超高層鋼結構工程安裝施工難點及處理辦法

劉艷國 河北省秦皇島經濟技術開發區城鄉建設局工程質量監督站

1 前言

型鋼混凝土結構不僅具有較高的強度和剛度，還能有效地提升建筑物結構整體的穩定性、防腐性和防火性，為進一步提高現代建筑物結構的整體質量和性能打下堅實的技術基礎。

2 項目概況

2.1 工程概況

寰宇花園（11號地塊）總承包工程項目位于昆明市官渡區巫家壩舊機場內，飛虎大道和官渡409號路之間。項目占地面積25655.66m2，總建筑面積155334.06m2，地上建筑面積115450.47m2，地下建筑面積39883.59m2。本項目地下部分為兩層大型車庫，地上部分由1棟～8棟樓組成，其中6棟/8棟為兩層商業裙樓，建筑高度9.7m～10.3m；3棟/4棟/5棟/7棟為29層～39層一類高層住宅，建筑高度88.0m～117.5m，2棟為27層高層辦公樓，建筑高度120m。本工程塔樓基礎形式為樁基+筏板基礎，地下車庫樁承臺基礎+抗水板，結構形式為框架-剪力墻結構，小商業（6棟/8棟）框架抗震等級為二級，住宅及辦公樓（2棟/3棟/4棟/5棟/7棟）剪力墻結構抗震等級為一級；本工程抗震設防烈度8度，建筑結構設計使用年限50年。

2.2 結構特點

本項目11號地塊2棟樓、5棟樓、7棟樓采用鋼結構主要材料為墻柱內鋼骨柱，截面連接形式為“H”型鋼柱，鋼柱通過M22錨栓與鋼結構墻柱進行連接。

3 型鋼混凝土施工流程

3.1 吊裝前準備工作

詳細檢查并核對所有鋼柱支撐構件的合格編號，確保真實無誤。清理鋼柱吊裝構件表面的灰塵渣土、浮銹等，檢查吊裝鋼柱的主體長度、幾何面的尺寸、油漆、變形等在吊裝前進行校正和修補，并對鋼柱的中線，軸線、標記進行檢查。

3.2 柱軸線測放

①吊裝前對鋼柱的對接口進行彈線，并做出測量控制點，以備安裝定位和校正。②測量下節柱的頂標高，量測待裝鋼柱長度、及時分析處理。

3.3 鋼柱起吊、就位、臨時固定

①可以根據吊裝構件的單重及吊裝連接板的型式選擇合適的吊裝卡扣，鋼柱的吊裝由專業的起重工指揮吊車綁鉤并且由負責操作人員指揮其吊裝。鋼柱的起吊采用旋轉法，邊起吊吊鉤邊緩慢回轉，先使上方的柱子豎直地吊起來，再使上節柱垂直地起吊，緩慢地回轉吊車臂，落到下節柱上方。這時起重工必須站好吊車的位置，用手扶穩上方的柱子，對準下方的一節鋼柱。同時起重工可以指揮吊車借助撬棍用力撬柱底，使下方的鋼柱安全就位，然后由專業的起重工負責指揮下方的吊車緩慢地落下吊鉤。當柱底與下節柱相接觸時，停止緩慢地落下吊鉤。這時利用夾板上的螺栓等，按照上節柱的軸線、標高、垂直度的順序對下節柱進行調整，最后利用螺栓緊固夾板上的螺母，或者利用焊接螺栓使夾板永久固定。②上節一段鋼柱的回旋耳板安裝到位后，兩側中芯線與下面一段鋼柱的中芯線完全吻合，并四面中芯線兼顧，活動雙夾板平穩地插入下節柱對應的定位安裝回旋耳板上，穿好對應的連接螺栓，連接好臨時的連接板，具體安裝軸線如圖1（每一節鋼柱的回旋耳板定位安裝軸線不允許直接使用下一節鋼柱的回旋耳板定位安裝軸線，而是從控制點引到高空，以有效地保證每節一段鋼柱的安裝正確、定位無誤，避免產生過大的積累和偏差）。③吊裝時利用型鋼兩端耳板第三個孔作為吊點，孔徑為40mm，鋼絲繩使用直徑16mm吊裝，卸扣使用3t卸扣。④放置完成后，進行連接板安裝，連接板使用M20普通螺栓進行連接，連接板長度×寬度×厚度為645mm×90mm×12mm。連接板距邊45mm開孔，孔徑為22mm，孔與孔中心距為80mm，連接順序由靠近焊縫位置向外進行。

