高層建筑鋼結構安裝施工技術

劉恪志

（1.重慶鋼結構產業有限公司，重慶 400080；2.重慶鋼鐵集團設計院有限公司，重慶 400080；3.重慶市鋼結構工程技術研究中心，重慶 400080）

高層建筑鋼結構安裝施工技術

劉恪志1，2，3

（1.重慶鋼結構產業有限公司，重慶 400080；2.重慶鋼鐵集團設計院有限公司，重慶 400080；3.重慶市鋼結構工程技術研究中心，重慶 400080）

鋼結構符合“創新、協調、綠色、開放、共享”的發展理念，近年來在我國得到了極大的發展，尤其在高層、超高層建筑中得到了廣泛的應用，而鋼結構的安裝精度、質量是建筑工程安全的重要保障。基于此，本文通過高層建筑鋼結構安裝的工程實例，闡述了鋼結構安裝施工的技術要點，旨在為高層建筑的鋼結構安裝提供參考。

高層建筑；鋼結構安裝施工技術；測量

0.引言

我國經歷了從節約用鋼、限制用鋼、鼓勵用鋼到大力發展鋼結構的幾個階段。從近年諸多鼓勵性政策文件及2016年政府工作報告中提出的“積極推廣綠色建筑和建材，大力發展鋼結構和裝配式建筑，加快標準化建設，提高建筑技術水平和工程質量。”可以看出，現在正處于大力發展鋼結構的時期。隨著經濟的快速發展，城鎮化建設日益加快，許多“高、大、新、尖”的現代化建筑如雨后春筍，而鋼結構因其自重輕、施工周期短、抗震能力強、可回收循環利用、綠色環保、施工更安全等優勢和特點被廣泛應用于高層、超高層建筑中。與發達國家相比，我國的高層、超高層建筑起步較晚但發展迅速，近年來已在高層建筑鋼結構安裝技術方面取得了可喜的成果，積累了大量的成功經驗。

1.工程實例

1.1上海環球金融中心

上海環球金融中心建筑面積約45萬m2，其中地上約38萬m2，地下約7萬m2，該建筑地上101層，高度為492m，鋼結構量6.7萬t。

該工程具有結構形式復雜多樣、高空安裝施工難度大、測量控制要求高、鋼結構安裝以及現場焊接工作量大等諸多特點和難點，極大考驗設計人員和施工人員專業技術水平。在施工方面，除通常的鋼結構施工安裝技術外，主要采取的還有：

（1）空間三維測量定位技術：即采用全站儀，實現單機、遠程、高精度放樣和觀測。

（2）高空對接技術：用它解決了工程頂部鋼架構件較長，平面外穩定性差的問題。

（3）吊裝計算機仿真技術：通過計算機建立吊裝模型，通過計算分析不利工況，指定措施，減少問題出現的可能性。

1.2科威特中央銀行

科威特中央銀行建筑面積16萬m2，高240m，為鋼結構與混凝土混合結構，地下3層地上40層，實際用鋼量約10000t。項目主體結構由混凝土核心筒、剪力墻與鋼管斜肋柱和樓面鋼梁組成。

在鋼結構安裝方面值得借鑒的技術主要有：

（1）主結構吊裝方案：采用兩臺履帶吊，外圈800t吊機吊裝86個主桁架安裝單元和48個桁架柱安裝單元，內圈600t吊機吊裝96個主桁架安裝單元。

（2）次結構吊裝方案：次結構全面分布在建筑的外圈、內圈、頂面和肩部。頂面及肩部次結構的吊裝，每個施工區域選用1臺CC2000型300t履帶吊和1臺SC1500型150t履帶吊進行，其中300t履帶吊布在外環，負責肩部次結構、外圈及部分中圈頂面次結構的安裝，150t履帶吊布置在內環，負責內圈及部分中間頂面次結構的安裝。

（3）鋼結構支撐塔架卸載技術：通過計算機仿真模擬技術、結構安全監測技術、計算機同步控制技術，該工程最終實現了卸載設計理論值與實時鍵控制相吻合，卸載相當成功。

2.鋼結構安裝施工技術要點

2.1做好構件進場等施工準備

為保障安裝施工順利進行，必須做好以下準備工作：

（1）根據項目特點做好施工組織設計的編制。

（2）保證鋼柱安裝基礎的準確。為確保鋼柱基礎位置準確，可以選擇鋼板作為固定架，將地腳螺栓安置在固定架上，再澆筑混凝土。為滿足基礎頂面標高符合要求，一次澆筑法或二次澆筑法都有顯著效果，可根據實際情況選擇。

