高層建筑鋼結構安裝施工的垂直度控制

李博文

摘要：鋼結構具有綠色、開放、協調等方面的特點，因此在近些年來獲得了較好的發展，其在建筑行業中得到了有效的應用，尤其是在高層建筑和超高層建筑領域中。而在鋼結構安裝施工的過程中，其垂直度的控制直接關系著安裝的精度和穩固性。本文將就高層建筑鋼結構安裝施工的垂直度控制進行深入的探討，希望可以為我國高層建筑的發展提供參考。

關鍵詞：高層建筑；鋼結構安裝；垂直度控制

目前，為了推動綠色建筑發展，我國對鋼結構和裝配式建筑的重視程度不斷提升，這使得我國的鋼結構進入快速發展期[1]。隨著我國城市化進程的推進，城市住房需求不斷提升，高層建筑工程項目的增加使得鋼結構的應用越來越頻繁。在高層建筑鋼結構安裝施工中，垂直度控制一直是關鍵問題。因此探究鋼結構垂直度控制方法具有重要意義。

1、鋼結構安裝施工垂直度控制概述

在高層建筑鋼結構安裝施工中，垂直度控制是施工質量控制管理的重要內容，根據GB50205—2001《鋼結構工程施工質量驗收規范》的相關規范，鋼結構安裝施工中垂直度控制的內容主要包括的單節柱垂直度、主體結構整體垂直度兩個方面[2]。在一個柱列中，各柱頂位移方向不一致的情況下，可能會出現布局不規則完全的情況。

在具體施工控制中，單節柱的垂直度控制方法和安裝校正方法存在緊密的聯系。在實施垂直度控制時，首先要對主體結構整體垂直度進行明確。現階段高層建筑中應用的鋼結構，其主體結構大多是由許多豎向構件構成，因此在對其整體垂直度進行判斷時需要參考由多節柱構成的整體柱子。在安裝作業中，各節柱應該在豎向定位軸心線的水平和垂直方向擺動上升，之后根據每個節柱的柱頂軸心偏移定位軸線的距離之代數和計算結果判定其是否滿足相關規定的要求。很多情況下，鋼結構主體結構整體偏向一個方向的情況都是因地基不均勻沉降造成的。

2、鋼結構單節柱垂直度控制方法研究

在高層建筑鋼結構安裝施工中，通常是通過對各節柱安裝過程的控制保障鋼結構整體的垂直度。在進行單節柱安裝時，其垂直度不能直接用來計算整根柱的整體垂直度，因為后續施工作業必然會對單節柱的垂直度造成一定的影響。

2.1以垂直度為基準的安裝校正方法

以垂直為基準進行單節柱安裝時，關鍵點在于兩個方面，分別是柱的軸線控制和單節柱的垂直度控制[3]。

首先，在柱的軸線控制方面。為了保障控制的有效性，必須遵循一定的原則， 一方面通過安裝層上各柱頭3個側面中心線與定位軸線之間的偏差，對柱頭的扭轉變形量和軸心位移值進行確定。另一方面，在安裝層上柱頭偏移定位軸線值或扭轉值過大的情況下，在安裝上節柱之前必須要對柱底進行適當的調整，但要注意的是，調整后的錯口量必須保持在規范規定范圍內。此外，在錯口量和規范允許存在偏差巨大的情況下，最好不要在安裝上節柱時一次調整完成。具體的控制方法如下：在每節待安裝柱的上下端各側面上投放中心線，在安裝層各柱頭的3個側面上投放定位軸線，在此基礎上根據柱頭各側面上中心線和定位軸線之間的偏差，計算獲得柱頭的扭轉變形值以及軸心位移值。在掌握該數值的情況下，可以有針對性的對安裝柱的柱底進行適當調整，消除扭轉變形的情況。綜合來看， 單節柱安裝層上的柱頭軸心偏移值和方向對鋼結構的整體垂直度存在著一定的影響。

