超高層鋼結(jié)構(gòu)工程安裝施工難點及處理辦法

白麗，張維文，黃星

中國建筑第二工程局有限公司

1 引言

型鋼混凝土結(jié)構(gòu)不僅具有較高的強(qiáng)度和剛度，還能有效地提升建筑物結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性、防腐性和防火性，為進(jìn)一步提高現(xiàn)代建筑物結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量和性能打下堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

2 項目概況

2.1 工程概況

寰宇花園（11 號地塊）總承包工程項目位于昆明市官渡區(qū)巫家壩舊機(jī)場內(nèi)，飛虎大道和官渡409 號路之間。項目占地面積25655.66 ㎡，總建筑面積155334.06 ㎡，地上建筑面積115450.47 ㎡，地下建筑面積39883.59 ㎡。本項目地下部分為兩層大型車庫，地上部分由1 棟～8 棟樓組成，其中6 棟/8 棟為兩層商業(yè)裙樓，建筑高度9.7 m ～10.3m；3 棟/4棟/5 棟/7 棟為29 層～39 層一類高層住宅，建筑高度88.0m ～117.5m，2 棟為27 層高層辦公樓，建筑高度120m。本工程塔樓基礎(chǔ)形式為樁基+筏板基礎(chǔ)，地下車庫樁承臺基礎(chǔ)+抗水板，結(jié)構(gòu)形式為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，小商業(yè)（6 棟/8棟）框架抗震等級為二級，住宅及辦公樓（2 棟 /3 棟 /4 棟 /5 棟 /7 棟）剪力墻結(jié)構(gòu)抗震等級為一級；本工程抗震設(shè)防烈度8 度，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限50a。

2.2 結(jié)構(gòu)特點

本項目11 號地塊2 棟樓、5 棟樓、7 棟樓采用鋼結(jié)構(gòu)主要材料為墻柱內(nèi)鋼骨柱，截面連接形式為“H”型鋼柱，鋼柱通過M22 錨栓與鋼結(jié)構(gòu)墻柱進(jìn)行連接，“H”型鋼柱的分布根據(jù)樓棟建筑標(biāo)高及鋼骨柱數(shù)量分布情況詳見下表；

3 型鋼混凝土施工流程

3.1 吊裝前準(zhǔn)備工作

詳細(xì)檢查并核對所有鋼柱支撐構(gòu)件的合格編號，確保真實無誤。清理鋼柱吊裝構(gòu)件表面的灰塵渣土、浮銹等，檢查吊裝鋼柱的主體長度、幾何面的尺寸、油漆、變形等在吊裝前進(jìn)行校正和修補(bǔ)，并對鋼柱的中線，軸線、標(biāo)記進(jìn)行檢查。

3.2 柱軸線測放

①吊裝前對鋼柱的對接口進(jìn)行彈線，并做出測量控制點，以備安裝定位和校正，示意如圖；

②測量下節(jié)柱的頂標(biāo)高，量測待裝鋼柱長度、及時分析處理。

3.3 鋼柱起吊、就位、臨時固定

①可以根據(jù)吊裝構(gòu)件的單重及吊裝連接板的型式選擇合適的吊裝卡扣，鋼柱的吊裝由專業(yè)的起重工指揮吊車綁鉤并且由負(fù)責(zé)操作人員指揮其吊裝。鋼柱的起吊采用旋轉(zhuǎn)法，邊起吊吊鉤邊緩慢回轉(zhuǎn)，先使上方的柱子豎直地吊起來，再使上節(jié)柱垂直地起吊，緩慢地回轉(zhuǎn)吊車臂，落到下節(jié)柱上方。這時起重工必須站好吊車的位置，用手扶穩(wěn)上方的柱子，對準(zhǔn)下方的一節(jié)鋼柱。同時起重工可以指揮吊車借助撬棍用力撬柱底，使下方的鋼柱安全就位，然后由專業(yè)的起重工負(fù)責(zé)指揮下方的吊車緩慢地落下吊鉤。當(dāng)柱底與下節(jié)柱相接觸時，停止緩慢地落下吊鉤。這時利用夾板上的螺栓等，按照上節(jié)柱的軸線、標(biāo)高、垂直度的順序?qū)ο鹿?jié)柱進(jìn)行調(diào)整，最后利用螺栓緊固夾板上的螺母，或者利用焊接螺栓使夾板永久固定。

