高層建筑鋼結(jié)構(gòu)安裝施工的垂直度控制

李博文

摘要：鋼結(jié)構(gòu)具有綠色、開(kāi)放、協(xié)調(diào)等方面的特點(diǎn)，因此在近些年來(lái)獲得了較好的發(fā)展，其在建筑行業(yè)中得到了有效的應(yīng)用，尤其是在高層建筑和超高層建筑領(lǐng)域中。而在鋼結(jié)構(gòu)安裝施工的過(guò)程中，其垂直度的控制直接關(guān)系著安裝的精度和穩(wěn)固性。本文將就高層建筑鋼結(jié)構(gòu)安裝施工的垂直度控制進(jìn)行深入的探討，希望可以為我國(guó)高層建筑的發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑；鋼結(jié)構(gòu)安裝；垂直度控制

目前，為了推動(dòng)綠色建筑發(fā)展，我國(guó)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)和裝配式建筑的重視程度不斷提升，這使得我國(guó)的鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)入快速發(fā)展期[1]。隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的推進(jìn)，城市住房需求不斷提升，高層建筑工程項(xiàng)目的增加使得鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來(lái)越頻繁。在高層建筑鋼結(jié)構(gòu)安裝施工中，垂直度控制一直是關(guān)鍵問(wèn)題。因此探究鋼結(jié)構(gòu)垂直度控制方法具有重要意義。

1、鋼結(jié)構(gòu)安裝施工垂直度控制概述

在高層建筑鋼結(jié)構(gòu)安裝施工中，垂直度控制是施工質(zhì)量控制管理的重要內(nèi)容，根據(jù)GB50205—2001《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》的相關(guān)規(guī)范，鋼結(jié)構(gòu)安裝施工中垂直度控制的內(nèi)容主要包括的單節(jié)柱垂直度、主體結(jié)構(gòu)整體垂直度兩個(gè)方面[2]。在一個(gè)柱列中，各柱頂位移方向不一致的情況下，可能會(huì)出現(xiàn)布局不規(guī)則完全的情況。

在具體施工控制中，單節(jié)柱的垂直度控制方法和安裝校正方法存在緊密的聯(lián)系。在實(shí)施垂直度控制時(shí)，首先要對(duì)主體結(jié)構(gòu)整體垂直度進(jìn)行明確。現(xiàn)階段高層建筑中應(yīng)用的鋼結(jié)構(gòu)，其主體結(jié)構(gòu)大多是由許多豎向構(gòu)件構(gòu)成，因此在對(duì)其整體垂直度進(jìn)行判斷時(shí)需要參考由多節(jié)柱構(gòu)成的整體柱子。在安裝作業(yè)中，各節(jié)柱應(yīng)該在豎向定位軸心線的水平和垂直方向擺動(dòng)上升，之后根據(jù)每個(gè)節(jié)柱的柱頂軸心偏移定位軸線的距離之代數(shù)和計(jì)算結(jié)果判定其是否滿足相關(guān)規(guī)定的要求。很多情況下，鋼結(jié)構(gòu)主體結(jié)構(gòu)整體偏向一個(gè)方向的情況都是因地基不均勻沉降造成的。

2、鋼結(jié)構(gòu)單節(jié)柱垂直度控制方法研究

在高層建筑鋼結(jié)構(gòu)安裝施工中，通常是通過(guò)對(duì)各節(jié)柱安裝過(guò)程的控制保障鋼結(jié)構(gòu)整體的垂直度。在進(jìn)行單節(jié)柱安裝時(shí)，其垂直度不能直接用來(lái)計(jì)算整根柱的整體垂直度，因?yàn)楹罄m(xù)施工作業(yè)必然會(huì)對(duì)單節(jié)柱的垂直度造成一定的影響。

2.1以垂直度為基準(zhǔn)的安裝校正方法

以垂直為基準(zhǔn)進(jìn)行單節(jié)柱安裝時(shí)，關(guān)鍵點(diǎn)在于兩個(gè)方面，分別是柱的軸線控制和單節(jié)柱的垂直度控制[3]。

首先，在柱的軸線控制方面。為了保障控制的有效性，必須遵循一定的原則， 一方面通過(guò)安裝層上各柱頭3個(gè)側(cè)面中心線與定位軸線之間的偏差，對(duì)柱頭的扭轉(zhuǎn)變形量和軸心位移值進(jìn)行確定。另一方面，在安裝層上柱頭偏移定位軸線值或扭轉(zhuǎn)值過(guò)大的情況下，在安裝上節(jié)柱之前必須要對(duì)柱底進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，但要注意的是，調(diào)整后的錯(cuò)口量必須保持在規(guī)范規(guī)定范圍內(nèi)。此外，在錯(cuò)口量和規(guī)范允許存在偏差巨大的情況下，最好不要在安裝上節(jié)柱時(shí)一次調(diào)整完成。具體的控制方法如下：在每節(jié)待安裝柱的上下端各側(cè)面上投放中心線，在安裝層各柱頭的3個(gè)側(cè)面上投放定位軸線，在此基礎(chǔ)上根據(jù)柱頭各側(cè)面上中心線和定位軸線之間的偏差，計(jì)算獲得柱頭的扭轉(zhuǎn)變形值以及軸心位移值。在掌握該數(shù)值的情況下，可以有針對(duì)性的對(duì)安裝柱的柱底進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，消除扭轉(zhuǎn)變形的情況。綜合來(lái)看， 單節(jié)柱安裝層上的柱頭軸心偏移值和方向?qū)︿摻Y(jié)構(gòu)的整體垂直度存在著一定的影響。

