浅谈超高层钢结构工程安装施工的重难点及对策

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正文：

一、超高层建筑发展趋势

随着世界经济持续发展，城市化进程越来越快，大量人口涌入城市，导致城市土地资源日益紧张，人们对土地的需求成为关注的焦点。超高层建筑因其占用土地少，居住人口多，逐渐在城市建筑中被广泛采用。但是超高层建筑也有着很大的弊端，那就是传统超高层采用钢筋混凝土结构，自重大、结构笨重、建筑高度受材料影响大、施工周期长。随着现代工业的发展，尤其是钢铁冶炼和大型机械设备制造技术的进步，各种高强度高性能的钢材和各种大型制造、运输、安装设备的出现以及先进设计软件的应用为在超高层建筑中使用钢结构创造了有利条件。钢结构有强度高、自重轻、结构抗震性能好、便于工厂化制造、施工速度快等优点，使钢结构越来越多的运用到超高层建筑上。从1885年全球第一座以钢结构为主体的高层建筑，建筑高度55m的美国芝加哥家庭人寿保险大楼开始，经过100多年的发展，到2010年建成当今世界第一高楼，828m高的钢结构超高层建筑迪拜哈利法塔，建筑高度屡屡被创新。目前国内在建高度超过400m的钢结构超高层建筑有十几座，钢结构已成为超高层建筑的主流。

二、超高层钢结构工程安装施工的重难点及对策

1、厚板焊接

重难点：超高层钢结构中许多构件内力很大，为满足强度要求，故有大量构件采用厚板，巨型结构多采用60～100mm厚钢板，CCTV央视大楼最大板厚甚至达到135mm。钢结构现场安装连接多以焊接为主，厚板焊缝数量多，焊接量大，焊接变形大。

对策：厚板焊接尽可能采用带垫板的CO2气体保护焊代替手工电弧焊，不用换焊条，半机械化程度高，无需除渣，焊缝成型快、熔敷效率高，其功效是手工电弧焊的2～3倍，可大大提高焊接速度。由于CO2气体保护焊的线能量小，电弧热量集中，加上CO2气流的冷却作用，使焊接热影响区小，焊后残余变形比手工电弧焊小50%左右。有条件的工位也可采用埋弧自动焊，焊接速度快、效率高、焊接变形小。厚板焊接变形控制要坚持多层多道焊接原则，并做好焊前预热、焊接过程中控制焊缝层间温度、焊后保温工作，必要时可以使用安装临时变形约束板、角撑、反变形等措施尽可能减小焊接变形。

2、安装时平面和高程测量控制

重难点：超高层钢结构建筑平面和高程控制网垂直引测传递层数多、距离长，测量累积误差大，测量精度受建筑物不均匀沉降、气候、风向风速、日照等因素的影响大，给超高层建筑测量控制带来很大难度，测量精度难以保证。

对策：超高层钢结构工程的平面与高程控制均以建筑物外围的二级测量控制点为基准，不受建筑物沉降及施工等影响。当施工至±0.000m时，根据二级测量控制点测设三级测量控制网至此层预埋铁件上，并闭合平差处理，通过放线孔向上引测。平面控制基准约每20层引测一次、高程控制基准约每50m引测一次。为消除累积误差，每次引测均应以二级测量控制点为基准，从首层引测。

3、复杂构件临时连接固定

重难点：超高层钢结构现场安装遇到大型节点构造复杂、安装现场狭小高危空间受限、单根超长超重斜向构件无法用缆风绳找正固定、悬臂构件高空安装无法定位等情况，造成构件安装连接固定困难。

对策：要求构件制作单位在制作厂进行构件预拼装，在构件上做好定位标记并焊接定位耳板，配套连接板螺栓孔与定位耳板套钻编号，定位耳板、连接板、焊缝及螺栓规格、数量均应根据荷载验算确定。现场安装时可以根据定位耳板快速定位、定向安装，无需缆风找正，快速脱钩，极大地提高了安装精度和速度。

4、垂直运输设备选择

重难点：超高层钢结构建筑因其结构平面尺寸大、建筑高度高、构件数量多、垂直运输工程量大且运输距离长，安装功效低。超高层钢结构建筑中巨型结构、环型桁架、伸臂桁架、钢板墙、大型复杂节点等结构构件重量大、安装占用设备时间长，对工期影响大，成本费用高。

对策：超高层钢结构构件安装主要吊装设备是塔吊。根据建筑结构形式、平立面尺寸形状、构件重量、建筑高度、进度要求等因素确定塔吊的型号和数量。塔吊选择时应首先考虑满足大型构件的起重能力。根据结构形式及回转半径选择外附着式或内爬式塔吊。塔吊迴转半径尽可能覆盖整个施工平面，做到吊装无死角。若塔吊不能完全满足施工平面全覆盖，则应考虑采取桅杆式起重机、卷扬机、倒链、高空作业车等其他辅助起重设备进行补充安装的方案可行性。超高层由于平面面积较大，一般采用分区域群塔作业，此时应重点考虑塔吊的碰撞、群塔的顶升拆除顺序及方案。超高层钢结构安装工程中的垂直运输设备费用占整个工程建筑成本的比例很高，故在垂直运输设备方案选择时应遵循科学合理、满足施工要求为主并兼顾成本的原则。

5、大型节点高强螺栓安装

重难点：高强螺栓是超高层钢结构安装中仅次于焊接的连接方式。超高层钢结构大型复杂节点多，每个节点高强螺栓数量多，质量要求高，施工时螺栓难以穿入或高强螺栓终拧后板件与垫圈产生变形，板件与板件之间无法连接紧密，存在缝隙，影响结构受力。

对策：大型节点高强螺栓施工应遵循从中间向四周施工的原则。高强螺栓施工不能一次施拧到位，必须分初拧、复拧、终拧进行施工。初拧扭矩约为终拧扭矩的60%～80%，复拧扭矩同初拧扭矩。终拧扭矩大六角头螺栓按100%拧紧扭矩来进行终拧，扭剪型螺栓以螺栓头拧断为止，以消除板件与垫圈的变形和板间缝隙，使节点间内力能完全有效传递，以满足设计和施工规范的要求。

三、结束语

钢结构在超高层建筑中使用已经成为主流，只有对超高层钢结构安装技术进行不断地总结、研究和创新，才能不断进步，为以后更快更好的进行超高层钢结构安装积累经验，创造更新的高度。