超高層商業(yè)辦公建筑鋼結(jié)構(gòu)安裝施工技術(shù)探討

馮均才

（中國水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司，四川 成都 611134）

0 引言

鋼結(jié)構(gòu)具有施工速度快、工業(yè)化水平高、綠色環(huán)保等優(yōu)勢，在高層建筑、超高層建筑中得到了廣泛應(yīng)用。鋼結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱性比較好，一旦發(fā)生火災(zāi)，會對整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)建筑造成毀滅性的影響。因此，在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)建筑施工中，需要進(jìn)行防火施工，以降低火災(zāi)造成的損失。此外，鋼結(jié)構(gòu)自重大，僅憑人力難以完成安裝工作，需要借助大型塔吊設(shè)備，才能將裝配好的鋼結(jié)構(gòu)吊運(yùn)到施工位置，通過焊接或者是螺栓連接的方法連接成一個(gè)穩(wěn)定的建筑結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)安裝施工現(xiàn)場條件復(fù)雜、工序多，任何一道工序控制不當(dāng)，都會影響施工進(jìn)度以及最終的施工質(zhì)量，這就要求在鋼結(jié)構(gòu)安裝施工中能夠控制好每道工序的質(zhì)量，并加強(qiáng)工序之間的銜接管理，以保證鋼結(jié)構(gòu)安裝施工任務(wù)能夠高質(zhì)量、安全有序地完成。本文以中國電建西部科創(chuàng)中心項(xiàng)目為例，探討超高層商業(yè)辦公建筑鋼結(jié)構(gòu)安裝施工技術(shù)。

1 工程概述

中國電建西部科創(chuàng)中心項(xiàng)目凈用地面積9596.15m2，規(guī)劃總建筑面積106492.56m2：其中地上建筑面積74947.11m2，地下建筑面積31545.45m2。地上29層，建筑高度130m，項(xiàng)目以辦公為主，兼顧企業(yè)文化展覽館、多功能會議中心及商務(wù)酒店、商業(yè)服務(wù)。項(xiàng)目采用框架-核心筒結(jié)構(gòu)，7度抗震設(shè)防，屬于一類高層公共建筑。下設(shè)4層地下室，地面上共29層，其中1～5層為商業(yè)及酒店、辦公配套用房；6～10層為酒店；12～19層、21～29層為辦公（11層、20層為避難層），房屋高度129.4m。外框采用鋼管混凝土，屋頂設(shè)置天幕鋼結(jié)構(gòu)，總用鋼量1800t。該工程規(guī)模大，工期長，在實(shí)際施工中存在很多重難點(diǎn)。

2 鋼結(jié)構(gòu)安裝施工重難點(diǎn)和解決措施

2.1 變截面柱和樹杈樁的制作精度、安裝質(zhì)量及安全控制

鋼結(jié)構(gòu)在加工廠生產(chǎn)前，按照設(shè)計(jì)要求搭設(shè)好拼裝胎架，在胎架之上開展鋼結(jié)構(gòu)加工生產(chǎn)，以保證各構(gòu)件生產(chǎn)制作的質(zhì)量和精度能夠滿足施工要求。針對變截面柱空間狹小的問題，為保證鋼結(jié)構(gòu)安裝施工的安全性和質(zhì)量，在柱內(nèi)筋板上焊接操作時(shí)，需要做好通風(fēng)措施，在專門的操作平臺上進(jìn)行現(xiàn)場拼接。

2.2 屋頂天幕鋼結(jié)構(gòu)安裝的安全及質(zhì)量控制

該工程屋頂天幕的面積比較大，但質(zhì)量輕，安裝位置比較高，需要采用地面拼裝，分塊吊裝的方法進(jìn)行安裝施工，以盡量減少高空作業(yè)，提升施工的安全性。并在施工前利用專業(yè)的計(jì)算機(jī)軟件對屋頂天幕鋼結(jié)構(gòu)的受力情況進(jìn)行分析計(jì)算，以找到受力薄弱的位置，并進(jìn)行加固處理[1]。在實(shí)際施工中需要對結(jié)構(gòu)的位移、變形等進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，一旦超過允許范圍，要立即停止施工，施工人員盡快撤離到安全地帶，由專業(yè)人員尋找問題的成因，并進(jìn)行有效處理后，再繼續(xù)施工。

