高層建筑工程鋼結構轉(zhuǎn)換層桁架施工技術研究

摘要：簡要介紹了某裝配式高層建筑工程概況及其轉(zhuǎn)換層桁架結構，闡述了搭設臨時支撐托架、安裝鋼結構轉(zhuǎn)換層桁架、鋼結構轉(zhuǎn)換層桁架焊接施工等方面的鋼結構轉(zhuǎn)換層桁架安裝技術。通過變形監(jiān)測結果得知，轉(zhuǎn)換層桁架在施工過程中整體結構保持穩(wěn)定，未出現(xiàn)明顯變形現(xiàn)象，其結構受力狀態(tài)良好，滿足了設計要求，證實了本文研究的裝配式高層建筑鋼結構轉(zhuǎn)換層桁架施工技術是可行和有效的。

關鍵詞：鋼結構；轉(zhuǎn)換層桁架；臨時支撐；變形監(jiān)測

0" "引言

裙房位于高層建筑的底部，是高層建筑的重要組成部分，其結構設計和施工技術的優(yōu)劣直接關系到上層建筑的安全和穩(wěn)定。鋼結構因其輕質(zhì)、高強、耐腐蝕等特性，而在高層建筑中得到了廣泛應用。當高層建筑底部的鋼筋混凝土結構轉(zhuǎn)換為上層鋼結構時，轉(zhuǎn)換層就成為高層建筑的關鍵部位，其承載著連接不同結構體系、傳遞荷載的重要使命，其施工質(zhì)量直接影響其上層鋼結構的質(zhì)量。

轉(zhuǎn)換層桁架結構復雜，施工難度較高，對施工人員的技能和施工設備的性能要求嚴苛。目前鋼結構轉(zhuǎn)換層桁架，主要采用整體提升法和高空懸拼法這2種安裝方法。整體提升法就是先將整個轉(zhuǎn)換層桁架拼裝和焊接成一個整體，再吊至設計位置進行安裝。整體提升法雖然可以避免高空作業(yè)風險，但是其費用投入過高、施工工期較長。高空懸拼法就是將轉(zhuǎn)換層桁架的各個鋼結構件，按一定順序吊至高空安裝處進行拼裝和焊接。高空懸拼法雖然施工成本較低，但是由于吊裝作業(yè)頻繁，難以保障施工安全和桁架拼裝質(zhì)量。

為提升高層建筑鋼結構轉(zhuǎn)換層桁架的施工質(zhì)量，本文對其施工過程中的關鍵技術難題進行深入剖析，以期優(yōu)化裝配式高層建筑鋼結構轉(zhuǎn)換層桁架的施工技術，提升裝配式高層建筑鋼結構施工水平，為類似鋼結構轉(zhuǎn)換層工程施工提供參考。

1" "工程概況

某裝配式高層建筑工程的裙房為鋼筋混凝土結構，裙房上層建筑轉(zhuǎn)換為鋼結構，轉(zhuǎn)換層桁架是該高層建筑工程的關鍵部位，具有承上啟下的重要作用，為此應確保其在承載和傳遞荷載時具有足夠的強度和穩(wěn)定性。

該轉(zhuǎn)換層桁架的長度和寬度均為32m，高度為6m。其鋼柱采用冷彎矩形型鋼，其長邊長×短邊長為600mm×400mm。主梁采用熱軋H型鋼，其高度×寬度為800mm×300mm。次梁則采用矩形型鋼，其長邊長×短邊長為400mm×300mm。鋼柱、主梁和次梁是轉(zhuǎn)換層桁架的主要受力構件，均采用Q345高強度結構鋼，其屈服強度不低于345MPa，其抗拉強度不低于490MPa。所有強度數(shù)據(jù)均通過嚴格的試驗驗證，以確保其發(fā)揮良好的力學性能。

2" "鋼結構轉(zhuǎn)換層桁架安裝技術

根據(jù)該鋼結構工程特點，本文主要研究搭設支撐托架與結構拼裝相結合的新型轉(zhuǎn)換層桁架安裝技術。其主要安裝方法如下：在裙房鋼結構位置先設置一個臨時支撐托架，再依托該支撐托架采取局部結構拼裝方法，安裝轉(zhuǎn)換層桁架的結構件，具體安裝方法如下所述。

2.1" "搭設臨時支撐托架

2.1.1" "臨時支撐托架的結構

為確保安全優(yōu)質(zhì)完成轉(zhuǎn)換層桁架高空安裝作業(yè)，通過搭設臨時支撐托架為轉(zhuǎn)換層桁架提供可靠的支撐系統(tǒng)[1]。臨時支撐托架主要由鋼管柱、加勁板和貝雷架等組成。臨時支撐托架結構示意如圖1所示。

