超高層鋼結構建筑施工工藝控制要點

郭 銳 劉剛彬

(重慶渝北區建設工程質量監督站，重慶 401120)

1 概述

隨著中國建筑業30年的不斷發展，建筑科技也在日新月異的發展。建筑材料的特有性能是推出新型建筑結構形式的基本出發點，鋼結構因其具有顯著的性能，廣泛應用于國民建設的各個領域。超高層鋼結構建筑在國外大概有110多年的歷史，由于建筑師對超高層建筑的結構體系的研究日趨完善、計算機技術的應用等因素的不斷發展，使超高層建筑獲得迅速發展。鋼筋混凝土結構在超高層建筑中由于自重大，柱子所占的建筑面積比率越來越大，在超高層建筑中采用鋼筋混凝土結構受到質疑;因此，高強度鋼材應運而生，在超高層建筑中采用部分鋼結構或全鋼結構的理論研究與設計建造可以說是同步前進。另外，超高層建筑的發展也體現了一個國家的建筑科技水平、材料工業水平和綜合技術水平，也是建設部門財力雄厚的象征。因此，鋼結構建筑與其他的建筑結構相比，無論是結構的性能、使用功能及經濟效益、社會效益，都具有較大的優越性。鋼結構的優越性也已經從先進國家的實際應用中得到肯定，鋼結構廣泛應用于高層、超高層建筑，大跨度和大空間建筑。

2 鋼結構施工工藝

鋼結構的整個施工流程如圖1所示。

2.1 鋼結構制作

2.1.1 鋼結構制作工藝流程

鋼結構制作主要包括柱、框架梁、大跨度桁架制作。在當地租用制作場地、安裝制作設備，鋼結構工廠化制作。

2.1.2 H 型鋼柱、梁制作

1)組裝前零部件應檢查合格，反變形平直度及彎曲保證小于1/1 000的公差且不大于5 mm。2)組對采用Z15型H型鋼組立機，四條角焊縫采用龍門焊接機。焊接完畢按要求進行檢驗。3)焊接H型鋼的翼緣板拼接焊縫和腹板拼接焊縫的間距不應小于200 mm，與加勁板亦應錯開200 mm以上。4)H型鋼矯正。H型鋼翼緣焊接變形在H型鋼矯直機上進行，應分多次滾壓，嚴禁一次壓成，H型鋼側彎及腹板不平分別用自制壓力架加火焰矯正。5)H型鋼全面檢查合格后，在劃線平臺上劃鉆孔線，組裝焊接各種連接板、加勁板及其他零件。

2.1.3 十字柱組裝

1)十字柱制作先按上述工藝制作H型鋼、T型鋼，矯正合格后再組裝。2)在專用組裝胎架上組裝十字形柱，組裝檢查合格后，在船位焊接胎上按照焊接工藝規程進行焊接，焊接選用CO2氣體保護焊。3)在平臺上檢查并矯正柱身扭曲，控制直線度、橫截面對角線差符合要求。4)在劃線平臺上劃標高線，以標高線為基準劃線鉆孔，組裝焊接連接板、牛腿、抗剪栓釘等小件。5)以標高線為基準劃磨頭線，用端面銑銑平各接柱端面，加工工地焊接坡口，組焊工地安裝對口工裝。6)所有分段出廠構件在制作時整體放樣，分段制作，標記明顯。

2.2 鋼結構安裝實例

2.2.1 安裝工程概況

本工程位于某市中心區正東，現場安裝場地十分狹窄，建筑前面正門(東南方向)和后面(西北方向)為道路，左右側均臨建筑物。施工區位于市中心繁華區，四周街道車輛、行人密集，基本上無構件堆放場地，安裝時，必須一邊運輸、一邊吊裝。

主體建筑鋼結構地下6層，深－25 m，地上54層，高239.4 m，長63.5 m，寬38.1 m，核心筒長 34.8 m，最寬 19.5 m。外框架為型鋼混凝土結構，核心筒為混凝土結構。主體結構加裙樓結構總用鋼量約10 000 t。鋼柱與鋼梁為鉸接。全部材質用Q345B。