2.3 超高層的測量控制

測量控制是鋼結(jié)構(gòu)安裝施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是重難點(diǎn)，為解決這一問題，在進(jìn)行測量控制中，需要采用全站儀、經(jīng)緯儀、GPS等相互結(jié)合的測量方法，以便為鋼結(jié)構(gòu)安裝施工提供準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)。特別是在每道工序開始施工前，需要先進(jìn)行測量復(fù)核和調(diào)整，在施工中進(jìn)行跟蹤測量，發(fā)現(xiàn)偏差并及時(shí)調(diào)整。

3 鋼結(jié)構(gòu)安裝施工技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 鋼柱結(jié)構(gòu)安裝施工

在鋼柱結(jié)構(gòu)安裝施工前，需要結(jié)合鋼柱重量以及吊點(diǎn)情況，提前準(zhǔn)備好不同長度、不同規(guī)格的鋼絲繩和卡環(huán)。鋼柱分段制作完成運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場后，通過單機(jī)回轉(zhuǎn)法進(jìn)行吊裝。正式吊裝前，需要將鋼爬梯懸掛在柱頂之上，并用繩索固定在鋼柱頂部。綁扎方式采用兩點(diǎn)綁扎法，綁扎位置為卡環(huán)連接的耳板，吊裝用的兩根短頭需要掛設(shè)在兩個(gè)基本處于水平面的吊耳上，以免在吊裝中因受力不均勻引起鋼柱傾覆問題。吊裝前鋼柱需要橫放在枕木上，起吊時(shí)不能拖拉鋼柱，當(dāng)鋼柱吊離地面2m以上后方可進(jìn)行回轉(zhuǎn)操作。當(dāng)鋼柱提升就位后，通過連接板連接柱段端頭耳板的方法進(jìn)行固定。鋼柱吊裝就位后，現(xiàn)場操作人員通過鋼爬梯爬到鋼柱頂端摘鉤，摘鉤人員的安全帶需要牢牢掛在鋼柱耳板上，絕不允許不系安全帶冒險(xiǎn)作業(yè)。

在進(jìn)行第一節(jié)鋼柱安裝前，需要提前對定位軸線、平面封閉角、底層柱的位置線等進(jìn)行測量放線和多次復(fù)核，經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理人員檢驗(yàn)合格后，方可進(jìn)行正式安裝。為保證鋼柱安裝的垂直度符合要求，該工程采用“固位找直”法進(jìn)行校正，具體的做法為先標(biāo)高，再位移，最后校正調(diào)整垂直度，等第一節(jié)鋼柱的安裝標(biāo)準(zhǔn)全部達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，通過纜風(fēng)繩進(jìn)行固定。

在進(jìn)行上層鋼柱安裝前，需要對各項(xiàng)安全措施進(jìn)行分析調(diào)整，保證全部到位后，再進(jìn)行鋼柱起吊。鋼柱吊裝就位松鉤前，需要先用螺栓對稱緊固，并拉設(shè)至少3道纜風(fēng)繩。鋼柱的標(biāo)高和平面位置全部校正完成后，要立即安裝上與之相連的鋼梁，以形成一個(gè)穩(wěn)定的框架結(jié)構(gòu)體系，對鋼柱安裝的垂直度進(jìn)行校正，合格后焊接緊固。

