高層鋼結(jié)構(gòu)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(guó)建筑市場(chǎng)的繁榮，不少新型建筑開(kāi)始引入了鋼結(jié)構(gòu)模式，這種模式將鋼結(jié)構(gòu)作為建筑物的框架，通過(guò)各類復(fù)合材料共同構(gòu)成建筑的輕型墻體。由于選取的各類材料均為符合建筑標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，易于批量生產(chǎn)，因此完全改良了舊式建筑的磚、瓦、砂、石模式，可以說(shuō)鋼結(jié)構(gòu)建筑是建筑業(yè)的一次革命。此類建筑一方面具備了鋼結(jié)構(gòu)的固有優(yōu)勢(shì)，另一方面還兼具傳統(tǒng)住宅的特點(diǎn)，受到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。本文在此背景下進(jìn)行研究，以實(shí)際工程項(xiàng)目案例闡述鋼結(jié)構(gòu)在建筑施工中的應(yīng)用，對(duì)同類工程具有比較好的借鑒價(jià)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(xiě)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(shè)計(jì)為鋼結(jié)構(gòu)。該項(xiàng)目設(shè)計(jì)耐久期60年，其基礎(chǔ)部分使用的是1米厚度的筏板鋼混結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度達(dá)到國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。樓宇設(shè)置地面以下2層，地面以上28層。在此項(xiàng)目的施工過(guò)程中，最為關(guān)鍵的技術(shù)核心便是鋼管柱承插的實(shí)現(xiàn)。

2．2 案例難點(diǎn)分析

由于此工程項(xiàng)目采用的是標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)，因此其受力和支撐體系均為鋼質(zhì)框架。結(jié)合樓宇的高度及用途，計(jì)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(jìn)行焊接成型，一共需要鋼材3156t。在鋼材型號(hào)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(nèi)縮，尺寸為每層內(nèi)縮2米，經(jīng)計(jì)算，一共需要承插鋼108根。其難點(diǎn)為:

(1)怎樣實(shí)現(xiàn)鋼管柱節(jié)點(diǎn)組對(duì):每一處節(jié)點(diǎn)，一方面為鋼管彼此連接點(diǎn)，另一方面也是鋼管柱與周邊框架連接的受力點(diǎn)。鋼管本身所具有的承插線，以及不同框架間的連接標(biāo)高設(shè)置，均影響著整幢樓宇的結(jié)構(gòu)標(biāo)高和可靠性。在這個(gè)因素的影響下，對(duì)于節(jié)點(diǎn)的組對(duì)就變得十分關(guān)鍵，同時(shí)也變成了設(shè)計(jì)和施工時(shí)的難點(diǎn)之一。

(2)怎樣實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)下的焊接:每一處節(jié)點(diǎn)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(jié)構(gòu)也相對(duì)多樣化，而且因?yàn)橹苓叺目臻g十分有限，所以在對(duì)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行多方位焊接的操作時(shí)必須保證焊接質(zhì)量。

(3)怎樣能夠準(zhǔn)確安裝鋼管柱:由于結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，因此在安裝鋼柱的時(shí)候，如何準(zhǔn)確地定位其標(biāo)高與軸線，在實(shí)際操作時(shí)也是一個(gè)難點(diǎn)。

2．3 解決方案

結(jié)果多方討論，并且參照了國(guó)內(nèi)同類型的優(yōu)質(zhì)工程方案之后，本項(xiàng)目最終以如下的分析過(guò)程來(lái)解決施工中的難點(diǎn)問(wèn)題:傳統(tǒng)模式是在工程開(kāi)始之初，首先將“牛腿”結(jié)構(gòu)分開(kāi)，而施工進(jìn)度到達(dá)鋼管承插連接之后，下一步則對(duì)“牛腿”結(jié)構(gòu)的邊緣與腹板進(jìn)行連接，由于這種模式十分容易使鋼管柱收縮量發(fā)生偏差，進(jìn)而影響工程質(zhì)量，因此必須進(jìn)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(jié)構(gòu)組對(duì)之后，以焊接的形式使之初步成型，對(duì)于上柱部分，則在高空安裝的過(guò)程中把此結(jié)構(gòu)插入“牛腿”結(jié)構(gòu)承插位置，可知此類操作的弊端是難度偏高，且需要額外構(gòu)建操作平臺(tái)。為了避免浪費(fèi)成本，最終的解決方案是:首先提前成型“牛腿”結(jié)構(gòu)，在以上柱部分、下柱部分及牛腿結(jié)構(gòu)組對(duì)整體，然后實(shí)現(xiàn)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(shí)施過(guò)程

