超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)與管理研究

（上海建工集團(tuán)股份有限公司，上海 200080）

鋼結(jié)構(gòu)施工在超高層建筑中因其自身的優(yōu)勢，應(yīng)用范圍得到相應(yīng)的延伸和拓展。為提升鋼結(jié)構(gòu)的安裝精度，在保證工程質(zhì)量安全的前提下科學(xué)合理地提高施工進(jìn)度，需要加大對鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的研究力度，在施工過程中加強(qiáng)管理，并對相關(guān)的技術(shù)手段和管理方式進(jìn)行完善和創(chuàng)新。

1 工程概況

昆明恒隆廣場辦公項(xiàng)目位于昆明市東風(fēng)廣場（見圖1），辦公樓為鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)組合而成的混合結(jié)構(gòu)，為“框架-核心筒混合結(jié)構(gòu)”體系，地上66層，地下4層，結(jié)構(gòu)頂標(biāo)高320.950m，塔冠結(jié)構(gòu)頂標(biāo)高349.000m，總建筑面積22.3萬平方米，總用鋼量7.6萬t，為高烈度地震區(qū)大用鋼量超高層建筑。結(jié)構(gòu)從下往上逐漸往內(nèi)收分，外圍18根巨柱從底板往上延伸，在21層、31層、50層設(shè)置三道桁架層。鋼板用材以Q390C為主，最大板厚達(dá)100mm。

圖1 昆明恒隆廣場辦公樓施工

2 工程難點(diǎn)和對策

2.1 鋼結(jié)構(gòu)重型堆場小，組織難度大

恒隆辦公樓安裝高度達(dá)349m，大量的主構(gòu)件為較重較大件，如外框鋼柱重達(dá)60多t，截面寬度約2m，主鋼梁長度多為10～20m長。每區(qū)每層都需要安裝大量的構(gòu)件，而施工堆場受現(xiàn)場實(shí)際限制非常狹小，對構(gòu)件堆場的布置、構(gòu)件的運(yùn)輸及進(jìn)場、構(gòu)件的吊裝、輔助機(jī)械的停放等造成極大影響。

對策：項(xiàng)目選用最大起重量100t，最大起重力矩2450t·m的M1280D塔吊。在首層頂板（或棧橋板）上優(yōu)化堆場場地，并拆除生活區(qū)作為鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件堆場，同時(shí)停放輔助吊裝機(jī)械設(shè)備，優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)分段，減少吊裝和現(xiàn)場焊接工作量。

2.2 塔樓結(jié)構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜，專業(yè)方案協(xié)調(diào)難

恒隆辦公樓塔樓核心筒剪力墻分18個(gè)宮格，剪力墻內(nèi)預(yù)埋大量鋼板，不僅影響構(gòu)件測量定位的視角，而且構(gòu)件的重量、分段高度和寬度、對接焊縫的留設(shè)高度、焊接的操作空間與剪力墻土建預(yù)留鋼筋的長度、整體鋼平臺的高度、核心筒混凝土澆筑都有密切關(guān)系。塔樓核心筒內(nèi)設(shè)塔吊爬升梁等，這些結(jié)構(gòu)件與布置在核心筒內(nèi)的樓梯、剪力墻的模板、水平預(yù)留鋼筋、機(jī)電設(shè)備洞口的預(yù)留等工程均有沖突。上述種種均涉及各專業(yè)間的關(guān)系，錯(cuò)綜復(fù)雜，要面面俱到、左右兼顧，協(xié)調(diào)工作任務(wù)非常艱巨。

對策：針對剪力墻鋼板吊裝，在水平面上減少分段，豎向分割以2層一段為原則，預(yù)留對接高度，與各專業(yè)單位和設(shè)計(jì)單位協(xié)商溝通。塔吊爬升和吊裝作業(yè)在核心筒內(nèi)部進(jìn)行，塔身所在樓梯結(jié)構(gòu)后續(xù)施工。安排專人負(fù)責(zé)專項(xiàng)方案，對口協(xié)商，加強(qiáng)方案的預(yù)先溝通，統(tǒng)一協(xié)調(diào)策劃。

2.3 剪力墻鋼板占總樓層數(shù)80%，施工難度大

由于地處抗震帶且設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)構(gòu)為偏心受壓，核心筒構(gòu)件大小、重量存在不對稱現(xiàn)象，核心筒從B4層到35層，49層至66層均設(shè)置鋼板剪力墻，鋼板剪力墻占總樓層數(shù)的80%，對加快施工進(jìn)度難度大。

對策：由于核心筒剪力墻構(gòu)件復(fù)雜程度不一，造成相應(yīng)土建的設(shè)計(jì)不同，尤其是鋼筋的規(guī)格和配筋“難上加難”。先難后易還是先易后難，直接影響施工工期、工種配合以及等工等問題。恒隆辦公樓將工作量細(xì)化、工種工序細(xì)化，由原來的核心筒鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件先易后難的吊裝順序改為先難后易的吊裝順序，施工時(shí)間縮短了半天，加快了整體結(jié)構(gòu)的施工工期。