3.2 鋼梁結(jié)構(gòu)安裝施工

該工程施工中涉及大量鋼梁類型，包括鋼框梁、次鋼梁、懸挑梁等，鋼梁種類不同，起到的作用也不相同，安裝方法也存在一定的差別。因此，在進(jìn)行鋼梁安裝中需要高度重視，比如在進(jìn)行每個(gè)區(qū)域外框鋼柱安裝時(shí)，需要及時(shí)安裝上柱頂樓層的鋼框梁，以盡快形成一個(gè)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體系，而其余鋼梁則可以在鋼柱完成整體校正后再進(jìn)行安裝[2]。每安裝完成一個(gè)區(qū)域，樓層梁要緊跟著安裝完成后，才能進(jìn)行下一個(gè)區(qū)域安裝，樓層鋼梁在安裝中，需要嚴(yán)格遵循先主梁，再次梁，最后懸挑梁的安裝順序。為減少現(xiàn)場加工作業(yè)，提升鋼梁安裝效率，該工程所用的鋼梁全部在工廠按安裝設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行加工制作而成，在加工時(shí)就預(yù)留出吊裝孔位作為吊點(diǎn)。

鋼梁運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場后，在吊裝前需要復(fù)核鋼梁編號，清理表面污物，若存在銹跡要提前進(jìn)行除銹處理，等待吊裝的鋼梁，要提前配置附帶的連接板，并用工具包裝好螺栓，綁好溜繩；然后啟動吊裝設(shè)備，回轉(zhuǎn)大臂就位；吊裝到位之后，及時(shí)安裝上螺栓，再通過焊接的方法和既有鋼結(jié)構(gòu)連接成一個(gè)穩(wěn)定的整體。

鋼梁吊裝就位后，要及時(shí)夾好連接板，對孔洞有少許偏差的連接頭，需要通過沖釘配合調(diào)整跨間距，再擰緊安裝螺栓，安裝螺栓的數(shù)量需要嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行確定，最少不能少于該節(jié)點(diǎn)螺栓總數(shù)的10%，并不能少于4顆。

主梁和鋼柱連接，以及主梁和次梁連接，全部在高空中進(jìn)行，為保證施工人員的人身安全，該工程采用掛籠輔助安裝施工的方法，取得良好效果。

為保證施工的安全性，在掛籠輔助施工中，每兩根鋼柱之間水平拉設(shè)兩根鋼絲繩作為安全繩，安全繩是工人高空水平移動、行走時(shí)安全帶的系掛點(diǎn)。

3.3 測量控制技術(shù)的應(yīng)用

測量控制長期以來都是鋼結(jié)構(gòu)安裝施工的重難點(diǎn)，測量控制效果直接關(guān)系到整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)安裝的總體質(zhì)量?；诖?，該工程為保證鋼筋籠安裝施工質(zhì)量，從平面控制網(wǎng)引測、高程控制網(wǎng)引測、變形控制三個(gè)方面同時(shí)入手，來保證測量控制的有效性[3]。

這一次的相聚是一池的悲傷，林丹的妻子不停打來電話，好像知道了些什么，他躲在陽臺上遮遮掩掩的語氣傷了她?！胺至税?。”她說。他摟住她，不說話。見不到他不開心，見到他也不開心，兩個(gè)人像無助的孩子，迷了路。

（1）平面控制網(wǎng)引測：在進(jìn)行地下室施工中，平面軸線控制點(diǎn)引測采用“外控法”，在基坑周邊的二級測量控制點(diǎn)上架設(shè)全站儀，通過極坐標(biāo)進(jìn)行細(xì)部放樣，為各結(jié)構(gòu)施工定位提供準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)。

（2）高程控制網(wǎng)引測：該工程有4層地下室，按照二級水準(zhǔn)控制網(wǎng)將水平線引測到基坑四周的混凝土樁上，在樁基上架設(shè)水準(zhǔn)儀進(jìn)行測量。在首層+1.000m標(biāo)高基準(zhǔn)點(diǎn)測量引測中，選擇水準(zhǔn)儀按照國家二等水準(zhǔn)測量規(guī)范進(jìn)行測量。地上各層+1.000m標(biāo)高基準(zhǔn)點(diǎn)測量引測中，地上樓層標(biāo)高基準(zhǔn)點(diǎn)首次由全站儀從首層樓面豎向引測，每升高50m就進(jìn)行一次引測中轉(zhuǎn)，各樓層的標(biāo)高可用鋼卷尺順著主樓預(yù)留洞口逐步向上量側(cè)。標(biāo)高豎向傳遞允許偏差如表1所示。