圖1 鋼柱耳板

3.4 鋼柱校正

①先將所裝鋼柱柱底軸線對齊與下節鋼柱上事先彈好軸線對齊并控制錯邊不超過3mm，采用在鋼柱上架設千斤頂調整。②千斤頂的校正方法與鋼柱的垂直度校正同樣可以通過千斤頂校正來實現具體校正，鋼柱的垂直度校正工作完成后把緊連接板上的高強螺栓。③校正完成后，摘除吊鉤使柱成自由狀態，復測柱垂直度。

3.5 鋼柱焊接

腹板及翼緣進行焊接，焊接為坡口焊，焊縫寬度為5mm，本工程腹板有30mm和20mm兩種規格，腹板焊接襯板為20mm×40mm。①鋼柱焊接前，應在人工焊接其上安裝的頂層鋼梁后，再自行開始焊接全部的鋼柱。鋼柱進行焊接時，采用2人對稱方式進行焊接，先焊翼緣板后焊鋼柱腹板，每次每條鋼柱對焊縫進行堆焊1/3高度的循環進行焊接，至全部的焊接工作完成。②鋼柱焊接前在安裝操作的平臺上搭設焊接鋼柱操作的平臺。鋼柱安裝操作的平臺用l50mm×5mm角鋼制作，與焊接鋼柱之間采用高強螺栓進行連接。操作平臺的扶手高度不高于1.3m，內滿掛下鋪防火腳手架及密目網踢腳板，外滿掛上鋪防火腳手架及密目網；焊接時將安裝操作平臺的踢腳板用“三防布”包裹了起來，并做好排風防護措施。

3.6 焊縫檢測

焊接完成24h后，進行超聲波探傷。

4 施工難點及處理方法

4.1 鋼結構安裝施工技術要點

（1）塔式起重機選型。該項目6層以下、以上施工分別采用不同的塔式起重機，具體選擇方案如下。①6層以下南、北各設1臺起重機，分別為D1250-80型、S1200-M64型，臂長分別為80m、60m；②6層及以上選用2臺LH800-63動臂塔式起重機。

（2）鋼結構分段計劃。該項目鋼柱、鋼板墻分段計劃如下：①鋼柱分段。-4層至2層，4個角鋼柱分為8節（最重為31t），中間柱分為6節；2層至15層，2層為1節（最重為15t）；16層以上，3層為1節（最重為15t）。②鋼板墻分段、分塊，最重鋼柱（附帶鋼板墻）為17.7t。

（3）鋼結構安裝工藝。該項目鋼結構安裝具體情況如下：①地腳錨栓安裝。使用槽鋼、角鋼制作地腳錨栓支架，并使用塔機將其安裝到位，連接每組支架，并對柱腳底部進行灌漿處理。②鋼板剪力墻安裝。鋼板墻每層分為東、西兩部分，南北塔機同時安裝，西南、西北鋼板墻分別由中間向外順時針、逆時針安裝；東南、東北鋼板墻分別由中間向外逆時針、順時針安裝。③鋼柱安裝。外框鋼柱由角點朝著兩側對稱安裝，吊裝就位后校正、焊接。④鋼梁安裝。鋼梁在地面穿完端頭連接板后，綁扎吊繩、起吊，吊至設計位置后臨時固定，矯正后更換高強螺栓固定。⑤核心筒鋼柱鋼梁安裝。依次吊裝鋼柱、鋼梁后，綁扎核心筒鋼筋、澆筑混凝土。⑥桁架安裝。懸挑桁架在地面拼裝然后采用兩點吊裝，環桁架依次安裝下弦桿、腹桿、上弦桿。在所有鋼結構安裝中，必須落實焊接質量控制工作，尤其是厚板焊接時，焊縫層間溫度應為100℃～120℃，一次性焊萬接頭，嚴禁出現層狀撕裂問題，必要時選用超低氫型焊條，保證所有構件焊接牢固。此外，該項目全面落實了各項安全防護措施，包括水平通道、梁下水平兜網、安全繩等，切實保證鋼構件安裝施工安全。

