高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)探討

鄒旭東

摘要：本文主要針對某工程鋼結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)展開了探討，對鋼結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)作了系統(tǒng)的論述，并對鋼結(jié)構(gòu)變形模擬計(jì)算作了分析，以期能為有關(guān)方面的需要提供有益的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：高層建筑；鋼結(jié)構(gòu)；施工技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)建筑具有抗震性能好、施工周期短、工業(yè)化程度高、環(huán)保效果好等特點(diǎn)，在近年的高層建筑工程中被越來越廣泛的應(yīng)用。但是高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的施工存在著一定的危險(xiǎn)性，因此，需要我們在施工過程中根據(jù)規(guī)范及工程實(shí)際情況進(jìn)行合理的施工，并采取相應(yīng)的施工技術(shù)措施來確保工程的質(zhì)量，防止安全事故的發(fā)生。

1工程概況

某建筑工程，地下一層，地上11層，高度43.8m，建筑面積約38778㎡，由南北兩個塔樓，從地下室到三層為連體結(jié)構(gòu)，3-9層位分體塔樓，在10F-屋面即頂層設(shè)有一層連體結(jié)構(gòu)組成的建筑，建筑內(nèi)設(shè)有教室、實(shí)驗(yàn)室、會議室、辦公室等功能，采用鋼筋混凝土框架剪力墻力墻結(jié)構(gòu)體系。如圖1所示。

圖1 建筑效果圖

2施工難點(diǎn)

本工程鋼結(jié)構(gòu)屋面連體桁架跨度大、重量大、桁架高度達(dá)到一個樓層的高度（4.9 m）難以在馬路上進(jìn)行整體運(yùn)輸，只能在工廠分解制作，然后再現(xiàn)場拼裝。同時(shí)安裝高度大，采用現(xiàn)場塔吊安裝吊裝能力不能滿足要求，而大型吊機(jī)無法達(dá)到，因此安裝難度大。鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)型鋼柱與梁的受力鋼筋、箍筋連接復(fù)雜，型鋼梁與梁的拉筋、柱的縱向鋼筋連接關(guān)系復(fù)雜。因此在鋼柱加工制作時(shí)，必須充分考慮這些復(fù)雜的施工問題才能保證整個施工優(yōu)質(zhì)，高效的完成。

3 鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

3.1 結(jié)構(gòu)體系及其布置

本項(xiàng)目采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系，但又與常規(guī)的框剪結(jié)構(gòu)體系有很大不同。在豎向，角部四個框筒一直延續(xù)到塔樓頂部。由于框筒尺寸因建筑要求而發(fā)生變化，最大懸挑6m。南北邊各布置有數(shù)道剪力墻，一直延伸到8 層板面，為滿足建筑要求，剪力墻長度延豎向是變化的，最大懸挑達(dá)6 m，八層板面以上由斜柱支撐上部連接體，詳見圖2。

圖2 結(jié)構(gòu)典型平面布置圖

3.2 節(jié)鋼柱安裝

根據(jù)工程實(shí)際情況對鋼柱進(jìn)行合理分節(jié)，分節(jié)高度由塔吊吊裝能力來確定。根據(jù)鋼柱的底標(biāo)高調(diào)整好螺母，然后鋼柱直接安裝就位。鋼柱起吊方式如圖3所示。

圖3 鋼柱起吊方式

當(dāng)鋼柱吊到就位上方200㎜ 時(shí)，應(yīng)停機(jī)穩(wěn)定，對準(zhǔn)螺栓孔和十字線后，緩慢下落，下落中應(yīng)避免磕碰地腳螺栓絲扣，當(dāng)柱腳剛與基礎(chǔ)接觸后應(yīng)停止下落，檢查鋼柱四邊中心線與基礎(chǔ)十字軸線對準(zhǔn)情況（四邊要兼顧）和柱腳下的鋼墊板位置，數(shù)量是否正確，如有不符應(yīng)立即調(diào)整，經(jīng)調(diào)整鋼柱的就位偏差在3㎜以內(nèi)后，再下落鋼柱，使之落實(shí)，收緊四個方向的纜風(fēng)繩，擰緊地腳鎖緊螺母，如受環(huán)境條件限制，不能拉設(shè)纜風(fēng)繩時(shí)，則可以采用在相應(yīng)方向上以硬支撐的方式進(jìn)行固定和校正。如圖4所示。