表1 標(biāo)高豎向傳遞允許偏差

（3）變形控制：在鋼結(jié)構(gòu)安裝施工開始后，沉降觀測周期需要結(jié)合施工進(jìn)度合理安排，正常情況下，從施工開始到±0.00為首次觀測，每施工一層，就要進(jìn)行一次沉降變形觀測。等鋼結(jié)構(gòu)工程主體封頂完成后進(jìn)行百日觀測，后續(xù)觀測周期按照百日平均沉降值進(jìn)行合理確定。在沉降變形觀測期間，如果出現(xiàn)觀測結(jié)果突然變大的問題，或者是墻體上出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)裂縫，要及時(shí)告知現(xiàn)場監(jiān)理人員，并提升觀測的頻次，為原因分析和采取措施提供依據(jù)[4]。在鋼結(jié)構(gòu)施工中若暫停施工，施工停止后重新施工前，各進(jìn)行一次觀測，停工期間需要每隔2個(gè)月觀測一次。

3.4 鋼筋焊接施工

該工程鋼結(jié)構(gòu)相互之間的連接有兩種方式，一種是焊接連接，另一種是螺栓連接，其中焊接連接工作量大，質(zhì)量要求高，需要嚴(yán)格控制好焊接變形，以保證鋼結(jié)構(gòu)安裝施工質(zhì)量。該工程鋼結(jié)構(gòu)安裝中大量使用了6～30mm鋼板，存在大量高空厚板焊接，焊接施工條件差，而且焊接位置多樣，有橫焊、平焊、立焊等，焊接難度大，需要制定科學(xué)的焊接工藝，以保證焊接質(zhì)量。具體如下：

（1）做好過程處理。可利用肋板對接板預(yù)留反變形，其角度控制在5°～10°之間。

（2）加強(qiáng)預(yù)熱。在焊接操作前，可采用陶瓷加熱片對焊接位置進(jìn)行預(yù)熱處理，加熱片要布置在焊縫兩側(cè)，控制預(yù)熱溫度在100～150℃之間，預(yù)熱區(qū)域應(yīng)為焊件厚度的2倍以上，且不小于100mm。

（3）加強(qiáng)層間溫度控制。為減少焊接變形，在焊接施工中層間溫度要控制在150～200℃之間，每焊接完成一道焊縫，需要對層間進(jìn)行清理和錘擊，以減少焊接應(yīng)力，并用測溫儀測量溫度，控制溫度在150～200℃后方可進(jìn)行下一道焊縫焊接。

（4）嚴(yán)把焊接工藝要求。在焊接施工中，要加強(qiáng)層間清理和打磨，若一條焊縫采用了多層多道焊，層間起弧點(diǎn)要錯(cuò)開30mm以上，且最后一道焊縫要避免靠近母材兩側(cè)，焊接要連續(xù)進(jìn)行[5]。

3.5 高強(qiáng)度螺栓安裝

當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)吊裝到位后，并形成一個(gè)穩(wěn)定的框架單元后，及時(shí)開展高強(qiáng)度螺栓安裝。在進(jìn)行扭剪型高強(qiáng)度螺栓安裝中，要把控好安裝的方向，螺栓的墊圈需要安裝在螺母的一側(cè)，墊圈孔有倒角的一側(cè)需要和螺母相互接觸。螺栓穿入方向要以后續(xù)擰緊操作方便為主，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都要整齊擺放，臨時(shí)螺栓需要等高強(qiáng)螺栓緊固后才能卸下。在進(jìn)行高強(qiáng)度螺栓緊固中，必須分兩次進(jìn)行，首次為初擰，擰到設(shè)計(jì)預(yù)緊力的50%即可；二次為終擰，擰緊到設(shè)計(jì)預(yù)緊力的100%。高強(qiáng)度螺栓完成初凝后，要做好標(biāo)記，以免發(fā)生終擰漏擰問題，當(dāng)天安裝的高強(qiáng)度螺栓，需要在當(dāng)天全部擰緊。