(1)確定流程:結(jié)合工程的實(shí)際特點(diǎn)和以上所做的分析，最終為其構(gòu)建如下的流程:施工前的清場(chǎng)等準(zhǔn)備;結(jié)合具體設(shè)計(jì)進(jìn)行承插放樣、制作合適的胎具;對(duì)“牛腿”結(jié)構(gòu)組對(duì)進(jìn)行初步焊接;對(duì)鋼柱進(jìn)行下料;實(shí)現(xiàn)內(nèi)環(huán)板的焊接和檢測(cè)、對(duì)牛腿結(jié)構(gòu)與鋼柱進(jìn)行組裝焊接;檢測(cè)驗(yàn)收;安裝鋼柱及最終評(píng)估驗(yàn)收。

下面具體闡述其中的一些關(guān)鍵步驟。

(2)鋼柱承插部分施工:為了保證工程的質(zhì)量和可靠性，“牛腿”結(jié)構(gòu)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(jié)合所定義的流程，首先應(yīng)對(duì)牛腿結(jié)構(gòu)組裝，并對(duì)其焊接，使之初步成型，同時(shí)穿心腹板同樣應(yīng)該提前焊接。考慮到鋼柱的質(zhì)量超過(guò)6T，因此應(yīng)提前檢測(cè)施工場(chǎng)地，使之保證平整堅(jiān)硬能夠承載鋼柱，結(jié)合工程數(shù)據(jù)，將胎具材料鋼板厚度定于2厘米。通過(guò)胎膜實(shí)現(xiàn)上下鋼柱與牛腿結(jié)構(gòu)的連接。

(3)節(jié)點(diǎn)焊接:在焊接工序中，筆者結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)推薦由2名操作者以對(duì)稱焊接的方式進(jìn)行作業(yè)，這種焊接模式有利于杜絕因?yàn)楫a(chǎn)生變形而導(dǎo)致無(wú)法校正的誤差。焊接操作結(jié)束之后還應(yīng)對(duì)接口打磨處理，處理完畢進(jìn)行100%探傷檢驗(yàn)。

(4)偏差控制:對(duì)工程的偏差控制也是極為重要的一方面，要組織人員對(duì)完工部分進(jìn)行細(xì)致的復(fù)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(jié)構(gòu)建筑施工是在高空中懸空作業(yè)，因此，安全施工在鋼結(jié)構(gòu)施工中是非常重要的環(huán)節(jié)。在施工過(guò)程中，僅高強(qiáng)螺栓就多達(dá)幾十萬(wàn)顆，雖然這些零件非常小，但是如果從高空掉下，后果不堪設(shè)想。因此，為了杜絕安全事故的發(fā)生，應(yīng)針對(duì)高層鋼結(jié)構(gòu)施工的特點(diǎn)，加強(qiáng)施工安全管理。首先，應(yīng)設(shè)立專職安全員，嚴(yán)格工序，安全管理，制定周密完善的安全生產(chǎn)文明施工管理?xiàng)l例和考核辦法，對(duì)職工進(jìn)行定期的安全教育;其次，樹(shù)立“安全第一”的思想，并采用經(jīng)濟(jì)手段，切實(shí)加強(qiáng)施工人員的安全意識(shí)。三是施工人員進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，必須佩戴安全帽，高空作業(yè)要有安全帶。冬季構(gòu)件表面結(jié)霜，在構(gòu)件上行走應(yīng)系好安全帶，穿防滑鞋。拆除的臨時(shí)螺栓、手頭工具應(yīng)拿穩(wěn)當(dāng)或裝入工具袋，嚴(yán)禁隨意亂扔。穿著防護(hù)用品，如電焊手套、護(hù)目面罩、絕緣膠鞋。此外，為了保證施工現(xiàn)場(chǎng)的安全和文明，在嚴(yán)格管理的基礎(chǔ)上，應(yīng)加強(qiáng)薄弱部位的防護(hù)，例如建筑物頂部臨邊必須搭設(shè)防護(hù)網(wǎng)。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上的方法進(jìn)行施工，實(shí)踐證明能夠顯著降低人工高空作業(yè)量，而且在鋼柱標(biāo)高、軸線垂直度等參數(shù)上維持較高的水平。通過(guò)此施工模式完成的工程項(xiàng)目，結(jié)構(gòu)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(jié)約了成本。

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［2］張海峰．高層鋼結(jié)構(gòu)建筑施工技術(shù)及其質(zhì)量控制［J］．門(mén)窗．2013(10):103．

［3］康瀾，張其林．高層鋼結(jié)構(gòu)施工過(guò)程力學(xué)問(wèn)題及分析［A］．第二屆全國(guó)鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)交流會(huì)論文集［C］．2008．

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