其次，單節柱的垂直度調整。從整體垂直度方面對單節柱的垂直度進行調整時，雖然每節柱安裝是必須保持垂直狀態，但后續梁的安裝、焊接等作業必然會使柱頭的位置產生一定的變動，因此可以適當調整其垂偏。

2.2以柱頂定位軸線為基準的安裝校正法

以柱頂定位軸線為基準進行單節柱安裝時，需要使用兩臺全站儀對準柱頂兩個相鄰側面的控制點，對其三維坐標值進行測定，保障控制點坐標和設計坐標達到一致。采用這種方法安裝單節柱時通常不會對其垂直度進行調整，因此需要在安裝完成后按照相關的規定對其垂直度進行檢驗。具體驗證方法是檢測安裝層上各柱頭軸心偏移定位軸線的數值。具體方法如下：首先，在進行單節柱安裝時，柱軸心坐標和設計坐標保持一致，根據柱底軸心偏移設計坐標值對柱的垂直度進行確定。在柱底和下方柱頭完全對齊時，則柱底坐標和安裝層上柱頭坐標相同。其次，當二者處于不對齊安裝狀態下，需要對柱底坐標進行適當的調整，在這一環節需要計算柱底軸心的偏移值，據此判斷新安裝柱的垂直度。最后，對主體結構進行封頂時，根據各節柱柱頭軸心偏移定位軸線的距離計算獲得其整體垂直度。

上文對單節柱的兩種安裝校正方法進行了闡述，通過對比分析來看，以垂直度為基準的安裝校正法可以保障安裝后柱頂標高相同，同時所有單節柱的垂直度都能夠達到相關規范的要求。但是由于安裝校正需要經過數次調整，因此工作量較大。而以單節柱柱頂定位軸線為基準的安裝校正法則具有安裝、測量效率高、調整簡便等優點，缺點在于單節柱安裝的垂直度完全取決于下節柱的柱頭軸心偏移定位軸線的距離，而下節柱柱頭軸心偏移量則會受到梁安裝、焊接等作業的影響，這就需要在柱安裝前對安裝層上各柱頭的軸心偏移值進行確定。

3、鋼結構整體垂直度的控制方法

高層建筑鋼結構安裝施工中，其整體垂直度是指沒根柱的整體垂直度，通常是根據各安裝層上柱頭軸心偏移值的代數和進行判斷。對鋼結構整體垂直度進行控制的目的是避免結構封頂后出現整體垂直度超標的情況。具體方法措施如下：

其一，在鋼結構安裝施工作業整個過程中進行沉降觀測，一旦發現征兆，要及時采取措施進行應對，最大程度的消除不均勻沉降對鋼結構柱安裝的影響。

其二，對各安裝層上柱頭軸心偏移值和偏移方向進行確定，分析掌握其原因，在此基礎上進行安裝調整。需要注意的是，在對單節柱的垂直度進行調整時，必須要把握好單節柱允許垂偏的范圍，采用人為方式將垂直度反向調整，同時也可以采用翼板焊接的方式。

其三，在進行主體結構安裝的過程中，最好根據各安裝層上柱頭軸心偏移情況，繪制整體垂直度示意圖，以便更加直觀的了解其垂偏傾向。

除此之外，加強對連續偏向一側情況的重視，一旦發現，必須及時采取措施進行調整。

4結語

綜上所述，在高層建筑鋼結構安裝施工中，垂直度控制的要點主要集中在單節柱垂直度控制和整體垂直度控制兩個方面，本文分別就單節柱安裝校正法、垂直度控制法以及整體垂直度控制措施進行了闡述，希望可以避免垂直度超標情況的發生。

參考文獻：

[1]劉戰軍，侯忠良，牛鍵，趙晨. 高層建筑鋼結構安裝施工的垂直度控制[J]. 鋼結構，2013，28（09）：60-63.

[2]陳軍. 超高層建筑鋼結構加工與安裝技術研究[D].浙江工業大學，2013.

[3]郭華健. 高層建筑鋼結構安裝關鍵技術分析[J]. 中華建設，2012（09）：312-313.

（作者單位：陜西化建工程有限責任公司）