0.工程概況

江東和諧世紀(jì)項(xiàng)目地處昆明市北市區(qū)小康大道的黃金地段，由和諧廣場(chǎng)、和諧家園兩部份組成，是集五星級(jí)酒店、5A級(jí)寫(xiě)字樓、高品質(zhì)住宅、購(gòu)物廣場(chǎng)于一體的超大型城市綜合體項(xiàng)目。其中“和諧廣場(chǎng)”由兩幢互為對(duì)稱的超高層雙子塔樓和一幢寫(xiě)字樓組成，通過(guò)底部裙房連接成一個(gè)整體。兩幢塔樓分別為B座塔樓和D座塔樓，地下3層，地上54層，塔樓頂部標(biāo)高211.75m，其中1～5層為裙房，裙房高25.8m，總建筑面積為388880.75m2。

1.此項(xiàng)目特點(diǎn)及施工難點(diǎn)

1.1工程特點(diǎn)

江東和諧世紀(jì)B、D座塔樓均為鋼框架-核心筒結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)防基本烈度為8度，總用鋼量約4萬(wàn)噸。核心筒部分為27.5×15.6m的鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，其墻體厚度由底部的1m逐漸減小到頂部的0.5m，內(nèi)埋H型、雙H型和十字型勁性柱共26根，勁性鋼骨截面類型為十字柱和H型鋼柱，十字柱最大截面為650×350×25×35，H型鋼柱最大截面為H650×350×25×35，材質(zhì)為Q345 GJB。外部為鋼框架結(jié)構(gòu)，塔樓平面尺寸為51.6×39.7m，B、D座塔樓四周分布著56根箱型柱，鋼柱最大截面為□1100×35，最小截面為□600×20，材質(zhì)均為Q345GJB，內(nèi)灌混凝土。地上部分通過(guò)H型鋼梁與內(nèi)部核心筒連接，H型鋼梁截面有H600×300×12×20、H450×450×16×30、H450×250×10×20、HN400×200×8×13等，材質(zhì)為Q345B。為了增強(qiáng)整體結(jié)構(gòu)的剛度，在第19、33和47層設(shè)置了伸臂桁架。核心筒、外框架和伸臂桁架共同構(gòu)成整體抗側(cè)力體系。

核心筒勁性鋼骨 地上外框箱型柱 地上外框主、次梁 伸臂桁架

1.2施工難點(diǎn)

1.2.1現(xiàn)場(chǎng)施工場(chǎng)地狹小

本工程地處市中心，塔樓臨近四周現(xiàn)有建筑物，現(xiàn)場(chǎng)施工區(qū)域狹小，現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件臨時(shí)吊裝場(chǎng)地狹小，現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有構(gòu)件堆放場(chǎng)地。

場(chǎng)地實(shí)際情況

1.2.2超高層建筑對(duì)工程測(cè)量控制要求高

在鋼結(jié)構(gòu)施工中，垂直度、軸線和標(biāo)高的偏差是衡量工程質(zhì)量的重要指標(biāo)，測(cè)量作為工程質(zhì)量的控制階段，是保證鋼結(jié)構(gòu)安裝質(zhì)量以及工程進(jìn)度的關(guān)鍵工序。本工程為超高層建筑，對(duì)精度的控制相對(duì)于普通的高層結(jié)構(gòu)要求更嚴(yán)，故無(wú)法利用常規(guī)的高層結(jié)構(gòu)測(cè)量手段來(lái)測(cè)量、定位，需要制訂專門的測(cè)量技術(shù)方案，實(shí)施難度大，技術(shù)要求高，過(guò)程復(fù)雜繁瑣。

整體效果圖

1.2.3不利環(huán)境下的焊接質(zhì)量控制

“四季如春，一雨成冬”，這是昆明地區(qū)氣候特征，反應(yīng)了當(dāng)?shù)氐臍夂蜃兓蝗唬瑴夭钭兓?，風(fēng)速大。本工程施工周期長(zhǎng)達(dá)2年，需經(jīng)歷一年四季各個(gè)不同季節(jié)的施工，特別是作為超高層結(jié)構(gòu)，高空風(fēng)力影響較大，如何確保在復(fù)雜的氣候條件下的鋼結(jié)構(gòu)焊接是保證工程順利實(shí)施的重要環(huán)節(jié)。

