高层钢结构建筑施工新技术探讨

刘天常

摘要: 高层建筑钢结构是复杂的系统工程，近年来我国高层钢结构建筑施工施工领域技术迅速发展。本文通过对钢结构在高层建筑施工的实例实践，探讨了钢结构在高层建筑施工工程施工技术应用,介绍了该高层钢结构建筑施工工艺应用,高层钢结构建筑施工技术安全管理保障措施和质量控制。

关键词:钢结构建筑；施工工艺；技术；安全措施；

中图分类号：TU391文献标识码： A 文章编号：

1．引言

近年来发展起来的钢结构建筑，在技术上更加成熟，在质量上更加稳定。由于钢结构体系以其轻质高强、抗震性好、施工周期短、工厂化制作而减少现场的湿作业和对环境的污染,外形美观、适用性广,寿命周期后可回收利用,具有环保、低碳、节能等优点,已成为民用住宅建筑中的一种绿色环保的新型结构体系，但是钢结构工程构件制作精度要求较高，施工工艺较复杂。

2.高层钢结构建筑工程实例及工程特点介绍

某公司办公大楼南北长125 m ,东西宽度56.5m ,一共有18层高。本工程钢柱底部与基础采用外包式柱脚连接。钢柱为650×650 H 截面,腹板厚度为20 mm ,翼缘厚度为28 mm。梁柱节点采用10. 4 级M32 高强螺栓连接。地脚螺栓M32,螺母和垫圈为Q235 钢。水平结构中楼板为钢筋混凝土压型钢板组合结构,压型钢板与钢梁间采用栓钉连接,钢柱外包加气混凝土砌块，内墙采用加气混凝土砌块。民用建筑中采用钢结构建筑做法与传统结构形式区别较大, 在整个建筑中，不同的建筑中钢结构一般不相同，因此其安装没有一个统一的或相对固定的安装模式。

3．高层钢结构建筑工程工艺流程

钢结构构件全部采用场外加工,其中钢柱每节按三层分段。在加工过程中要做好质量控制。钢结构节点细化设计，利用钢结构计算软件进行各类构件的受力计算,利用CAD 图形设计平台对复杂连接节点和复杂构件放大样,施工图纸细化设计,达到构件制作与整体安装的质量标准。

4．高层钢结构建筑工程钢结构安装工艺

4．1钢结构安装工艺

把地脚螺栓全部用上、下螺帽固定在钢套板上,用Ф12 的钢筋将地脚螺栓焊接固定在基础主筋上,加固完成后进行混凝土浇筑。待上部结构安装调整完成后对所有钢柱底板下的间隙用T35防护。护坡道外设置了加大断面的石砌边沟,以降低地下水位。构件验收、矫正钢构件在进入安装现场后,由专业质量检测人员对构件的质量进行检查，天桥类的安装工艺在超高层建筑间常设置钢天桥类结构。

此类结构重量重，大型吊机也无法靠近吊装，采用“地面拼装，整体提升”的施工工艺。提升设备常选用钢索式液压提升装置，对长距离、大吨位结构的提升，具有安全性、可操作性以及精度高的特点。

4. 2安装与校正

按结构平面形式分区段绘制吊装图,吊装分区先后次序为:先安装整体框架梁柱结构后楼板结构,平面从中央向四周扩展,先柱后梁、先主梁后次梁吊装,使每日完成的工作量可形成一个空间构架,以保证其刚度,提高抗风稳定性和安全性。

钢柱的安装方法：钢柱安装前应对前一节柱的轴线进行复验，发现误差超出规范的，应立即修正。上节钢柱对准下节钢柱柱顶中心线后，即用螺栓与连接板做临时固定。

为了便于调整柱的垂直度,在预埋螺栓上先拧上6个螺母,全部拧到接触基础面,开始吊装钢柱。吊装钢柱时,为了防止意外事故出现,在柱的上端活系两根缆风绳,可以四个方向临时固定,也可用来调整垂直度。测量校正钢柱吊装就位后,用两台经纬仪和水平仪对钢柱进行测控,微调通过调整柱底脚板下的螺母来实现。由于此类结构较重，采用吊装法，设置了2道大型桁架，桁架重约为80T。第1 道桁架的安装选用两台M380C 动臂式的塔机，将46m的大桁架分为4 段，采用分段安装的方法，先将重约20t 左右的桁架两端头安装就位，钢柱加长连接安装顺序同首层,用高强螺栓将腹板两侧夹板紧固连接。在连接保证整根柱在允许偏差范围内，多层焊接宜连续施焊,每一层焊道焊完后应及时清理检查,清除缺陷后再焊。焊接接头要求熔透焊的对接和角接焊缝。多层梁柱焊接时,应根据安装情况先焊顶层柱与梁节点,焊底部柱与梁节点,最后焊中间部分的柱与梁节点。

