高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)與管理

摘要：通過對某鋼結(jié)構(gòu)工程的施工，介紹了高層鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)與管理的一些特點。
關(guān)鍵詞：超高層 鋼結(jié)構(gòu)技術(shù) 工程概況
        1 工程簡介
        某工程由塔樓、配樓、連廊3部分組成，總建筑面積111818m2。其中塔樓地下4層、地上35層，總建筑面積79012m2。總檐高150m，為全鋼結(jié)構(gòu)。工程吊裝任務(wù)重，鋼構(gòu)件總量達(dá)15000工；外輪廓由折線柱組成雙曲面，給安裝測量造成了極大難度；材料采用Q345GJC，最大板厚達(dá)100mm，焊接難度大。
        2 超高層鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)
        結(jié)合高層鋼結(jié)構(gòu)的工藝流程與特點(構(gòu)件驗收→吊裝→高強(qiáng)螺栓→焊接及其檢測→壓型鋼板與栓釘)，現(xiàn)對超高層鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)進(jìn)行簡要。超高層鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)主要包含如下幾方面內(nèi)容：①塔吊的選擇、布置及裝拆；②構(gòu)件進(jìn)場、驗收與堆放；③吊裝；④測量控制；⑤焊接；⑥工期及質(zhì)量控制；⑦安全施工。
        2.1 塔吊的選擇、布置及裝拆 塔吊是超高層鋼結(jié)構(gòu)工程施工的核心設(shè)備，其施工，對塔吊起重能力和幅度要求不像采用附著式塔吊那樣苛刻。另外，采用附著塔吊的造價要遠(yuǎn)高于同類型起重能力稍小的內(nèi)爬式塔吊，比如本工程設(shè)計高度為150m，采用附著式塔吊的塔身高度約180m(其中考慮鋼結(jié)構(gòu)3層柱12m，吊索4～6m，吊鉤滑輪及小車全高4m，安全操作距離2m等)，加上地下部分高度共200m，而采用內(nèi)爬式塔吊的塔身約為40～50m。
附著塔吊的租賃成本要大于內(nèi)爬式塔吊。因此，從上考慮，為節(jié)約成本，優(yōu)先選用內(nèi)爬式塔吊進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)超高層建筑的施工。
        2.2 吊裝 吊裝是鋼結(jié)構(gòu)施工的龍頭工序，吊裝的速度與質(zhì)量對整個工程起著舉足輕重的作用。鋼結(jié)構(gòu)吊裝前應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)平面和立面形狀、結(jié)構(gòu)形式、塔吊的數(shù)量和位置、現(xiàn)場施工條件等因素確定吊裝分區(qū)與吊裝順序。本工程劃分為東、西兩個作業(yè)區(qū)，由兩個作業(yè)組分別完成各自范圍內(nèi)的構(gòu)件吊裝。吊裝的總原則為：
        2.2.1 平面內(nèi)均從中心核心筒向四周擴(kuò)展，即從中間的一個單元開始，先組裝成一個穩(wěn)定的剛度柱網(wǎng)單元，先吊柱后吊梁，一個柱網(wǎng)單元吊裝并臨時固定后，再在其左右或前后吊裝兩個單元，待3個單元構(gòu)件全部吊裝完成后，進(jìn)行全面的精確校正。
        2.2.2 豎向吊裝順序(以一柱三層為例)：先安4根鋼柱→下層框架梁→測量校正→螺栓初擰→中層框架粱→上層框架粱→測量校正→螺栓初擰→測量校正→終擰高強(qiáng)螺栓→焊接→焊縫檢測→散鋪上層壓型鋼板與栓釘焊接→下、中層壓型鋼板散鋪與栓釘焊接→下、中、上層鋼梯、平臺吊裝→樓蓋鋼筋混凝土樓板施工。
        在本工程主體鋼結(jié)構(gòu)施工中，通過采取“區(qū)域吊裝”及“一機(jī)多吊”技術(shù)解決了工期緊與工程量大的矛盾，從鋼結(jié)構(gòu)施工流程可以看出，各工序問既相互聯(lián)系又相互制約，選擇何種測量控制方法直接影響到工程的測量精度與進(jìn)度。在本工程測量施工中，我們采取“預(yù)先控制”與“跟蹤校正”相結(jié)合，即在吊裝前對樓層柱標(biāo)高及定位進(jìn)行測定，并對構(gòu)件進(jìn)行標(biāo)線控制，吊裝后在柱梁框架形成前將柱子初步校正并及時糾偏，形成單元體后進(jìn)行最終校正，這樣大大減輕了校正難度，并實現(xiàn)了區(qū)域施工各工序問良性循環(huán)的目標(biāo)。
        在結(jié)構(gòu)整體測量控制方面，根據(jù)結(jié)構(gòu)無標(biāo)準(zhǔn)層及空問雙曲面的特點，摸索出一整套采用激光鉛直儀與全站儀進(jìn)行“空間坐標(biāo)點定位”與“雙系統(tǒng)復(fù)核控制”的測量方法，很好地解決了雙曲面結(jié)構(gòu)定位難題，保證了項目質(zhì)量控制目標(biāo)的實現(xiàn)。 