表1 鋼柱分布表

②上節(jié)一段鋼柱的回旋耳板安裝到位后，兩側(cè)中芯線與下面一段鋼柱的中芯線完全吻合，并四面中芯線兼顧，活動雙夾板平穩(wěn)地插入下節(jié)柱對應(yīng)的定位安裝回旋耳板上，穿好對應(yīng)的連接螺栓，連接好臨時的連接板，具體安裝軸線如圖1。(每一節(jié)鋼柱的回旋耳板定位安裝軸線不允許直接使用下一節(jié)鋼柱的回旋耳板定位安裝軸線，而是從控制點引到高空，以有效地保證每節(jié)一段鋼柱的安裝正確、定位無誤，避免產(chǎn)生過大的積累和偏差)。

圖1 鋼柱耳板

③吊裝時利用型鋼兩端耳板第三個孔作為吊點，孔徑為40mm，鋼絲繩使用直徑16mm 吊裝，卸扣使用3t 卸扣。

④放置完成后，進(jìn)行連接板安裝，連接板使用M20 普通螺栓進(jìn)行連接，連接板長度× 寬度× 厚度為645mm×90mm×12mm。連接板距邊45mm 開孔，孔徑為22mm，孔與孔中心距為80mm，連接順序由靠近焊縫位置向外進(jìn)行（見圖2）。

圖2 螺栓定位

3.4 鋼柱校正

①先將所裝鋼柱柱底軸線對齊與下節(jié)鋼柱上事先彈好軸線對齊并控制錯邊不超過3mm，采用在鋼柱上架設(shè)千斤頂調(diào)整。

②千斤頂?shù)男Ｕ椒ㄅc鋼柱的垂直度校正同樣可以通過千斤頂校正來實現(xiàn)具體校正，鋼柱的垂直度校正工作完成后把緊連接板上的高強(qiáng)螺栓。

③校正完成后，摘除吊鉤使柱成自由狀態(tài)，復(fù)測柱垂直度。

3.5 鋼柱焊接

腹板及翼緣進(jìn)行焊接，焊接為坡口焊，焊縫寬度為5mm，本工程腹板有30mm 和20mm 兩種規(guī)格，腹板焊接襯板為20mm×40mm：

①鋼柱焊接前，應(yīng)在人工焊接其上安裝的頂層鋼梁后，再自行開始焊接全部的鋼柱。鋼柱進(jìn)行焊接時，采用2 人對稱方式進(jìn)行焊接，先焊翼緣板后焊鋼柱腹板，每次每條鋼柱對焊逢進(jìn)行堆焊1/3 高度的循環(huán)進(jìn)行焊接[1]，至到全部的焊接工作完成。

②鋼柱焊接前在安裝操作的平臺上搭設(shè)焊接鋼柱操作的平臺。鋼柱安裝操作的平臺用l50mm×5mm 角鋼制作，與焊接鋼柱之間采用高強(qiáng)螺栓進(jìn)行連接。操作平臺的扶手高度不高于1.3m，內(nèi)滿掛下鋪防火腳手架及密目網(wǎng)踢腳板，外滿掛上鋪防火腳手架及密目網(wǎng)；焊接時將安裝操作平臺的踢腳板用“三防布”包裹了起來，并做好排風(fēng)防護(hù)措施。

3.6 焊縫檢測

焊接完成24h 后，進(jìn)行超聲波探傷。

4 施工難點及處理方法

4.1 鋼柱吊運

1）施工難點

鋼構(gòu)件截面大，現(xiàn)場施工吊裝就位困難。

2）處理方法

在鋼柱吊裝運送至施工現(xiàn)場后，對鋼柱的扭轉(zhuǎn)度和內(nèi)部彎曲度指標(biāo)進(jìn)行檢測，各項指標(biāo)必須滿足焊接施工相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，才可進(jìn)行吊裝施工，可采用超聲波無損檢測焊縫，確保焊縫內(nèi)部不存在任何裂紋及其他質(zhì)量缺陷[2]。