圖4 鋼柱臨時(shí)校正調(diào)整圖

先在柱身標(biāo)定高基準(zhǔn)點(diǎn)，然后以水準(zhǔn)儀測定其差值，利用柱腳底板下調(diào)整螺母來調(diào)整鋼柱的標(biāo)高和垂直偏差?；蚣訙p柱腳底板下的斜墊片，墊塊來調(diào)整鋼柱的標(biāo)高。墊板與基礎(chǔ)面和柱底面的接觸應(yīng)平整、緊密。

3.3 上部鋼柱的安裝

上部鋼柱的安裝與首段鋼柱的安裝不同點(diǎn)在于柱腳的連接固定方式上同。鋼柱吊點(diǎn)設(shè)置在鋼柱的上部，利用四個臨時(shí)連接耳板作為吊點(diǎn)。吊裝前，下節(jié)鋼柱頂面和本節(jié)鋼柱底面的渣土和浮銹要清除干靜，保證上下節(jié)鋼柱對接面接解頂緊。下節(jié)鋼柱頂面標(biāo)高和軸線編差、鋼柱扭曲值一定要控制在規(guī)范以內(nèi)，在上節(jié)鋼柱吊裝時(shí)要考慮進(jìn)行反向偏移回歸原位的處理，逐節(jié)進(jìn)行糾偏，避免造成累積誤差過大。

鋼柱吊裝到位后，鋼柱的中心線應(yīng)與下面一段鋼柱的中心線吻合，并四面兼顧，活動雙夾板平穩(wěn)插入下節(jié)柱對應(yīng)的安裝耳板上，穿好連接螺栓，連接好臨時(shí)連接夾板，并及時(shí)拉設(shè)纜風(fēng)繩對鋼柱進(jìn)一步進(jìn)行穩(wěn)固，校正后進(jìn)行焊接，腹板采取全熔透的對接焊縫。鋼柱連接如圖5所示。

圖5 鋼柱連接

4 鋼結(jié)構(gòu)變形模擬計(jì)算

本工程的施工要求高，難度大；同時(shí)，施工過程中結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力和變形狀態(tài)與設(shè)計(jì)狀態(tài)不符，結(jié)構(gòu)體系處于時(shí)變狀態(tài)，隨著施工過程的不斷進(jìn)行，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力隨著時(shí)間的變化而變化，有時(shí)甚至達(dá)到不安全的狀態(tài)，從而必須進(jìn)行施工過程計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算，以保證施工過程中結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的安全。根據(jù)選取的不利荷載工況組合、擬定的施工步驟及擬采用的施工措施，對本工程的施工過程進(jìn)行計(jì)算機(jī)跟蹤仿真計(jì)算。

計(jì)算采用通用有限元軟件ANSYS11.0的Me-chanical-U結(jié)構(gòu)分析模塊來完成。在模型中，梁、柱構(gòu)件采用beam188空間梁單元，鋼筋混凝土核心筒和樓板采用shell181板殼單元。其中，利用beam188單元自定義截面技術(shù)建立了型鋼混凝土復(fù)合截面，考慮了外框筒型鋼內(nèi)混凝土對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的影響；利用shell181單元自定義的Sandwich夾層單元，考慮了鋼筋混凝土核心筒和樓板配筋對強(qiáng)度的影響。

通過對比僅考慮荷載工況一（自重+風(fēng)載+施工荷載（G+Wind_X+C）/X向風(fēng)）的作用下，施工第一步與施工結(jié)束（十二步）的模擬計(jì)算結(jié)果，來最終判斷本施工方案的正確性。其余荷載工況二（自重+風(fēng)載+施工荷載（G+Wind_Y+C）/Y向風(fēng)）的計(jì)算方法也是相同的。

5 結(jié)語

綜上所述，鋼框架的施工，主要包括鋼柱、鋼梁、測量校正、樓梯的吊裝、連接、壓型鋼板的鋪設(shè)等工序，可以說是一項(xiàng)極為復(fù)雜的工程。因此，為了做好有關(guān)方面的施工，就必須要采取有效的施工技術(shù)進(jìn)行施工，以保障工程的施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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