其次，單節(jié)柱的垂直度調(diào)整。從整體垂直度方面對(duì)單節(jié)柱的垂直度進(jìn)行調(diào)整時(shí)，雖然每節(jié)柱安裝是必須保持垂直狀態(tài)，但后續(xù)梁的安裝、焊接等作業(yè)必然會(huì)使柱頭的位置產(chǎn)生一定的變動(dòng)，因此可以適當(dāng)調(diào)整其垂偏。

2.2以柱頂定位軸線為基準(zhǔn)的安裝校正法

以柱頂定位軸線為基準(zhǔn)進(jìn)行單節(jié)柱安裝時(shí)，需要使用兩臺(tái)全站儀對(duì)準(zhǔn)柱頂兩個(gè)相鄰側(cè)面的控制點(diǎn)，對(duì)其三維坐標(biāo)值進(jìn)行測(cè)定，保障控制點(diǎn)坐標(biāo)和設(shè)計(jì)坐標(biāo)達(dá)到一致。采用這種方法安裝單節(jié)柱時(shí)通常不會(huì)對(duì)其垂直度進(jìn)行調(diào)整，因此需要在安裝完成后按照相關(guān)的規(guī)定對(duì)其垂直度進(jìn)行檢驗(yàn)。具體驗(yàn)證方法是檢測(cè)安裝層上各柱頭軸心偏移定位軸線的數(shù)值。具體方法如下：首先，在進(jìn)行單節(jié)柱安裝時(shí)，柱軸心坐標(biāo)和設(shè)計(jì)坐標(biāo)保持一致，根據(jù)柱底軸心偏移設(shè)計(jì)坐標(biāo)值對(duì)柱的垂直度進(jìn)行確定。在柱底和下方柱頭完全對(duì)齊時(shí)，則柱底坐標(biāo)和安裝層上柱頭坐標(biāo)相同。其次，當(dāng)二者處于不對(duì)齊安裝狀態(tài)下，需要對(duì)柱底坐標(biāo)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，在這一環(huán)節(jié)需要計(jì)算柱底軸心的偏移值，據(jù)此判斷新安裝柱的垂直度。最后，對(duì)主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行封頂時(shí)，根據(jù)各節(jié)柱柱頭軸心偏移定位軸線的距離計(jì)算獲得其整體垂直度。

上文對(duì)單節(jié)柱的兩種安裝校正方法進(jìn)行了闡述，通過(guò)對(duì)比分析來(lái)看，以垂直度為基準(zhǔn)的安裝校正法可以保障安裝后柱頂標(biāo)高相同，同時(shí)所有單節(jié)柱的垂直度都能夠達(dá)到相關(guān)規(guī)范的要求。但是由于安裝校正需要經(jīng)過(guò)數(shù)次調(diào)整，因此工作量較大。而以單節(jié)柱柱頂定位軸線為基準(zhǔn)的安裝校正法則具有安裝、測(cè)量效率高、調(diào)整簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)在于單節(jié)柱安裝的垂直度完全取決于下節(jié)柱的柱頭軸心偏移定位軸線的距離，而下節(jié)柱柱頭軸心偏移量則會(huì)受到梁安裝、焊接等作業(yè)的影響，這就需要在柱安裝前對(duì)安裝層上各柱頭的軸心偏移值進(jìn)行確定。

3、鋼結(jié)構(gòu)整體垂直度的控制方法

高層建筑鋼結(jié)構(gòu)安裝施工中，其整體垂直度是指沒(méi)根柱的整體垂直度，通常是根據(jù)各安裝層上柱頭軸心偏移值的代數(shù)和進(jìn)行判斷。對(duì)鋼結(jié)構(gòu)整體垂直度進(jìn)行控制的目的是避免結(jié)構(gòu)封頂后出現(xiàn)整體垂直度超標(biāo)的情況。具體方法措施如下：

其一，在鋼結(jié)構(gòu)安裝施工作業(yè)整個(gè)過(guò)程中進(jìn)行沉降觀測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)征兆，要及時(shí)采取措施進(jìn)行應(yīng)對(duì)，最大程度的消除不均勻沉降對(duì)鋼結(jié)構(gòu)柱安裝的影響。

其二，對(duì)各安裝層上柱頭軸心偏移值和偏移方向進(jìn)行確定，分析掌握其原因，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行安裝調(diào)整。需要注意的是，在對(duì)單節(jié)柱的垂直度進(jìn)行調(diào)整時(shí)，必須要把握好單節(jié)柱允許垂偏的范圍，采用人為方式將垂直度反向調(diào)整，同時(shí)也可以采用翼板焊接的方式。

其三，在進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)安裝的過(guò)程中，最好根據(jù)各安裝層上柱頭軸心偏移情況，繪制整體垂直度示意圖，以便更加直觀的了解其垂偏傾向。

除此之外，加強(qiáng)對(duì)連續(xù)偏向一側(cè)情況的重視，一旦發(fā)現(xiàn)，必須及時(shí)采取措施進(jìn)行調(diào)整。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在高層建筑鋼結(jié)構(gòu)安裝施工中，垂直度控制的要點(diǎn)主要集中在單節(jié)柱垂直度控制和整體垂直度控制兩個(gè)方面，本文分別就單節(jié)柱安裝校正法、垂直度控制法以及整體垂直度控制措施進(jìn)行了闡述，希望可以避免垂直度超標(biāo)情況的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉戰(zhàn)軍，侯忠良，牛鍵，趙晨. 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)安裝施工的垂直度控制[J]. 鋼結(jié)構(gòu)，2013，28（09）：60-63.

[2]陳軍. 超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)加工與安裝技術(shù)研究[D].浙江工業(yè)大學(xué)，2013.

[3]郭華健. 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)安裝關(guān)鍵技術(shù)分析[J]. 中華建設(shè)，2012（09）：312-313.

（作者單位：陜西化建工程有限責(zé)任公司）