1.2.4垂直運(yùn)輸設(shè)備協(xié)調(diào)使用問(wèn)題對(duì)超高層混合結(jié)構(gòu)建筑施工影響較大

超高層建筑由于建筑高度較高，施工電梯、塔吊每次往返地面和作業(yè)層所花的時(shí)間也比較長(zhǎng)，如何合理利用垂直運(yùn)輸設(shè)備，滿足土建、鋼結(jié)構(gòu)、機(jī)電及其它各專業(yè)分包隊(duì)伍的使用需求，減少窩工現(xiàn)象，對(duì)垂直運(yùn)輸設(shè)備的規(guī)劃管理提出了非常高的要求。

1.2.5影響施工過(guò)程中鋼柱實(shí)際下料長(zhǎng)度的因素

混凝土和鋼材兩種材料彈性模量差別較大，隨著結(jié)構(gòu)的不斷增高，鋼—混凝土結(jié)構(gòu)核心筒混凝土與外框鋼柱壓縮、焊接收縮變形不斷增大，變形的絕對(duì)值差別也比較大，且混凝土材料還存在干縮變形，鋼柱有焊接收縮變形。如何協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)之間的變形差異，確保施工階段的結(jié)構(gòu)變形不至于影響結(jié)構(gòu)的安全和工程竣工后的使用功能是很嚴(yán)峻的問(wèn)題。

2.施工關(guān)鍵點(diǎn)控制措施

2.1場(chǎng)地狹小問(wèn)題的處理

業(yè)主規(guī)劃B、D塔樓的西北面作為電影城商業(yè)區(qū)的綠化用地，南面是C座，所以只有東面10米寬的通道作為鋼結(jié)構(gòu)臨時(shí)吊裝場(chǎng)地，因臨時(shí)吊裝場(chǎng)地狹小且業(yè)主要求與土建交替使用且不能囤積構(gòu)件，所以只能采用一邊卸車一邊吊裝方式。B、D塔西面 1/G～L軸構(gòu)件只能在東面吊裝，沒(méi)在內(nèi)爬塔的起吊范圍內(nèi)，所以需要通過(guò)外爬塔轉(zhuǎn)運(yùn)到內(nèi)爬塔起重范圍內(nèi)，再用內(nèi)爬塔將B、D塔1/G～L軸構(gòu)件吊裝到相應(yīng)位置。

鋼構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)堆放示意圖

2.2鋼柱吊裝

現(xiàn)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)安裝從平面分成核心筒內(nèi)勁性鋼骨及筒外鋼框架安裝兩個(gè)安裝階段，所以每座塔樓鋼構(gòu)件均由1臺(tái)TC7052外附式塔吊和1臺(tái)SCM-C7050B內(nèi)爬式塔吊完成吊裝作業(yè)。外附塔長(zhǎng)60m，位于B～C軸交16軸線上；核心筒內(nèi)布置一臺(tái)塔吊，位于1/G-H軸交16-17軸線處，外附式塔吊先安裝，內(nèi)爬塔借助外附式塔吊后安裝。

地上部分核心筒施工是影響整個(gè)工程進(jìn)度的關(guān)鍵，可以利用核心筒的鋼骨柱混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間來(lái)滿足外框鋼結(jié)構(gòu)的安裝，所以核心筒需要領(lǐng)先外框鋼結(jié)構(gòu)安裝層6-8個(gè)樓層。

整個(gè)工程框架柱采取分段吊裝，鋼柱分段位置在超過(guò)結(jié)構(gòu)層梁頂面1.3米的高度處，主樓外框鋼柱滿足吊重為3層一段，同時(shí)主樓外框架鋼結(jié)構(gòu)安裝時(shí)，每安裝一根鋼柱緊接著安裝該柱與其它柱、核心筒相連的鋼梁，以固定外框柱，樓面H型鋼梁等構(gòu)件均散件安裝。

B、D座塔吊定位圖

地下部分澆筑完成 核心筒安裝6-8層后 主體結(jié)構(gòu)施工完成

地上第1層外框架安裝

核心筒及外框架鋼柱安裝

2.3工程測(cè)量控制

根據(jù)本工程測(cè)量難度大、精度高的特點(diǎn)，結(jié)合該工程的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用“外控法”的總體測(cè)量思路，遵循“由整體到局部”的測(cè)量原則。具體測(cè)量思路如下：