2.2.2 安裝過程

圖1 鋼結構施工工藝流程

鋼柱安裝:1)最底段鋼柱是整根鋼柱安裝的基礎，必須保證安裝準確無誤。2)安裝鋼柱找正用平墊鐵，測量墊鐵頂面標高，確認標高符合規范要求。如偏差超過規范要求時，應更換墊鐵。用水準儀測量所有鋼柱1 m標高線在同一水平線上，偏差在－5 mm～8 mm之內。3)鋼柱柱身平面坐標中心線與基礎平面坐標中心線對準，偏差不大于5 mm。4)垂直度用經緯儀在90°方向上測量，確保柱身長度中心線的鉛垂度，單節偏差不大于10 mm，全高不大于35 mm。5)測量各柱中心線間的距離，定位中心線偏差不大于5 mm。6)鋼柱空中對接搭設穩固的操作平臺，上下節對口時，緣板和翼板無錯位，以每層平臺標高為準，用水準儀測量各平臺標高線在同一平面上，垂直度用經緯儀測量找正。鋼柱對接焊接完畢后，將對口工裝和引弧板、收弧板用氣割割掉，然后磨平，不允許用大錘打掉。7)鋼柱對接每道焊縫由兩人對稱焊，先焊厚板，后焊薄板，每道焊縫必須一次連續焊完。8)空中焊接需搭設防風防雨棚。

鋼梁及平臺安裝:

1)按照所使用的吊車能力和分段鋼柱重量，可一次吊裝3層～4層平臺高的鋼柱，鋼柱安裝檢查合格后，隨即吊裝各層平臺鋼梁，使鋼架形成穩定結構。各層鋼平臺安裝時，高度大都在4 m左右，有的空間高度達7 m，焊接、高強螺栓連接、探傷、油漆等項操作，均應搭設穩固的操作平臺或制作穩固的活動操作平臺，確保施工安全、方便，有利于提高質量和速度。

2)高強螺栓安裝，鋼梁之間的連接及鋼梁與鋼柱之間的連接設計為高強螺栓連接，具體安裝過程如下:a.高強度螺栓進場檢驗、保管。高強度螺栓連接副，由制造廠按批配套供貨，并必須有出廠質量保證書。高強度螺栓連接副在運輸、保管過程中，必須輕裝、輕卸，防止損傷螺紋。按包裝箱上注明的批號、規格分類保管高強度螺栓連接副，并存放于室內，堆放不宜過高，防止生銹和沾染臟物。高強度螺栓連接副在安裝使用前嚴禁任意開箱。b.工地安裝。工地安裝時，按當天高強度螺栓連接副需要量領取。當天安裝剩余的必須妥善保管。在安裝過程中，不得碰傷螺紋及沾染臟物，以防扭矩系數發生變化。高強螺栓的形式、規格和技術要求必須符合設計要求和有關標準規定，高強螺栓必須經試驗確定扭矩系數或復驗螺栓預拉力，符合規定后方準使用。c.高強度螺栓緊固程序和施工工藝。安裝高強度螺栓時，螺栓應自由穿入孔內，不得強行敲打，并不得氣割擴孔。穿入方向要一致，高強度螺栓不得作為臨時安裝螺栓。高強度螺栓須按一定順序施擰，由螺栓群中央順序向外擰緊，并在當天終擰完畢。高強度螺栓的擰緊，分初擰和終擰。d.高強螺栓具體安裝工藝概述。本工程所采用的摩擦型高強螺栓，連接面摩擦系數必須符合設計要求。高強螺栓的形式、規格和技術要求必須符合設計要求和有關規定，高強螺栓必須經試驗確定扭矩系數或復驗螺栓拉力，符合規定時方準使用。e.接觸面縫隙超規范時的處理。高強螺栓安裝時應清除摩擦面上的鐵屑、浮銹等污物，摩擦面上不允許存在鋼材卷曲變形及凹陷等現象。安裝時應注意連接板是否緊密貼合，對因鋼板厚度偏差或制作誤差造成的接觸面間隙做相應處理。

3 結語

高層建筑的高度和跨度是衡量國家建筑科學技術水平的重要指標，我國也積極參與到國際超高層建筑高度的競爭，并且有不斷發展的趨勢。目前，鋼結構在超高層建筑中的應用比例高達70%～80%，特別是輕型鋼結構、大跨度空間鋼結構、高層重型鋼結構的應用決定著我國未來建筑的發展方向，本文從鋼結構施工工藝的角度出發，對提高我國鋼結構在超高層建筑中的施工水平具有一定意義。

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