高層建筑鋼結構施工技術與管理

摘要:通過對某鋼結構工程的施工，介紹了高層鋼結構施工技術與管理的一些特點。

關鍵詞:超高層 鋼結構技術 工程概況

1 工程簡介

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。總檐高150m，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。

2 超高層鋼結構施工技術

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(zhì)量控制;⑦安全施工。

2.1 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。

2.2 吊裝 吊裝是鋼結構施工的龍頭工序，吊裝的速度與質(zhì)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:

2.2.1 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。

2.2.2 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。

在結構整體測量控制方面，根據(jù)結構無標準層及空問雙曲面的特點，摸索出一整套采用激光鉛直儀與全站儀進行“空間坐標點定位”與“雙系統(tǒng)復核控制”的測量方法，很好地解決了雙曲面結構定位難題，保證了項目質(zhì)量控制目標的實現(xiàn)。

2.3 焊接高層鋼結構具有工期緊、結構復雜、工程量大、質(zhì)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(zhì)、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。

2.3.1 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。

2.3.2 確定焊接工藝 中關村金融中心工程鋼結構焊接施工難度較大，不僅鋼板厚，而且由于結構為雙曲面，設計中采用了大量的斜撐及斜柱，造成立焊、斜立焊較多，此類結構不僅處于結構的重要部位，而且大多處于外向、斜向，安全操作與施工防護都比較困難。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氣體保護半自動焊應用于立焊、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度的問題，滿足了焊接施工的需要。

2.3.3 確定焊接參數(shù) 選定工藝后，焊接QC小組在項目組的帶動下通過工藝評定，編制出一整套切實可行的適用本工程特點的CO氣體保護半自動焊接方法及參數(shù)。

首先確定攻關目標，用ABC法找出影響質(zhì)量的原因.并進行系列分析，針對這些問題找出相應的對策措施;建立了有效的質(zhì)量保證體系，制定完善的工藝指導書。經(jīng)過反復試驗，確定了運用于橫焊、平焊、立焊、斜立焊的丁藝參數(shù);通過對焊絲的伸出長度、焊縫層問清理，焊槍施焊角度反復摸索，形成了一整套的操作要領;為使焊接環(huán)境處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，加強了施丁防護措施和輔助措施。經(jīng)過項目組和焊接QC小組全體人員的不懈努力，很好地解決了CO氣體保護焊應用在超厚件立向、斜立向接頭上的焊接工藝問題。

2.4 安全施工 安全施工是鋼結構施工中的重要環(huán)節(jié)，超高層鋼結構施工的特點是高空、懸空作業(yè)點多。在施工過程中，僅高強螺栓就有40萬顆，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。針對超高層鋼結構施工的特點，采取事前與過程控制相結合的方法，即事先采取防護措施(如防墜板、防墜器、安全梯、纜風繩等)，并加強對施工人員的安全教育，堅持日安全巡視制度。

本工程在吊柱子時外墻設安全網(wǎng)，吊框架梁時架設臨時活動式走道，并隨框架吊裝逐層升高;擰高強螺栓時在梁端掛設吊籃，焊接時搭設操作平臺，另外做到及時鋪設樓層壓型板以確保施工安全。

3 對高層鋼結構施工的幾點建議

3.1 充分理解節(jié)點深化圖，合理制定施工工藝。

3.2 根據(jù)工程特點合理選用機械設備，特別是塔式起重機的選用，并要考慮其裝拆的可行性。

3.3 根據(jù)不同的結構特點、焊接形式及氣候條件選用合理的焊接工藝及參數(shù)，不能一概而論，盲目照搬。

3.4 結構構件的加工順序及進場數(shù)量要充分考慮現(xiàn)場堆放條件及吊裝設備的吊運能力。

3.5 嚴格工廠制作工藝，減少現(xiàn)場處理數(shù)量。

3.6 測量控制要做到分區(qū)段、分層次、分階段進行閉合、校正，防止累計誤差的產(chǎn)生。

3.7 安全防護要及時跟進，措施要嚴密，檢查要到位。