        2.3 焊接高層鋼結(jié)構(gòu)具有工期緊、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工程量大、質(zhì)量要求高的特點，而焊接作為鋼結(jié)構(gòu)施工的重要工序，其焊接順序與工藝參數(shù)的選擇與施焊水平對工程的“安全、優(yōu)質(zhì)、高速”的完成影響重大。本工程約15000工鋼結(jié)構(gòu)安裝施工任務(wù)，月施工最快完成9層；采用CO2氣體保護(hù)半自動焊完成了超厚鋼板焊接的施工(最厚達(dá)100mm)，整個工程的焊縫100％超聲波探傷，100％合格，一次探傷合格率達(dá)98％；在鋼結(jié)構(gòu)吊裝方面，經(jīng)過項目技術(shù)人員不斷探索與總結(jié)，解決了超高層鋼結(jié)構(gòu)空間定位及折線形鋼結(jié)構(gòu)箱型柱吊裝技術(shù)問題，且整體垂直度最大偏差9mm。         2.3.1 確定焊接順序 ①平面內(nèi)：應(yīng)從建筑平面中心向四周擴(kuò)展，采取結(jié)構(gòu)對稱、節(jié)點對稱和全方位對稱的順序焊接。②豎向上：L層框架梁→壓型鋼板支托→下層框架梁→玉型鋼板支托→中層框架梁→壓型鋼板支托→焊接檢驗(柱柱焊接可在梁焊接前進(jìn)行，也可于之后進(jìn)行)。③柱一柱焊接應(yīng)由兩名焊工相對，兩面等溫、等速對稱施焊。④柱梁節(jié)頭的焊接，一般先焊H型鋼的下翼緣板，再焊上翼緣板。一根梁的兩個端頭應(yīng)先焊一個端頭，待其冷卻至常溫后，再焊另一端。
        2.3.2 確定焊接工藝 中關(guān)村中心工程鋼結(jié)構(gòu)焊接施工難度較大，不僅鋼板厚，而且由于結(jié)構(gòu)為雙曲面，設(shè)計中采用了大量的斜撐及斜柱，造成立焊、斜立焊較多，此類結(jié)構(gòu)不僅處于結(jié)構(gòu)的重要部位，而且大多處于外向、斜向，安全操作與施工防護(hù)都比較困難。尤其是緊迫的工期與較大的焊接工程量之間的矛盾，我們采用CO氣體保護(hù)半自動焊應(yīng)用于立焊、斜立焊和俯角焊的工藝，從根本上解決手工電弧焊速度慢影響進(jìn)度的問題，滿足了焊接施工的需要。
        2.3.3 確定焊接參數(shù) 選定工藝后，焊接QC小組在項目組的帶動下通過工藝評定，編制出一整套切實可行的適用本工程特點的CO氣體保護(hù)半自動焊接方法及參數(shù)。
        首先確定攻關(guān)目標(biāo)，用ABC法找出影響質(zhì)量的原因．并進(jìn)行系列分析，針對這些問題找出相應(yīng)的對策措施；建立了有效的質(zhì)量保證體系，制定完善的工藝指導(dǎo)書。經(jīng)過反復(fù)試驗，確定了運用于橫焊、平焊、立焊、斜立焊的丁藝參數(shù)；通過對焊絲的伸出長度、焊縫層問清理，焊槍施焊角度反復(fù)摸索，形成了一整套的操作要領(lǐng)；為使焊接環(huán)境處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，加強(qiáng)了施丁防護(hù)措施和輔助措施。經(jīng)過項目組和焊接QC小組全體人員的不懈努力，很好地解決了CO氣體保護(hù)焊應(yīng)用在超厚件立向、斜立向接頭上的焊接工藝問題。
        2.4 安全施工 安全施工是鋼結(jié)構(gòu)施工中的重要環(huán)節(jié)，超高層鋼結(jié)構(gòu)施工的特點是高空、懸空作業(yè)點多。在施工過程中，僅高強(qiáng)螺栓就有40萬顆，這些零件雖小，但如果從l00m以上的高空掉下去，后果可想而知。針對超高層鋼結(jié)構(gòu)施工的特點，采取事前與過程控制相結(jié)合的方法，即事先采取防護(hù)措施(如防墜板、防墜器、安全梯、纜風(fēng)繩等)，并加強(qiáng)對施工人員的安全，堅持日安全巡視制度。
        本工程在吊柱子時外墻設(shè)安全網(wǎng)，吊框架梁時架設(shè)臨時活動式走道，并隨框架吊裝逐層升高；擰高強(qiáng)螺栓時在梁端掛設(shè)吊籃，焊接時搭設(shè)操作平臺，另外做到及時鋪設(shè)樓層壓型板以確保施工安全。
        3 對高層鋼結(jié)構(gòu)施工的幾點建議
        3.1 充分理解節(jié)點深化圖，合理制定施工工藝。
        3.2 根據(jù)工程特點合理選用機(jī)械設(shè)備，特別是塔式起重機(jī)的選用，并要考慮其裝拆的可行性。
        3.3 根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)特點、焊接形式及氣候條件選用合理的焊接工藝及參數(shù)，不能一概而論，盲目照搬。
        3.4 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加工順序及進(jìn)場數(shù)量要充分考慮現(xiàn)場堆放條件及吊裝設(shè)備的吊運能力。
        3.5 嚴(yán)格工廠制作工藝，減少現(xiàn)場處理數(shù)量。
        3.6 測量控制要做到分區(qū)段、分層次、分階段進(jìn)行閉合、校正，防止累計誤差的產(chǎn)生。
        3.7 安全防護(hù)要及時跟進(jìn)，措施要嚴(yán)密，檢查要到位。 

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