2.1.2" "臨時支撐托架搭設方法

臨時支撐托架的搭設是一個系統(tǒng)而復雜的工程，需要嚴格按照施工方案和安裝說明進行制備和安裝。本工程支撐托架采用321型貝雷架，其整體尺寸為1.8m×1.5m×21.5m。采用?160mm鋼管作為支腿，其高度參照鋼結構轉(zhuǎn)換層桁架底部高度制作。

在搭設臨時支撐托架之前，需要清理施工現(xiàn)場，確保施工環(huán)境的安全與整潔。同時要對施工人員進行培訓和安全技術交底，確保其熟悉安裝流程和操作規(guī)范。在搭設過程中，需按照施工圖紙進行部件連接。先拼接出貝雷架，再設置支腿，最后在支腿上方安裝貝雷架，形成完整的臨時支撐托架。

在臨時支撐托架搭設完成后，對其整個結構的安裝質(zhì)量進行檢測，以保證其結構的穩(wěn)定性、連接部位的牢固性、材料的完整性。確保臨時支撐托架無任何問題后，方可投入使用。

2.2" "安裝鋼結構轉(zhuǎn)換層桁架

2.2.1" "吊裝鋼柱

首先，復測裙房頂部鋼筋混凝土基礎標高[2]。使用全站儀復測鋼柱基礎標高及其定位軸線，使用墨線標記鋼柱基礎的定位軸線，并確定鋼柱吊裝高程。

其次，吊裝轉(zhuǎn)換層桁架的第1根鋼柱。采用邊吊裝邊校核的方式進行鋼柱吊裝，即使用起重設備將鋼柱吊起，并緩慢地將其移至鋼柱基礎的測定位置。在此過程中，測量人員要實時監(jiān)測鋼柱的垂直度和位置精度，確保與設計位置保持一致。

再次，精確調(diào)整鋼柱位置。當鋼柱吊至安裝位置后，需要對其進行微調(diào)，如果鋼柱頂部標高正偏差超過6mm，則需截除超高部分；如果其負偏差超過6mm，可通過填塞鋼板的方式調(diào)整該偏差；如果鋼柱頂部標高偏差未超過6mm，則無需進行調(diào)整，僅記錄即可。

然后，將鋼柱臨時固定。在確認鋼柱吊裝位置無誤后，使用臨時固定裝置（例如支撐桿）將鋼柱臨時固定在基礎底座上，防止在后續(xù)安裝工程中發(fā)生位移或傾斜。

最后，將鋼柱正式固定。在鋼柱臨時固定后進行正式安裝，即將鋼柱與其基礎底座或其他構件連接在一起，此過程需要確保其連接牢固、無松動，至此完成第1根鋼柱的安裝[3]。

不斷重復上述步驟，將轉(zhuǎn)換層桁架的鋼柱全部安裝就位，并對所有鋼柱進行位置、垂直度、水平度以及連接質(zhì)量的全面檢查，確保所有指標均符合設計要求。

2.2.2" "吊裝鋼桁架

首先，復查鋼梁等桁架構件質(zhì)量。在地面檢查鋼梁等桁架構件的長度、截面尺寸、安裝位置以及高強螺栓尺寸等項指標是否符合圖紙要求，并保持鋼梁等桁架構件表面平整干凈，確保后續(xù)工序順利進行。

其次，吊裝主梁。使用起重機將主梁平行吊至臨時支撐托架和鋼柱的上方，待主梁移動至設定位置后，使用高強螺栓將鋼梁與鋼柱連接在一起。

再次，采用局部結構拼裝法進行次梁和小梁吊裝[4]。將次梁和小梁拼接為小單元，使用起重機吊起，并緩慢地將其移至主梁的上方。待該小單元移動至設定位置后，使用高強螺栓將其與主梁等連接在一起。

最后，對安裝質(zhì)量進行檢查。繼續(xù)采用局部結構拼裝法，完成次梁小梁以及其他桿件的安裝，對鋼梁的安裝位置、水平度、連接質(zhì)量進行全面檢查。如果存在問題及時微調(diào)，確保安裝質(zhì)量符合設計要求。

