后果可想而知。針對(duì)超高層鋼結(jié)構(gòu)施工的特點(diǎn)，采取事前與過(guò)程控制相結(jié)合的方法。即事先采取防護(hù)措施（如防墜板、防墜器、安全梯、纜風(fēng)繩等），并加強(qiáng)對(duì)施工人員的安全教育，堅(jiān)持日安全巡視制度。

3 結(jié)束語(yǔ)

本工程在吊柱子時(shí)，外墻設(shè)安全網(wǎng)吊框架梁時(shí)，架設(shè)臨時(shí)活動(dòng)式走道，并隨框架吊裝逐層升高，擰高強(qiáng)螺栓時(shí)在梁端掛設(shè)吊籃焊接時(shí)搭設(shè)操作平臺(tái)。另外，做到及時(shí)鋪設(shè)樓層壓型板以確保施工安全。對(duì)高層鋼結(jié)構(gòu)施工的幾點(diǎn)建議，充分理解節(jié)點(diǎn)深化圖合理制定施工工藝。根據(jù)工程特點(diǎn)合理選用機(jī)械設(shè)備，特別是塔式起重機(jī)的選用，要考慮其裝拆的可行性。根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、焊接形式及氣候條件選用合理的焊接工藝及參數(shù)，不能一概盲目照搬。結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加工順序及進(jìn)場(chǎng)，數(shù)量要充分考慮現(xiàn)場(chǎng)堆放條件及吊裝設(shè)備的吊運(yùn)能力。嚴(yán)格工廠(chǎng)制作工藝，減少現(xiàn)場(chǎng)處理數(shù)量測(cè)量控制要做到分區(qū)段、分層次、分階段進(jìn)行閉合、校正，防止累計(jì)誤差的產(chǎn)生。安全防護(hù)要及時(shí)跟進(jìn)措施要嚴(yán)密檢查要到位。

參考文獻(xiàn)：

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