第一步：根據(jù)昆明市一級(jí)控制點(diǎn)的坐標(biāo)和高程，對(duì)業(yè)主提供的基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測(cè)，驗(yàn)證其準(zhǔn)確性。

第二步：依據(jù)復(fù)測(cè)后的基準(zhǔn)點(diǎn)，利用”外控法” 在B、D座塔樓周圍各布置4個(gè)主控制點(diǎn)。

第三步：基于4個(gè)主控制點(diǎn)，利用導(dǎo)線往返觀測(cè)的方法，在首層外框架和核心筒之間布設(shè)一個(gè)矩形控制網(wǎng)。

第四步：利用激光鉛垂儀對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行垂直引測(cè)。

在澆筑各樓層時(shí)，必須在相應(yīng)的位置預(yù)留200mm×200mm與首層層面控制點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的小方孔。

控制點(diǎn)的點(diǎn)位接收示意圖

第五步：此項(xiàng)目安裝鋼柱時(shí)的具體測(cè)量控制。

鋼柱的定位控制主要從地面基礎(chǔ)軸線開(kāi)始，在每節(jié)鋼柱安裝時(shí)，始終以地面基礎(chǔ)軸線為控制基準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行安裝，絕對(duì)不能采取下節(jié)鋼柱來(lái)控制上節(jié)柱，避免累積誤差；在上節(jié)鋼柱安裝時(shí)，雖然不能完全借用下節(jié)柱的軸線，但要把下節(jié)柱的軸線偏差盡可能的改正過(guò)來(lái)，在安裝過(guò)程中，要反復(fù)定位調(diào)整，保證焊接后軸線的準(zhǔn)確性。當(dāng)鋼柱安裝就位且位移無(wú)誤后，在xy方向各安置一臺(tái)經(jīng)緯儀，若條件允許，儀器盡可能安置在定位軸線上進(jìn)行校正，同時(shí)土建綁扎鋼筋支模都會(huì)對(duì)鋼柱的垂直度產(chǎn)生影響，因此須全程進(jìn)行測(cè)控，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)采取有力措施進(jìn)行成品保護(hù)。

為了使每節(jié)柱子都能按設(shè)計(jì)標(biāo)高進(jìn)行安裝，可以把上柱和下柱臨時(shí)連接板螺栓孔徑由20毫米擴(kuò)大到22毫米，由于各柱子焊縫收縮量不一致，加工廠加工柱子時(shí)長(zhǎng)度的允許偏差雖然要求是毫米，但實(shí)際尺寸出入還是很大的，一節(jié)柱子安裝后柱頂標(biāo)高就產(chǎn)生很大變化，往往超過(guò)規(guī)范允許的±5毫米范圍內(nèi)，利用臨時(shí)連接板上孔徑的裕量，就能把每節(jié)柱子產(chǎn)生的標(biāo)高差，調(diào)整到±5毫米范圍內(nèi)，上柱和下柱就靠四面的臨時(shí)連接板支撐，其空隙在焊接時(shí)進(jìn)行處理。每安裝一節(jié)柱后，對(duì)柱頂進(jìn)行一次標(biāo)高實(shí)測(cè)，誤差超過(guò)偏差時(shí)，采用螺栓千斤頂進(jìn)行調(diào)整。

垂直度校正主要是依靠攬風(fēng)繩和手拉葫蘆，直至焊接完成后，把與核心筒外側(cè)四角鋼柱成90°的兩條控制線分別向核心筒內(nèi)側(cè)引出1200mm，在控制線上架設(shè)兩臺(tái)經(jīng)緯儀，照準(zhǔn)鋼柱的中軸線平移引出的控制線同時(shí)監(jiān)測(cè)，再將鋼柱的實(shí)測(cè)中軸線利用鋼尺返測(cè)至鋼柱上，與鋼柱自身中軸線相比較，直到兩個(gè)方向的軸線上下為同一垂直線。

鋼柱標(biāo)高及垂直度的測(cè)量原理圖

鋼柱標(biāo)高、垂直度及軸線校正實(shí)際操作

2.4焊接質(zhì)量控制

2.4.1本工程焊接特點(diǎn)