2.3" "鋼結構轉(zhuǎn)換層桁架焊接施工

由于轉(zhuǎn)換層桁架構件的分段數(shù)量較多，在完成各構件安裝后，需通過焊接方式將構件固定在一起[5]。

2.3.1" "焊接前的準備工作

焊接前，清除焊接部位的油污、銹跡等雜質(zhì)。這些雜質(zhì)不僅會影響焊接材料的附著性，還可能導致焊接過程中出現(xiàn)氣孔、夾渣等缺陷，從而影響焊縫強度和韌性。焊接前還要對低氫型焊條進行高溫烘干，烘干后需等待焊條自然冷卻。待焊條冷卻后，將其放置在需要焊接的焊縫處待用。

2.3.2" "焊接方法

施焊時，先對焊接位置進行適當預熱。當焊接位置的溫度達到45℃以上時，即可開始進行焊接操作。采用手工電弧焊的方式進行焊接，焊條與焊縫融化后形成一層堅固的焊接層，從而實現(xiàn)焊縫的牢固連接。

本工程采用分層施工的方式進行轉(zhuǎn)換層桁架安裝，所以在焊接桁架時，需要從內(nèi)向外進行焊接[6]，轉(zhuǎn)換層桁架焊接順序如圖2所示。

由圖2可知，將鋼結構轉(zhuǎn)換層桁架的各個構件焊接在一起，待焊縫完全冷卻后，檢查焊縫質(zhì)量，如果存在裂紋、咬邊、氣泡等質(zhì)量缺陷，需要進行補焊。待焊縫無任何缺陷后，即完成轉(zhuǎn)換層桁架施工。

3" "施工效果

3.1" "變形監(jiān)測

已經(jīng)完成施工的桁架部位會不斷發(fā)生微小變形。為保障施工后的鋼結構轉(zhuǎn)換層桁架形狀和性能滿足設計要求，需要對桁架進行變形監(jiān)測。結合該裝配式高層建筑鋼結構轉(zhuǎn)換層桁架的結構特點，在容易發(fā)生變形的鋼桁架端部設置變形監(jiān)測點，如圖3所示。

由圖3可知，在鋼結構轉(zhuǎn)換層桁架的端部設置了12個變形監(jiān)測點，采用水準儀分別監(jiān)測各個點位的橫向和豎向位移數(shù)據(jù)，以此判斷桁架結構的整體形變情況。

3.2" "監(jiān)測結果

本工程鋼結構轉(zhuǎn)換層桁架變形監(jiān)測分為15個階段，變形最大值出現(xiàn)在支撐托架卸載后。統(tǒng)計轉(zhuǎn)換層桁架結構12個監(jiān)測點位的實時變形監(jiān)測數(shù)據(jù)，整理出12個監(jiān)測點位的最大形變值，即可得出監(jiān)測結果。轉(zhuǎn)換層桁架結構變形監(jiān)測數(shù)據(jù)如表1所示。

從表1中的數(shù)據(jù)可知，該鋼結構轉(zhuǎn)換層桁架端部豎向、橫向最大位移均處于較小的范圍內(nèi)。具體而言，豎向最大位移的平均值為1.61mm，橫向最大位移的平均值為1.07mm。監(jiān)測表明，轉(zhuǎn)換層桁架在施工過程中整體結構性能穩(wěn)定，未出現(xiàn)明顯變形現(xiàn)象。

此外，各監(jiān)測點的形變數(shù)據(jù)相對均勻，沒有出現(xiàn)異常值或突變點，這說明轉(zhuǎn)換層桁架在受力過程中變形分布較為均勻，未出現(xiàn)局部集中變形，結構受力狀態(tài)良好，滿足設計要求，證實了本文研究的裝配式高層建筑鋼結構轉(zhuǎn)換層桁架施工技術是可行且有效的。

4" "結束語

本文深入研究了裝配式高層建筑鋼結構轉(zhuǎn)換層桁架施工技術，從搭設臨時支撐托架、吊裝鋼柱、吊裝鋼梁、轉(zhuǎn)換層桁架焊接到變形監(jiān)測等關鍵環(huán)節(jié)，進行了系統(tǒng)的分析和探討，揭示了轉(zhuǎn)換層桁架施工技術的內(nèi)在規(guī)律，提出了相應的質(zhì)量控制方法。這些研究成果不僅豐富了高層建筑鋼結構施工技術，為鋼結構工程提供了技術支撐。但隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展和技術進步，轉(zhuǎn)換層桁架施工技術仍面臨諸多挑戰(zhàn)和新的課題。未來將繼續(xù)關注新技術、新工藝在轉(zhuǎn)換層桁架施工中的應用，探索更加高效、可行的施工方法。

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