（3）保證構件合格與堆放有序。根據眾多工程案例，在吊裝前需對鋼構件的外形和幾何尺寸等進行檢驗，若發現偏差，在吊裝之前予以消除，這樣既有利于保證質量也有利于保證期。同時構件應保證堆放有序，根據吊裝需要周密安排構件進場，按吊裝順序和堆場規劃特點安排構件進場并有序排列，既要保證驗收工作的正常進行，也要為吊裝創造良好條件。

2.2起重設備的選擇與布置

塔吊等起重設備是高層建筑鋼結構安裝施工的核心設備，其選擇與布置關系到構件安裝、構件平面布置等問題。起重設備的選擇與布置應根據建筑物的布置、跨度、鋼結構構件的重量以及現場施工條件等因素綜合考慮，同時還要考慮裝拆的安全、方便和可靠。在高層建筑鋼結構的安裝中，往往采取多臺起重機同時作業，而起重機的數量則需根據工程量、工期以及起重機臺班產量等因素確定，在保障工期和順利吊裝的前提下，確定合理的數量。

2.3鋼結構吊裝

吊裝是鋼結構施工的關鍵重點工序，直接關系到整個工程的質量和進展，而吊裝順序則關系到吊裝的質量和是否順利。確定吊裝順序的原則是在確保工程安全、承載穩定的前提下，盡快形成穩定的結構體系。對于樓層桁架需按照先核心區后懸挑區的順序，從下至上開始吊裝，首先吊裝以核心筒為承載力的主桁架，再吊裝核心筒與獨立鋼柱之間的主桁架，采取這種吊裝順序的目的在于讓主桁架與核心筒以及鋼柱之間盡快形成穩定的空間框架體系，接著吊裝次桁架和連接梁，以對局部整體區域進行穩定，最后向外延伸吊裝其他桁架。在高層鋼結構施工中，往往采取“區域吊裝”法，通過多個吊裝設備的相互配合進行吊裝作業，以保證吊裝的質量和進度。

2.4測量

在高層建筑的鋼結構施工中，需要通過測量來進行平面控制和高層控制，其中垂直度、軸線和標高的偏差是衡量工程質量的重要指標，測量是保證這些指標的重要手段。從鋼結構施工流程可以看出，各工序間既相互聯系又相互制約，選擇何種測量控制方法直接影響到工程的進度與質量。目前鋼結構測量常用的技術手段有以下幾種：

（1）用激光鉛直儀實現標高及軸線基準點的轉移，也可用經緯儀進行軸線放測和檢查控制。

（2）用全站儀測量鋼柱頂部坐標值，并計算、校核鋼柱垂直偏差。部分專業測量軟件與PC的結合能夠使測量數據以圖形和數字的形式出現，更能實時反映偏差，保證測量準確性。

（3）用GPS技術對建筑層實行全天候動態觀測，包括復測軸線基準控制點點位精度，測量樓層的擺動幅度、氣溫、風力對大樓的影響。

2.5焊接

焊接作為鋼結構施工的重要工序，其工序的選擇與施焊水平對工程的“安全、優質、高速”的完成影響重大。焊接工藝重點要控制摩擦面保護和螺栓的緊固安裝，此外鋼管柱與鋼管柱之間的焊接質量也應該嚴格要求和控制。焊接順序，平面上應從中部對稱的向四周擴展，豎向可采取有利于工序調、方便施工、保證焊接質量的順序。

2.6安全

安全施工是鋼結構施工中的重要環節，高層鋼結構施工的特點是高空、懸空作業點多。高層建筑鋼結構安裝主要的安全措施有：

（1）防止起重機傾翻，常用的措施有：保障起重機行駛道路平整堅實，避免超載吊裝、禁止斜吊、禁止氣象條件不佳情況吊裝等。

（2）防止高空落物傷人，常見措施有：搭設牢固的安全網（如采用雙層安全網等），嚴格監督操作人員佩戴安全帽情況、嚴禁高空作業人員隨意向下丟擲、地面操作人員避免停留、定時檢查構件連接質量等。

結語

高層建筑鋼結構的施工安裝雖然工程量大、結構復雜、施工難度大、質量要求高，但只要通過科學分析與合理組織，認真把握好鋼結構安裝施工的技術要點，就一定會取得成功。

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［2］曾強，陳放，臺登紅，鮑廣鑒.上海環球金融中心鋼結構綜合施工技術［J］.施工技術，2009（6）：18-22.

［3］吳天河，羅興隆，隋炳強，潘斯勇，尹洪冰，楊健.科威特中央銀行總部大樓鋼結構工程設計與施工［J］.施工技術，2012（14）：128-130+134.

［4］陳海洲，王玉嶺，劉進貴，王桂玲，徐偉.超高層鋼結構建筑的施工模擬技術理論和方法［J］.建筑結構，2011（S1）：821-824.

TU97

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