本工程為一類超高層結(jié)構(gòu)，鋼柱、鋼梁對(duì)接焊縫的質(zhì)量等級(jí)均為一級(jí)焊縫，并且經(jīng)歷冬季施工，同時(shí)外框柱材質(zhì)為Q345GJB，樓層鋼梁材質(zhì)為Q345B，故我們?cè)谶M(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)焊接時(shí)選用NB-500型半自動(dòng)保護(hù)焊機(jī)及有風(fēng)雨雪情況下設(shè)置專門的焊接防風(fēng)防雨棚、預(yù)熱和焊后保溫措施。

2.4.2焊接順序

以控制應(yīng)力、應(yīng)變?yōu)闇?zhǔn)則，詳細(xì)制定焊接順序，嚴(yán)禁將合攏焊口布置在桿件應(yīng)力集中的地方。就整個(gè)框架而言，柱、梁等剛性接頭的焊接施工，應(yīng)先從整個(gè)結(jié)構(gòu)的中間構(gòu)件上施焊，先形成框架后再向左、右擴(kuò)展焊接。

對(duì)于柱～柱的對(duì)接施焊，應(yīng)由兩名焊工同時(shí)從兩側(cè)不同方向?qū)ΨQ焊接，兩人先焊接其中一邊焊縫高度的40%，再進(jìn)行另一邊焊縫40%的焊接，之后再進(jìn)行焊接剩余60%的焊縫，最后結(jié)束整個(gè)對(duì)接焊縫的焊接。在焊接過(guò)程中需要注意層間溫度，防止層間溫度過(guò)高。當(dāng)焊縫過(guò)長(zhǎng)時(shí)，采用分段跳焊法，但要保證兩焊工同步，減少變形。在焊接最后一層時(shí)需一次焊完，不得分段焊接，同時(shí)在柱轉(zhuǎn)角處注意成型。

外圍箱型柱焊接順序

勁性H型鋼柱對(duì)接形式

（腹板對(duì)接焊縫順序?yàn)橄群腹?，背面清跟，再焊工2）。

對(duì)于柱～梁連接的焊接而言，先焊接梁的腹板與柱連接板，再焊接梁的翼板與梁的連接板。焊接梁的腹板時(shí)，兩人同時(shí)焊接，直至焊接完成；焊接梁的翼板時(shí)，若空間允許，兩人對(duì)稱焊接，保證焊接同步。否則按如下順序進(jìn)行焊接：先進(jìn)行上翼板焊縫30%的焊接，再進(jìn)行下翼板焊縫30%的焊接，之后結(jié)束上翼板的焊接，最后結(jié)束下翼板的焊接。

2.4.3現(xiàn)場(chǎng)焊接操作工藝

（1）預(yù)熱處理：

對(duì)較厚板件（大于25mm），在T型接頭、角接接頭和十字形接頭中應(yīng)采取防止層狀撕裂的措施。措施包括：焊前預(yù)熱，焊后緩慢冷卻，仔細(xì)清除焊絲及坡口的油銹、毛刺及水份等；預(yù)熱的加熱區(qū)域應(yīng)在焊接坡口兩側(cè)，寬度應(yīng)各為焊件施焊處厚度的15倍以上，且不小于100mm；預(yù)熱溫度宜在焊件反面測(cè)量，測(cè)溫點(diǎn)應(yīng)在離電弧經(jīng)過(guò)前的焊接點(diǎn)各方向不小于75mm處；當(dāng)用火焰加熱器預(yù)熱時(shí)正面測(cè)溫應(yīng)在加熱停止后進(jìn)行。

（2）焊后消氫處理：

消氫處理的加熱溫度應(yīng)為200℃～250℃，保溫時(shí)間應(yīng)依據(jù)工件板厚按每25mm板厚不小于0.5h，且總保溫時(shí)間不得小于1h，達(dá)到保溫時(shí)間后應(yīng)緩慢冷卻至常溫。

（3）減少收縮量措施：

在保證焊透的前提下采用小角度，窄間隙焊接坡口，以減少收縮量。提高構(gòu)件制作精度，構(gòu)件長(zhǎng)度按正偏差驗(yàn)收。采用小熱輸入量，小焊道，多道多層焊接方法以減少收縮量。

