淺析高層建筑鋼結構工程安裝施工

朱宏偉

【摘 要】 鋼結構在現代工程建設中的應用空間愈漸拓展，并有望成為首選建筑結構形式之一。我國在鋼結構的制造、安裝與設計等技術層面均已達到較高水準，已完全掌握并能嫻熟運用各式復雜建筑物的施工技術與設計方法。本文選取高層建筑為對象，從安裝原則和安裝工藝、吊裝準備、吊裝與校正、串合連接多方面系統闡述高層建筑鋼結構工程的安裝施工。

【關鍵詞】 鋼結構工程；安裝；施工；高層建筑

1 引言

作為主要建筑工程類型，鋼結構工程因兼具抗風抗震、穩定牢靠、隔音舒適、保溫保濕和健康環保等優點，在現代工程建設中尤受青睞，并有望成為首選建筑結構形式之一。追溯來看，鋼結構工程在我國工程建設中的應用歷史較為久遠。截至目前，我國在鋼結構的制造、安裝與設計等技術層面均已達到較高水準，已完全掌握并能嫻熟運用各式復雜建筑物的施工技術與設計方法。諸如北京的鳥巢、三鉸鋼拱架的秦始皇兵馬俑陳列館、鋼架網的上海與北京等地體育館、鋼屋架的人民大會堂等，均是鋼結構工程及其安裝施工技術成功應用的典范。本文選取高層建筑為對象，從安裝原則和安裝工藝、吊裝準備、吊裝與校正、串合連接多方面系統闡述高層建筑鋼結構工程的安裝施工，以期提供一定的參考借鑒。

2 鋼結構安裝

2.1 安裝原則

鋼結構是整個建筑物的支撐架構，是建筑物穩定性和質量的重要保障。有鑒于此，其安裝必須遵循特定原則并符合特定要求。具體來說，主要歸納為如下五點：（1）鋼結構安裝施工前首先應對預埋件、基礎開展復查，并矯正構件堆放、運輸、復核驗收過程中產生的變形；（2）綜合安裝和擴大拼裝是鋼結構最宜的安裝方法，為保證拼裝精度，應根據具體情況在拼裝過程中設置必要的、剛度足夠的胎架或平臺，擴大拼裝時對易變形構件還需采取相應的加固舉措；（3）綜合安裝時的鋼結構是有若干獨立單元或體系構成，每一單元（體系）的安裝結束后，均應具有足夠的穩定性和空間剛度；（4）鋼結構的安裝應遵循一定的次序，不僅要保證工程能有條不紊開展，還需保證結構不會產生永久變形和安裝穩定；（5）為確保牢靠穩定，待主要鋼結構安裝完成后且于吊鉤松開前，應做初步校正和臨時固定處理。

2.2 安裝工藝

熟練掌握鋼結構安裝工藝既是每個施工人員應具備的最基本的施工技能，亦是工程能夠高速、高效、順利開展的重要前提。細分來講，鋼結構安裝工藝主要涵蓋四方面內容：（1）與支撐面拋光頂緊節點接觸的兩平面應保證70%以上的緊貼，使用塞尺檢驗，邊緣間隙最大不得超過0.8mm，插入深度的面積應少于30%；（2）在完成每層框架結構件的安裝后應立即校正，且安裝支撐系統后才可繼續安裝上一層間，同時考慮下一層間的安裝偏差；（3）日照、溫差、風力等影響因素是柱子校正的比考慮因素，并應盡可能的采取消除措施，天車軌道、吊車梁的安裝應安排于固定主要構件后；（4）必須檢查、校正合格后，各構件連接接頭才可焊接和緊固。

3 鋼結構施工

歸納而言，適用于高層建筑的鋼結構體系主要有五類，即交錯鋼桁架體系、框架體系、框筒體系、組合筒體系和框架剪力墻體系。然而需指出的是，高層建筑鋼結構對防火性要求高、鋼用量亦較大、工程成本較高，因此施工過程中應嚴把質量關，熟練掌握與應用各項施工技能。下面選取吊裝準備、吊裝與校正、三主要方面，對高層建筑鋼結構施工進行系統剖析。

