高層鋼結構建筑施工案例分析

■陳康偉 ■南京展拓建筑裝飾工程有限公司，江蘇 南京 211100

1 引言

隨著我國建筑市場的繁榮，不少新型建筑開始引入了鋼結構模式，這種模式將鋼結構作為建筑物的框架，通過各類復合材料共同構成建筑的輕型墻體。由于選取的各類材料均為符合建筑標準的產品，易于批量生產，因此完全改良了舊式建筑的磚、瓦、砂、石模式，可以說鋼結構建筑是建筑業的一次革命。此類建筑一方面具備了鋼結構的固有優勢，另一方面還兼具傳統住宅的特點，受到越來越廣泛的應用。本文在此背景下進行研究，以實際工程項目案例闡述鋼結構在建筑施工中的應用，對同類工程具有比較好的借鑒價值。

2 施工案例分析

2．1 案例基本情況

本文研究的案例是某高層寫字樓，其工程建筑面積45000平方米，建筑高度為110米，樓宇的主體設計為鋼結構。該項目設計耐久期60年，其基礎部分使用的是1米厚度的筏板鋼混結構，強度達到國家一級標準。樓宇設置地面以下2層，地面以上28層。在此項目的施工過程中，最為關鍵的技術核心便是鋼管柱承插的實現。

2．2 案例難點分析

由于此工程項目采用的是標準鋼結構，因此其受力和支撐體系均為鋼質框架。結合樓宇的高度及用途，計算出使用的鋼柱半徑是3米，鋼板厚0．3米，以直縫鋼管的形式進行焊接成型，一共需要鋼材3156t。在鋼材型號的選擇上，鋼柱部分為C型鋼，其他的部位則全部使用B型鋼。在所有的樓層均沿著外框上45度內縮，尺寸為每層內縮2米，經計算，一共需要承插鋼108根。其難點為:

(1)怎樣實現鋼管柱節點組對:每一處節點，一方面為鋼管彼此連接點，另一方面也是鋼管柱與周邊框架連接的受力點。鋼管本身所具有的承插線，以及不同框架間的連接標高設置，均影響著整幢樓宇的結構標高和可靠性。在這個因素的影響下，對于節點的組對就變得十分關鍵，同時也變成了設計和施工時的難點之一。

(2)怎樣實現復雜結構下的焊接:每一處節點一方面具有大量的各種零部件，另一方面這些零部件本身的結構也相對多樣化，而且因為周邊的空間十分有限，所以在對節點執行多方位焊接的操作時必須保證焊接質量。

(3)怎樣能夠準確安裝鋼管柱:由于結構相對復雜，因此在安裝鋼柱的時候，如何準確地定位其標高與軸線，在實際操作時也是一個難點。

2．3 解決方案

結果多方討論，并且參照了國內同類型的優質工程方案之后，本項目最終以如下的分析過程來解決施工中的難點問題:傳統模式是在工程開始之初，首先將“牛腿”結構分開，而施工進度到達鋼管承插連接之后，下一步則對“牛腿”結構的邊緣與腹板進行連接，由于這種模式十分容易使鋼管柱收縮量發生偏差，進而影響工程質量，因此必須進行有效處理。本案例所采取的處理方法是:以保證鋼管柱收縮量為前提，把下柱和“牛腿”結構組對之后，以焊接的形式使之初步成型，對于上柱部分，則在高空安裝的過程中把此結構插入“牛腿”結構承插位置，可知此類操作的弊端是難度偏高，且需要額外構建操作平臺。為了避免浪費成本，最終的解決方案是:首先提前成型“牛腿”結構，在以上柱部分、下柱部分及牛腿結構組對整體，然后實現彼此的焊接，從而有效地降低了施工難度，壓縮了成本，且保證了可靠性。

2．4 實施過程

(1)確定流程:結合工程的實際特點和以上所做的分析，最終為其構建如下的流程:施工前的清場等準備;結合具體設計進行承插放樣、制作合適的胎具;對“牛腿”結構組對進行初步焊接;對鋼柱進行下料;實現內環板的焊接和檢測、對牛腿結構與鋼柱進行組裝焊接;檢測驗收;安裝鋼柱及最終評估驗收。

下面具體闡述其中的一些關鍵步驟。

(2)鋼柱承插部分施工:為了保證工程的質量和可靠性，“牛腿”結構的零件放樣就必須具備合格的精度。本案例在此流程中使用的是厚0．5厘米的鐵皮做成樣板，然后以樣本制作大樣。結合所定義的流程，首先應對牛腿結構組裝，并對其焊接，使之初步成型，同時穿心腹板同樣應該提前焊接。考慮到鋼柱的質量超過6T，因此應提前檢測施工場地，使之保證平整堅硬能夠承載鋼柱，結合工程數據，將胎具材料鋼板厚度定于2厘米。通過胎膜實現上下鋼柱與牛腿結構的連接。

(3)節點焊接:在焊接工序中，筆者結合實踐經驗推薦由2名操作者以對稱焊接的方式進行作業，這種焊接模式有利于杜絕因為產生變形而導致無法校正的誤差。焊接操作結束之后還應對接口打磨處理，處理完畢進行100%探傷檢驗。

(4)偏差控制:對工程的偏差控制也是極為重要的一方面，要組織人員對完工部分進行細致的復核，把施工誤差壓縮于0．5毫米以下，相鄰柱間偏差壓縮于1毫米以下。

2．5 安全管理

高層鋼結構建筑施工是在高空中懸空作業，因此，安全施工在鋼結構施工中是非常重要的環節。在施工過程中，僅高強螺栓就多達幾十萬顆，雖然這些零件非常小，但是如果從高空掉下，后果不堪設想。因此，為了杜絕安全事故的發生，應針對高層鋼結構施工的特點，加強施工安全管理。首先，應設立專職安全員，嚴格工序，安全管理，制定周密完善的安全生產文明施工管理條例和考核辦法，對職工進行定期的安全教育;其次，樹立“安全第一”的思想，并采用經濟手段，切實加強施工人員的安全意識。三是施工人員進入施工現場，必須佩戴安全帽，高空作業要有安全帶。冬季構件表面結霜，在構件上行走應系好安全帶，穿防滑鞋。拆除的臨時螺栓、手頭工具應拿穩當或裝入工具袋，嚴禁隨意亂扔。穿著防護用品，如電焊手套、護目面罩、絕緣膠鞋。此外，為了保證施工現場的安全和文明，在嚴格管理的基礎上，應加強薄弱部位的防護，例如建筑物頂部臨邊必須搭設防護網。

3 結束語

通過以上的方法進行施工，實踐證明能夠顯著降低人工高空作業量，而且在鋼柱標高、軸線垂直度等參數上維持較高的水平。通過此施工模式完成的工程項目，結構受力理，具有良好的抗震能力，且在很大程度上減少了施工周期，節約了成本。

［1］吳立強．鋼結構施工工藝及常見問題與處理措施探討［J］．中國水運(下半月)．2012(09):257-258．

［2］張海峰．高層鋼結構建筑施工技術及其質量控制［J］．門窗．2013(10):103．

［3］康瀾，張其林．高層鋼結構施工過程力學問題及分析［A］．第二屆全國鋼結構施工技術交流會論文集［C］．2008．

［4］李鵬飛．高層建筑鋼結構施工技術要點分析［J］．江西建材．2014(21):110．