圖2 筒內(nèi)地上七節(jié)柱及鋼板墻平面布置圖

3 超高層鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)管理

3.1 屬地化鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件加工及驗(yàn)收

相比沿海，西南地區(qū)的鋼結(jié)構(gòu)加工設(shè)備、加工技術(shù)等較落后，因此把沿海的成套設(shè)備、管理力量、高水平操作工人整體遷移到西南地區(qū)，進(jìn)行屬地化加工，雖然前期投入成本較大，但對超高層整體的施工進(jìn)度和施工質(zhì)量提供了極大保障。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制造需要經(jīng)過大量工序，如深化設(shè)計(jì)、材料采購、工藝編制、工藝實(shí)驗(yàn)、加工制造、質(zhì)量控制、成品校驗(yàn)等，最終在進(jìn)入施工現(xiàn)場時(shí)進(jìn)場驗(yàn)收。采用屬地化加工，既能及時(shí)掌握鋼結(jié)構(gòu)的原材料采購、構(gòu)件加工信息，又能對構(gòu)件在加工過程中每道工序的質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，把構(gòu)件進(jìn)場驗(yàn)收的環(huán)節(jié)放到加工廠，保證構(gòu)件“零缺陷”出廠，避免出現(xiàn)構(gòu)件進(jìn)場驗(yàn)收時(shí)發(fā)現(xiàn)問題再整改的現(xiàn)象，為超高層施工的塔吊有效利用率提供保障。

3.2 構(gòu)件安裝精度以及工件測量校正

施工過程中要保證安全、質(zhì)量，在各個(gè)環(huán)節(jié)上緊抓不放，控制好工期，在工件安裝、組裝順序上進(jìn)行多方面檢查，確保安全性。質(zhì)量上嚴(yán)格檢查，在完全達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后再進(jìn)行下一項(xiàng)施工。根據(jù)施工現(xiàn)場地理位置、結(jié)構(gòu)形式以及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇施工工具的布置與安裝，尤其在吊裝的安裝精度上必須加以保證，為施工安全、高效及工期創(chuàng)造有利條件。工件的校正，超高層鋼結(jié)構(gòu)施工中的垂直度、軸線和標(biāo)高的偏差要精準(zhǔn)，質(zhì)量必須得到保證，這也是工程中的控制手段，為施工檢查提供依據(jù)。

垂直度控制是超高層鋼結(jié)構(gòu)施工的關(guān)鍵所在，穿插于整個(gè)安裝施工過程中。鋼結(jié)構(gòu)安裝施工必須實(shí)施現(xiàn)場跟從測量。由于超高層建筑高度大，測量精度要求高，造成測量難度比普通建筑大大提高，因此要用先進(jìn)的測量儀器和合理的測量方法進(jìn)行測量，確保所測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3.3 吊裝施工

吊裝是建筑施工中極為重要的環(huán)節(jié)，分“吊運(yùn)”和“安裝”兩步。吊裝作業(yè)的準(zhǔn)確性直接影響工程質(zhì)量，從而影響工程目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。因此，在鋼結(jié)構(gòu)吊裝作業(yè)之前，根據(jù)結(jié)構(gòu)形式、施工條件以及塔吊選型來編制合理的施工方案，明確構(gòu)件的位置和吊裝順序。在施工過程中，必須嚴(yán)格控制塔吊的最大起重量、吊裝半徑等技術(shù)參數(shù)，堅(jiān)決執(zhí)行“十不吊”原則。

鋼結(jié)構(gòu)吊裝主要分平面吊裝和豎向吊裝兩種，吊裝方式的不同造成構(gòu)件的吊裝順序亦不同。顧名思義，平面吊裝是在水平面上從內(nèi)向外依次吊裝固定，豎向吊裝是由下而上逐層吊裝框架梁。這兩種吊裝方式均需邊測量邊固定，再校核再固定，直至樓層鋼筋砼的樓板施工。

3.4 厚板焊接工藝措施

鋼結(jié)構(gòu)施工中，焊接是最重要的環(huán)節(jié)。保持焊接的穩(wěn)定性對整個(gè)施工的質(zhì)量和工期至關(guān)重要。恒隆廣場辦公樓工期緊，鋼結(jié)構(gòu)體量大、厚板多，質(zhì)量要求高，項(xiàng)目根據(jù)焊接特點(diǎn)進(jìn)行了工藝試驗(yàn)，采用合適的工藝參數(shù)，由技術(shù)水平高的焊工進(jìn)行操作，確保焊接的檢驗(yàn)合格率。對鋼柱之間的對接焊縫和梁、柱之間的焊縫，采取了多樣工藝措施，如焊前預(yù)熱、焊后保溫、對稱焊接、層溫控制等，實(shí)現(xiàn)了焊接質(zhì)量的良好保證。超高層鋼結(jié)構(gòu)厚板焊接連接工藝在焊接控制中最難，厚板焊接多數(shù)在上下鋼柱之間的連接處，焊接時(shí)間特別長，且超高層上風(fēng)大、溫度變化明顯，給焊接的質(zhì)量和控制帶來了一定的困難，需要在焊接工藝的要求下做好事前控制。

4 結(jié)語

目前，我國的超高層建筑越來越多，鋼結(jié)構(gòu)在超高層建筑主體結(jié)構(gòu)中使用普遍，但是不同地域、不同環(huán)境、不同氣候條件下超高層鋼結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)和管理方式有不同的要求，必須在實(shí)際工作中不斷總結(jié)和完善。