淺談高層建筑鋼結構施工管理

楊忠山

摘 要：高層建筑是指20層以上的住宅以及總高度超過24米的公共建筑和綜合性建筑。隨著我國經濟突飛猛進的快速發展，我國的鋼產量和鋼材產量都突高層鋼結構建筑的發展已有一個世紀的歷史，在這種情況下，我國政府及時調整政策，建設部在修訂我國《建筑業推廣應用10項新技術》中，首次列入了鋼結構新技術，完成了在建筑業從“限制使用鋼結構”到“大力發展鋼結構”的政策轉變。

關鍵詞：高層； 鋼結構； 施工； 技術； 建議

1 前言

在現代建筑中，高層建筑工程大量增加。本文主要闡述高層建筑鋼結構施工技術及建議。

2 超高層鋼結構施工技術

結合高層鋼結構的工藝流程與特點（構件驗收→吊裝→螺栓→焊接及檢測→壓型鋼板與栓釘），現對超高層鋼結構施工技術進行簡要總結。超高層鋼結構施工技術主要包含如下幾方面內容：①塔吊的選擇、布置及裝拆；②構件進場、驗收與堆放；③吊裝；④測量控制；⑤焊接；⑥工期及質量控制；⑦安全施工。

2.1 塔吊的選擇、布置及裝拆

塔吊是超高層鋼結構工程施工的核心設備，其施工，對塔吊起重能力和幅度要求不像采用附著式塔吊那樣苛刻。另外，采用附著塔吊的造價要遠高于同類型起重能力稍小的內爬式塔吊，比如本工程設計高度為150m，采用附著式塔吊的塔身高度約180m，加上地下部分高度共200m，而采用內爬式塔吊的塔身約為40～50m。附著塔吊的租賃成本要大于內爬式塔吊。因此，從經濟上考慮，為節約成本，優先選用內爬式塔吊進行鋼結構超高層建筑的施工。

2.2 吊裝

吊裝是鋼結構施工的龍頭工序，吊裝的速度與質量對整個工程起著舉足輕重的作用。鋼結構吊裝前應根據結構平面和立面形狀、結構形式、塔吊的數量和位置、現場施工條件等因素確定吊裝分區與吊裝順序。本工程劃分為東、西兩個作業區，由兩個作業分別完成各自范圍內的構件吊裝。吊裝的總原則為：

平面內均從中心核心筒向四周擴展，即從中間的一個單元開始，先組裝成一個穩定的剛度柱網單元，先吊柱后吊梁，一個柱網單元吊裝并臨時固定后，再在其左右或前后吊裝兩個單元，待3個單元構件全部吊裝完成后，進行全面的校正。

豎向吊裝順序（以一柱三層為例）：先安4根鋼柱→下層框架梁→測量校正→螺栓初擰→中層框架粱→上層框架粱→測量校正→螺栓初擰→測量校正→終擰高強螺栓→焊接→焊縫檢測→散鋪上層壓型鋼板與栓釘焊接→下、中層壓型鋼板散鋪與栓釘焊接→下、中、上層鋼梯、平臺吊裝→樓蓋鋼筋混凝土樓板施工。

焊接高層鋼結構具有工期緊、結構復雜、工程量大、質量要求高的特點，而焊接作為鋼結構施工的重要工序，其焊接順序與工藝參數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。本工程約15000工鋼結構安裝施工任務，月施工最快完成9層；采用CO2氣體保護半自動焊完成了超厚鋼板焊接的施工（最厚達100mm），整個工程的焊縫100%超聲波探傷，100%合格，一次探傷合格率達98%；在鋼結構吊裝方面，經過項目技術人員不斷探索與總結，解決了超高層鋼結構空間定位及折線形鋼結構箱型柱吊裝技術問題，且整體垂直度最大偏差9mm。

確定焊接順序①平面內：應從建筑平面中心向四周擴展，采取結構對稱、節點對稱和全方位對稱的順序焊接。②豎向上：L層框架梁→壓型鋼板支托→下層框架梁→玉型鋼板支托→中層框架梁→壓型鋼板支托→焊接檢驗（柱柱焊接可在梁焊接前進行，也可于之后進行）。③柱一柱焊接應由兩名焊工相對，兩面等溫、等速對稱施焊。④柱梁節頭的焊接，一般先焊H型鋼的下翼緣板，再焊上翼緣板。一根梁的兩個端頭應先焊一個端頭，待其冷卻至常溫后，再焊另一端。

確定焊接工藝中關村金融中心工程鋼結構焊接施工難度較大，不僅鋼板厚，而且由于結構為雙曲面，設計中采用了大量的斜撐及斜柱，造成立焊、斜立焊較多，此類結構不僅處于結構的重要部位，而且大多處于外向、斜向，安全操作與施工防護都比較困難。尤其是緊迫的工期與較大的焊接工程量之間的矛盾，我們采用CO氣體保護半自動焊應用于立焊、斜立焊和俯角焊的工藝，從根本上解決手工電弧焊速度慢影響進度的問題，滿足了焊接施工的需要。

確定焊接參數選定工藝后，焊接QC小組在項目組的帶動下通過工藝評定，編制出一整套切實可行的適用本工程特點的CO氣體保護半自動焊接方法及參數。首先確定攻關目標，用ABC法找出影響質量的原因.并進行系列分析，針對這些問題找出相應的對策措施；建立了有效的質量保證體系，制定完善的工藝指導書。經過反復試驗，確定了運用于橫焊、平焊、立焊、斜立焊的丁藝參數；通過對焊絲的伸出長度、焊縫層問清理，焊槍施焊角度反復摸索，形成了一整套的施工要領；為使焊接環境處于相對穩定狀態，加強了施工防護措施和輔助措施。

安全施工安全施工是鋼結構施工中的重要環節，超高層鋼結構施工的特點是高空、懸空作業點多。在施工過程中，僅螺栓就有40萬顆，這些零件雖小，但如果從l00m以上的高空掉下去，后果可想而知。針對超高層鋼結構施工的特點，采取事前與過程控制相結合的方法，即事先采取防護措施（如防墜板、防墜器、安全梯、纜風繩等），并加強對施工人員的安全教育，堅持安全巡視制度。本工程在吊柱子時外墻設安全網，吊框架梁時架設臨時活動式走道，并隨框架吊裝逐層升高；擰螺栓時在梁端掛設吊籃，焊接時搭設操作平臺，另外做到及時鋪設樓層壓型板以確保施工安全。

3 對高層鋼結構施工的幾點建議

（1）充分理解節點深化圖，合理制定施工工藝。

（2）根據工程特點合理選用機械設備，特別是塔式起重機的選用，并要考慮其裝拆的可行性。

（3）根據不同的結構特點、焊接形式及氣候條件選用合理的焊接工藝及參數，不能一概而論，盲目照搬。

（4）結構構件的加工順序及進場數量要充分考慮現場堆放條件及吊裝設備的吊運能力。

參考文獻：

[1] 沈蒲生著.混凝土結構設計原理[M].高等教育出版社，2003.

[2] 尚守平著.結構抗震設計[M].高等教育出版社，2003.

[3] 應惠清著.土木工程施工[M].同濟大學出版社，2001.