在焊接顶层柱与梁节点时,应先焊柱顶垂直偏差较大的部位,以利用焊接后收缩变形应力达到减少柱顶垂直偏差。焊接顺序宜从中间轴线柱向四周扩散施焊。第一个空间受力单元的6根钢柱安装完后,便可安装柱之间的主横梁和次横梁。测量板或钢柱的平整度与垂直度，误差超差，用扳手微调底板下的螺母，符合要求后拧上底板面上的螺母。

柱顶的标高误差主要产生原因有以下几方面：钢柱制作误差，长度方向每节柱规范允许偏差±4mm，钢柱电焊对接造成焊接收缩；钢柱与混凝土结构的压缩变形，在吊装过程中对吊点进行计算和试验。高强度螺栓的安装顺序原则上是以接头处刚度较大的部位向约束较小的方向进行,拧紧顺序是由螺栓群中心向四周进行,高强度螺栓紧固分为初拧和终拧,初拧扭矩一般控制在终拧扭矩的65%左右。

钢柱安装顺序同首层,用高强螺栓将腹板两侧夹板紧固连接。在连接时,为避免造成轴线的积累误差,则必须注意每节柱的定位轴线均应从地面控制轴线直接引出,以保证整根柱在允许偏差范围内。垂直度校正采用以下两种方法：用激光经纬仪校正；用高精度的经纬仪校正好后进行高强度螺栓初拧,待本层第一个空间结构受力单元安装完毕并检测合格后,对钢柱连接螺栓进行终拧。

5.结构与装饰材料连接方法

5．1本工程中外墙采用金属夹芯横墙板。主体结构跨度为8 m ,在跨中采用65 角钢竖向作支撑,幕墙龙骨采用方管,方管与H 型钢柱的连接件采用90 mm ×75 mm×12 mm 角钢，L =350 mm ,与主体H 型钢柱竖向间隔850 mm 焊接2个固定点,焊缝高度不小于8 mm;龙骨为200mm ×65 mm ×15mm ×5 mm C 型檩条。装配节点图如图1所示。

图1 装配节点图

5．2本工程幕墙龙骨采用型钢连接件直接焊于H 型钢梁上,焊缝高度不小于10mm ,焊接完按要求对焊点进行防腐处理,全隐框铝合金玻璃幕墙:幕墙龙骨与H 型钢柱的连接件采用215 mm ×120 mm ×12 mm 角钢 ,龙骨为200 系列隐框铝合金型材,玻璃为中空钢化镀膜玻璃。其施工节点图如图1所示 。

图1施工节点图

楼板混凝土底模采用压型钢板,厚度为2.5 mm ,压型钢板与钢梁之间连接用栓钉连接，混凝土浇筑前要验算压型钢板的强度和刚度。

5 质量要求及安全技术措施

设立管理组织体系,委派专人负责，专职质检员对大型焊接、轧制H 型钢等主要材料认真进行质量验收。保证各项指标应符合设计文件的要求。

工程项目设立各级安全生产岗位责任和定期安全检查制度、安全教育制度等。 施工前对管理人员、施工人员进行现场教育,施工人员在钢梁上行走时可用于安全带固定与扶绳缓行，以确保安全。在构件上行走应系好安全带,穿防滑鞋。拆除的临时螺栓、手头工具应拿稳当或装入工具袋,严禁随意乱扔。吊装现场地面平整坚实,松软的土层要夯实或加垫木以保证吊装机器稳定作业，吊装前检查起重设备、吊具是否符合安全要求,否则不得使用 。

6．结语

公司办公大楼工程安装精度高，难度大，施工过程中对施工技术进行了摸索并科学开发。取得了良好的成果，经总公司组织的钢结构专家鉴定一致认为；本高层钢结构施工技术达到了国内先进水平,获得了良好的经济效益和社会效益。

【参考文献】[1]李明 高层钢结构施工技术[J]．湖南建筑 2005[2]张立杨 高层办公楼钢结构施工方法[J]．建筑技术2008