4.2 鋼柱吊運施工難點

鋼構件截面大，現場施工吊裝就位困難。處理方法：在鋼柱吊裝運送至施工現場后，對鋼柱的扭轉度和內部彎曲度指標進行檢測，各項指標必須滿足焊接施工相關技術規范要求，才可進行吊裝施工，可采用超聲波無損檢測焊縫，確保焊縫內部不存在任何裂紋及其他質量缺陷。

4.3 焊接操作空間小施工難點

鋼柱與豎向鋼筋之間間距小，導致在鋼柱拼裝過程中容易發生偏位，最外圍箍筋阻擋其焊接，不能保證焊接始終處于最佳施焊角度。處理方法：寰宇花園項目鋼柱深化圖紙中，箍筋和拉筋設置成不穿過型鋼腹板及翼緣板，而是在型鋼外圍環繞，因此在施工時可將此類箍筋焊接于型鋼上，進一步提高箍筋的穩定性。

4.4 對拉螺桿加固困難施工難點

本項目標準層以上采用鋁合金模板，鋁模在拼裝過程中，對拉螺桿無法直接穿過型鋼柱腹板及翼緣板，導致剪力墻端柱鋁模板拼裝困難。處理方法：①根據鋼柱深化圖中，鋼柱所在位置和對拉螺栓間距及數量，需對型鋼柱進行開孔，此過程需在鋼柱加工場進行，嚴禁現場開孔，要求孔洞的標高及孔徑大小要精準，這樣施工中對拉螺桿才能一步裝到位，起到加固的作用，通過采取對拉螺栓加固，能夠很好地保證鋁模板的適用性和安全性，進而保證型鋼混凝土柱的成型質量。②也可在型鋼上對拉螺桿的位置采用焊接對拉螺栓的連接頭，將對拉螺桿直接固定于型鋼上，施工中可以達到較好的加固效果，并且不對型鋼安全和施工穩定性產生太大的影響。

4.5 混凝土澆筑難點

在對型鋼柱澆筑施工時，剪力墻外側的保護層厚度較薄，梁柱節點連接處的鋼筋較為密集，因此在澆筑振搗時施工操作難度較大，經常出現粗骨料卡在鋼柱處和鋼筋密集處，導致型鋼柱內部混凝土出現分層現象。處理方法：①混凝土在澆筑時應分層澆筑和人工振搗，分層澆筑高度宜為1m，澆筑完成后，可以采用小直徑振搗棒進行人工手動振搗。②在人工振搗時，為了提高型鋼柱內混凝土的強度和流動性，可增加混凝土的坍落度，確保型鋼柱內混凝土的強度和密實性，避免混凝土出現蜂窩麻面等質量缺陷，影響混凝土結構強度和施工質量。③在混凝土澆筑過程中，振搗的持續時間不宜過長，一般每個振搗點時間不超過3s，還需實施外部輔助振搗措施，如振搗時利用橡皮錘敲擊混凝土剪力墻的側模，柱子轉角處的墻模板應多做敲擊，這樣可以保證混凝土澆筑密實度，還有利于排除混凝土內部的小氣泡。

5 結束語

型鋼混凝土組合結構施工充分發揮了鋼筋混凝土自身的抗壓能力和混凝土型鋼優越的抗拉抗壓性能，使組合結構施工時具有很高的強度和承載力。其組合結構施工形式主要是將型鋼和傳統的鋼筋混凝土緊密地組合在一起，施工工序比傳統的鋼筋混凝土復雜，施工中不僅要注意型鋼和混凝土結構各自施工技術要點，還要根據重點解決混凝土結構上鋼筋交叉的施工技術難題，主要體現在節點交叉處鋼筋密集，鋼筋交叉穿鋼柱腹板施工難度大，混凝土澆筑困難。