2.4.4低溫焊接措施

為保證焊縫不產(chǎn)生冷脆，負(fù)溫度下焊接用的焊絲，在滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度的要求下，優(yōu)先選用屈服強(qiáng)度較低、沖擊韌性好的低氫型焊絲。低溫氣候焊接施工前，應(yīng)先檢查焊接防護(hù)棚，上部允許稍透風(fēng)、但不滲漏雨水，兼具防一般小物體的打擊功能，中部寬松，但能抵抗強(qiáng)風(fēng)的侵?jǐn)_，不致使大股冷空氣透入，平臺(tái)底面防護(hù)采用阻燃材料遮蔽嚴(yán)實(shí)，防止勁風(fēng)從底部侵入。焊前加熱消除焊縫兩側(cè)母材與焊縫區(qū)的強(qiáng)烈溫差，最大限度地減緩鋼材在板厚方向由熱脹時(shí)壓應(yīng)力到冷縮時(shí)拉應(yīng)力的轉(zhuǎn)換過(guò)程，最大可能地促使焊縫接頭均勻脹縮，保證厚鋼板焊接質(zhì)量。

厚板焊接時(shí)，焊縫層間溫度應(yīng)始終控制在100～120℃之間，每個(gè)焊接接頭應(yīng)一次性焊完；施焊前，注意收集氣象預(yù)報(bào)資料，若惡劣氣候即將到來(lái)，而焊縫已開(kāi)焊，要搶在惡劣氣候來(lái)臨前，至少焊完板厚的1/3 方能停焊，且嚴(yán)格做好后熱處理，并進(jìn)行保溫處理。

環(huán)境溫度低于零度時(shí)，焊接完成后，在自檢外觀質(zhì)量符合要求后，立即實(shí)施后熱處理。使用兩把烤槍對(duì)焊縫區(qū)域進(jìn)行烘烤，使后熱溫度達(dá)到250℃，并持續(xù)保持該溫度120分鐘，這一過(guò)程可通過(guò)紅外測(cè)溫儀來(lái)測(cè)量控制，完成后熱處理后，在焊縫外面加蓋至少40～80mm 厚的保溫棉，使焊縫緩慢冷卻，達(dá)到常溫后，方可除去保溫措施。

鋼柱、鋼梁焊接時(shí)候的防風(fēng)防雨棚

低溫焊接焊后保溫措施

2.4.5無(wú)損檢測(cè)

在完成焊接24小時(shí)之后，對(duì)焊縫進(jìn)行探傷檢驗(yàn)，其檢驗(yàn)方法需按照《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》（JGJ81-2002）和《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級(jí)》（GB/T11345）規(guī)定進(jìn)行。

鋼柱、鋼梁焊縫超聲波無(wú)損檢測(cè)

2.5垂直運(yùn)輸設(shè)備協(xié)調(diào)使用

由總包單位牽頭，各個(gè)施工單位參加，制定一個(gè)合理的總體垂直運(yùn)輸設(shè)備使用計(jì)劃，每周開(kāi)會(huì)對(duì)本周各施工單位需使用垂直運(yùn)輸設(shè)備情況進(jìn)行匯報(bào)協(xié)調(diào)。每天溝通，對(duì)各施工單位第二天需使用垂直運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)行確認(rèn)，使每個(gè)施工單位錯(cuò)時(shí)使用，如：工人錯(cuò)時(shí)上下班，避開(kāi)垂直電梯的使用時(shí)間等等，達(dá)到設(shè)備使用、工人施工效率最大化。

2.6鋼柱實(shí)際下料長(zhǎng)度的調(diào)整

在施工前我們采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，模擬實(shí)際施工過(guò)程進(jìn)行驗(yàn)算，并依據(jù)計(jì)算結(jié)果確定變形協(xié)調(diào)措施，計(jì)算出每層鋼柱需要協(xié)調(diào)的壓縮、焊接收縮變形值，在深化設(shè)計(jì)中對(duì)變形值進(jìn)行考慮，同時(shí)在施工過(guò)程中，通過(guò)測(cè)量對(duì)變形值進(jìn)行偏差校核，并對(duì)鋼柱進(jìn)行調(diào)整。

3.結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)采取以上各項(xiàng)技術(shù)措施，本工程在第三方測(cè)量檢測(cè)單位的施工過(guò)程跟蹤監(jiān)測(cè)中，每節(jié)柱段長(zhǎng)度12m鋼柱垂直度全部在10mm之內(nèi)，滿足規(guī)范要求的H/1000的規(guī)定。鋼柱現(xiàn)場(chǎng)焊縫在第三方檢測(cè)中，合格率為100%，工程施工質(zhì)量良好。