4.2 焊接操作空間小

1）施工難點

鋼柱與豎向鋼筋之間間距小，導(dǎo)致在鋼柱拼裝過程中容易發(fā)生偏位，最外圍箍筋阻擋其焊接，不能保證焊接始終處于最佳施焊角度。

2）處理方法

寰宇花園項目鋼柱深化圖紙中，箍筋和拉筋設(shè)置成不穿過型鋼腹板及翼緣板，而是在型鋼外圍環(huán)繞，因此在施工時可將此類箍筋焊接于型鋼上[3]，進(jìn)一步提高箍筋的穩(wěn)定性。

4.3 對拉螺桿加固困難

1）施工難點

本項目標(biāo)準(zhǔn)層以上采用鋁合金模板，鋁模在拼裝過程中，對拉螺桿無法直接穿過型鋼柱腹板及翼緣板，導(dǎo)致剪力墻端柱鋁模板拼裝困難。

2）處理方法

①根據(jù)鋼柱深化圖中，鋼柱所在位置和對拉螺栓間距及數(shù)量，需對型鋼柱進(jìn)行開孔[2]，此過程需在鋼柱加工場進(jìn)行，嚴(yán)禁現(xiàn)場開孔，要求孔洞的標(biāo)高及孔徑大小要精準(zhǔn)，這樣施工中對拉螺桿才能一步裝到位，起到加固的作用，通過采取對拉螺栓加固，能夠很好地保證鋁模板的適用性和安全性，進(jìn)而保證型鋼混凝土柱的成型質(zhì)量。

②也可在型鋼上對拉螺桿的位置采用焊接對拉螺栓的連接頭，將對拉螺桿直接固定于型鋼上，施工中可以達(dá)到較好的加固效果，并且不對型鋼安全和施工穩(wěn)定性產(chǎn)生太大的影響。

4.4 混凝土澆筑

1）難點解決問題案例分析

在對型鋼柱澆筑施工時，剪力墻外側(cè)的保護(hù)層厚度較薄，梁柱節(jié)點連接處的鋼筋較為密集，因此在澆筑振搗時施工操作難度較大，經(jīng)常出現(xiàn)粗骨料卡在鋼柱處和鋼筋密集處，導(dǎo)致型鋼柱內(nèi)部混凝土出現(xiàn)分層現(xiàn)象。

2）處理方法

①混凝土在澆筑時應(yīng)分層澆筑和人工振搗，分層澆筑高度宜為1m，澆筑完成后，可以采用小直徑振搗棒進(jìn)行人工手動振搗[2]。

②在人工振搗時，為了提高型鋼柱內(nèi)混凝土的強(qiáng)度和流動性，可增加混凝土的坍落度，確保型鋼柱內(nèi)混凝土的強(qiáng)度和密實性，避免混凝土出現(xiàn)蜂窩麻面等質(zhì)量缺陷，影響混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和施工質(zhì)量。

③在混凝土澆筑過程中，振搗的持續(xù)時間不宜過長，一般每個振搗點時間不超過3s，還需實施外部輔助振搗措施，如振搗時利用橡皮錘敲擊混凝土剪力墻的側(cè)模，柱子轉(zhuǎn)角處的墻模板應(yīng)多做敲擊，這樣可以保證混凝土澆筑密實度，還有利于排除混凝土內(nèi)部的小氣泡。

5 結(jié)語

型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)施工充分發(fā)揮了鋼筋混凝土自身的抗壓能力和混凝土型鋼優(yōu)越的抗拉抗壓性能，使組合結(jié)構(gòu)施工時具有很高的強(qiáng)度和承載力。其組合結(jié)構(gòu)施工形式主要是將型鋼和傳統(tǒng)的鋼筋混凝土緊密地組合在一起，施工工序比傳統(tǒng)的鋼筋混凝土復(fù)雜，施工中不僅要注意型鋼和混凝土結(jié)構(gòu)各自施工技術(shù)要點，還要根據(jù)重點解決混凝土結(jié)構(gòu)上鋼筋交叉的施工技術(shù)難題，主要體現(xiàn)在節(jié)點交叉處鋼筋密集，鋼筋交叉穿鋼柱腹板施工難度大，混凝土澆筑困難。