3.1 吊裝準備

核查各種安裝機械設備的性能指標是高層建筑鋼結構件施工前的必經準備工作，包括塔式起重機臂桿長的起重能力、覆蓋面積、起吊速度、鋼絲繩的起吊高度等。另外，對于實際操作中多采用綜合吊裝法，應合理安排其吊裝順序，通常情況下平面內自中間一個節間開始，選一吊裝單元（通常為一節間柱網），先吊裝柱，再吊裝梁，之后向四周方向擴展，自下方垂直向上，組裝穩定結構后，按照次序依次安裝次要結構件，以節間為單位安裝鋼框架，使誤差降至最小，以避免焊接變形和安裝誤差的累積。

3.2 吊裝與校正

吊裝準備就緒后即至吊裝環節。鋼結構吊裝細分主要涵蓋鋼柱吊裝和鋼梁吊裝兩主要步驟。由于高層建筑鋼結構鋼柱節數多且每節又包含多層，為吊裝方便，通常采用焊接的方式將相鄰節固定為一體。另外，為盡可能避免鋼柱吊裝就位過程中擦碰地腳固定螺栓，預先加裝保護套。鋼柱吊裝前，應將爬梯、操作掛籃等預先牢靠于綁定施工需要的柱子上。并參照吊裝鋼柱自重及起重設備（單機起重設備或多機起重設備）自重，合理選擇布設吊點。吊裝過程中，為防止鋼柱觸碰地面，單機吊裝情況下于鋼柱底部墊設木柱，多機吊裝情況下采用遞送法，使鋼柱脫離地面在空中實現直立。鋼柱吊裝結束后，按照規范流程初步校核鋼柱軸線是否平齊并測量垂直度等指標尤為關鍵，待測定合理后方可卸除吊索并同時裝設臨時螺栓。一般情況下，鋼柱上下接觸面間隙需在1.5mm以下。如若間隙在1.6～6.0mm之間，應用低碳鋼墊片填實間隙。緊固、安裝并校正底部框架后，須立即灌漿以夯實鋼柱底基層，具體即首先立置模板于柱角四周并順帶清除表面積水，其次將高強聚合砂漿自鋼柱一側以自由方式灌注直至密實后停止，再次于鋼柱表面加蓋草袋或麻袋以起到養護效果。對于校正發現的偏差，可借助液壓千斤頂和鋼楔、鋼絲繩和倒鏈、單柱纜風繩和群柱纜風繩等形式予以修正。

鋼梁吊裝施工前，應在柱子牛腿處檢查柱子間距和標高。主梁吊裝施工前，需在梁上裝好扶手繩和扶手桿。為保障施工人員安全，待主梁吊裝結束后應系牢鋼柱和扶手繩。通常情況下，鋼梁的吊點設于翼緣開孔處，其具體位置是由鋼梁的跨度決定的。為加速吊裝進程，同時提升吊裝效率，普遍做法為在地面將鋼梁組裝完畢后整體吊裝，偶爾也采用借助多頭吊索一次性吊裝多根輕重次梁的方法。當一節鋼框架吊裝結束后，應即時校正和檢查已吊裝梁、柱的誤差?？刂浦W的基準線通常用激光儀或線墜進行觀測，而其他柱只需使用鋼卷尺根據基準柱測量即可，其校正方法與單層工業廠房鋼梁、柱相同。

3.3 串合連接

鋼柱和鋼梁腹板處的串合連接，多借助高強螺栓予以實現。而鋼柱和鋼梁上下翼緣處的串合連接，則多采用開坡口焊接形式。焊接順序為：先焊頂鋼柱與鋼梁頂端節點，后焊鋼柱與鋼梁底端節點，再焊鋼柱與鋼梁中間節點。相比來說，主梁和次梁的串合連接方式與鋼柱和鋼梁的串合連接方式極為相似，基本也為腹板處高強螺栓連接，上下翼緣處開坡口焊接。

參考文獻

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