3.6 鋼結(jié)構(gòu)防腐和防火涂裝

3.6.1 防腐涂裝

就案例工程而言，要求鋼結(jié)構(gòu)的防腐設(shè)計(jì)年限能夠達(dá)到15年，因此，防腐涂層的厚度需要能夠滿足表2中的規(guī)定。

表2 防腐涂料厚度要求

在鋼構(gòu)件安裝過程中，隨各層結(jié)構(gòu)逐步施工完成，以層劃分施工區(qū)域，從下至上依次交叉進(jìn)行現(xiàn)場防腐涂裝施工；每個(gè)施工區(qū)域在立面從上至下逐層涂裝，在平面上從中間向兩邊方向進(jìn)行涂裝。為保證涂裝質(zhì)量，參與防腐涂裝的人員必須掌握一定的涂裝操作知識，并通過培訓(xùn)考核合格后才能上崗操作。鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝前，需要進(jìn)行除銹處理，露出鋼結(jié)構(gòu)金屬光澤后方可進(jìn)行涂裝操作。經(jīng)過除銹和清潔處理的鋼結(jié)構(gòu)基層，要及時(shí)涂刷底漆，暴露在空氣中的時(shí)間最長不應(yīng)超過6h。每遍通涂前，需要對焊縫、邊角、不宜噴涂的小部件進(jìn)行預(yù)涂。

3.6.2 防火涂裝

由于鋼結(jié)構(gòu)自身具有的防火性能比較差，為降低火災(zāi)對鋼結(jié)構(gòu)建筑造成的不良影響，在實(shí)際施工中還需進(jìn)行防火涂裝處理，防火涂料要選擇能夠達(dá)到構(gòu)件耐火等級極限的涂料，并且和防腐漆能夠有良好的兼容性，具體的防火噴涂操作如下：

（1）選擇壓送式噴涂機(jī)進(jìn)行噴涂，控制空氣壓力在0.4～0.6MPa之間，噴槍口直徑選擇6～10mm。

（2）噴槍口要垂直于受噴面，且相互之間的距離要控制在6～10cm之間，噴槍移動方向要和鋼結(jié)構(gòu)表面平行，不能弧形和曲線移動噴涂[6]。

（3）在防火噴涂中要先移動噴槍，再開啟送氣閥。停止噴涂要先關(guān)閉送氣閥，再移動噴槍。

（4）在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)陽角防火噴涂中，要先由端部從上到下進(jìn)行噴涂，再水平噴涂。在進(jìn)行鋼管陰角防火噴涂時(shí)，要分別從角的兩邊，按照從上到下的順序垂直噴涂一遍，再水平方向噴涂。

（5）防火噴涂要分遍分層進(jìn)行，每遍噴涂厚度控制在5～10mm之間，以提升鋼結(jié)構(gòu)防火效果。

4 結(jié)束語

綜上所述，鋼結(jié)構(gòu)安裝施工是鋼結(jié)構(gòu)建筑工程施工的核心環(huán)節(jié)，本文結(jié)合實(shí)際案例，分析超高層商業(yè)辦公建筑鋼結(jié)構(gòu)安裝施工技術(shù)。由于鋼結(jié)構(gòu)具有跨度大、重量大等特點(diǎn)，安裝難度比較大，任何一個(gè)細(xì)節(jié)把控不當(dāng)，都會影響最終的施工質(zhì)量。這就要求在實(shí)際施工中，能夠充分結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)建筑的特點(diǎn)，以及鋼結(jié)構(gòu)安裝施工中存在的重難點(diǎn)，從鋼柱安裝、鋼梁安裝、測量控制、焊接施工、高強(qiáng)度螺栓安裝、防腐防火噴涂等方面加強(qiáng)施工控制，才能創(chuàng)建出高質(zhì)量的鋼結(jié)構(gòu)建筑工程，促進(jìn)我國鋼結(jié)構(gòu)建筑事業(yè)持續(xù)健康的發(fā)展。