杜浩

（陜西建工機(jī)械施工集團(tuán)有限公司，西安 710032）

1 引言

鋼結(jié)構(gòu)形式在超高層建筑中使用廣泛，是超高層建筑的主流形式。特別是高度超過200m的建筑，一般都需要使用鋼結(jié)構(gòu)，利用其自身強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)，提高建筑使用安全性。因此，對超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)進(jìn)行研究具有現(xiàn)實(shí)意義，有利于推廣鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。

2 工程概況

某超高層寫字樓建筑集辦公、商業(yè)、住宅、餐飲娛樂等功能于一體，建筑總面積為 2.806×105m2，占地面積 3.53×104m2，主要由2棟42層的寫字樓和5層商業(yè)裙房組成。其中，建筑地上面積 2.226×105m2，地下面積 5.80×104m2，設(shè)置有 2層地下室結(jié)構(gòu)，主要用作停車庫和設(shè)備用房，人防六級。從該工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來看，主體鋼結(jié)構(gòu)包括2棟塔樓的鋼結(jié)構(gòu)部分以及裙房的鋼結(jié)構(gòu)部分。2棟塔樓具體為鋼框架支撐結(jié)構(gòu)，中間5層裙房主體為鋼框架結(jié)構(gòu)，部分裙房為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。在建筑6層以上，主要采用小鋼架桁架搭建樓板，并采用鋼結(jié)構(gòu)柱作為核心筒的支撐柱。裙房鋼結(jié)構(gòu)主要包括矩形鋼管混凝土柱和鋼梁，屬于鋼框架施工內(nèi)容。該工程鋼結(jié)構(gòu)整體示意如圖1所示。

3 超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)加工技術(shù)

3.1 鋼構(gòu)件加工基本流程

該工程由于建筑體量大，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件使用數(shù)量多，具體包括H型鋼構(gòu)件、箱型鋼構(gòu)件等，對鋼構(gòu)件加工質(zhì)量有嚴(yán)格要求。工程使用的鋼構(gòu)件均在工廠完成加工制作，其基本加工流程包括以下幾個環(huán)節(jié)：（1）技術(shù)準(zhǔn)備，根據(jù)設(shè)計(jì)圖繪制制造圖，開展工藝評定及試驗(yàn)工作，對工藝方案進(jìn)行優(yōu)選，準(zhǔn)備好工裝器具，并對生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試；（2）前期加工，包括原材料預(yù)處理、車間底漆、制管、彎曲成型、焊接坡口加工等；（3）桿件加工，包括胎架組裝、焊接變形控制、校形及檢驗(yàn)等；（4）節(jié)點(diǎn)整體組裝，利用胎架和機(jī)具完成組裝，進(jìn)行整體檢驗(yàn)；（5）涂裝，進(jìn)行二次處理和涂裝，最后將鋼構(gòu)件運(yùn)送到施工現(xiàn)場。

圖1 某超高層寫字樓建筑工程鋼結(jié)構(gòu)整體示意圖

3.2 H型鋼梁加工技術(shù)

在H型鋼梁加工過程中，鋼板加工前要進(jìn)行矯正和平整，在鋼板矯平機(jī)上進(jìn)行加工。進(jìn)行鋼板矯正的目的是消除鋼板的軋制應(yīng)力，而且可以增強(qiáng)其表面致密度。然后進(jìn)行放樣和排版，根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范，控制鋼梁翼腹板的焊接縫錯開200mm左右，翼緣焊縫與加勁板、腹板都應(yīng)相距200mm以上。在放樣時，零件的焊接加工應(yīng)預(yù)留一定收縮量。由于H型鋼為直條式構(gòu)件，在下料時可以采用NC直條切割機(jī)，并控制好切割余量。坡口加工可采用自動或板啟動切割方式，然后進(jìn)行邊緣打磨。完成H型鋼組立和焊接后，要對其進(jìn)行校正，控制每次矯平量在3mm以內(nèi)，經(jīng)多次矯正達(dá)到質(zhì)量要求[1]。

3.3 箱型結(jié)構(gòu)加工技術(shù)

箱型構(gòu)件包括箱型柱和箱型梁，均由2塊蓋板和2塊腹板組成，采用全熔透焊坡口形式，以滿足箱型構(gòu)件強(qiáng)度要求。在構(gòu)件內(nèi)部設(shè)置橫隔板、加勁板。在該工程中，箱型鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件采用Q345GJG和Q390GJC型鋼材，板厚小于44mm，按照高層鋼結(jié)構(gòu)鋼板標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收。在箱型鋼構(gòu)件焊接施工中，采用埋弧焊方式完成板件拼接，在內(nèi)部隔板和加勁板焊接過程中，采用CO2氣體保護(hù)焊接技術(shù)。下料前同樣需要對鋼板進(jìn)行矯平，并在下料后進(jìn)行二次矯平，嚴(yán)格控制構(gòu)件加工精度，確保局部平整度偏差在1mm以內(nèi)。

3.4 復(fù)雜節(jié)點(diǎn)加工技術(shù)

在復(fù)雜節(jié)點(diǎn)加工過程中容易出現(xiàn)焊接變形較大的問題，需要做好定位工作。可采用箱型梁作為胎架的組裝面，劃出安裝構(gòu)架線。在上立柱定位時，主要采用平臺中心線進(jìn)行定位，并控制好坡口間隙和垂直度。在下節(jié)點(diǎn)構(gòu)件定位時，主要根據(jù)箱型構(gòu)件端面企口線進(jìn)行定位，同樣需要控制坡口間隙和垂直度。最后利用經(jīng)緯儀和地樣線對牛腿組裝精度進(jìn)行檢測，盡可能提高鋼構(gòu)件加工技術(shù)質(zhì)量。

4 超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)安裝施工技術(shù)

4.1 預(yù)埋件安裝施工

在鋼結(jié)構(gòu)預(yù)埋件的安裝施工過程中，該工程預(yù)埋件的最大截面尺寸為1 100mm×1 100mm×50mm，質(zhì)量約為11t，是預(yù)埋錨栓、鋼板、矩形短柱組成的結(jié)構(gòu)[2]。在預(yù)埋件安裝施工中，需要控制好其標(biāo)高，利用塔樓完成現(xiàn)場裝卸及定位調(diào)整工作。為了確保預(yù)埋件安裝施工技術(shù)質(zhì)量，應(yīng)確保地腳錨栓埋設(shè)精度，在吊裝前檢查預(yù)埋錨栓軸線和標(biāo)高，并控制好錨栓伸出長度。對于出現(xiàn)彎曲變形的錨栓，應(yīng)及時矯正，修復(fù)受損螺牙。在標(biāo)高調(diào)整過程中，可采用墊塊組分2次完成標(biāo)高調(diào)整工作。如果錨栓水平偏差較大，一般是受混凝土澆筑和振搗施工的影響，可采用分層澆筑措施，防止因混凝土流動性導(dǎo)致錨栓出現(xiàn)偏移。

4.2 鋼柱安裝施工

上述工程的2棟塔樓結(jié)構(gòu)為全鋼結(jié)構(gòu)，鋼柱屬于焊接箱型截面結(jié)構(gòu)形式。在鋼柱安裝施工過程中，可采用塔吊設(shè)備分段完成吊裝，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況布置施工作業(yè)面，按照塔吊起重能力對鋼柱進(jìn)行分段，確保施工過程的安全性。在上述工程中，受現(xiàn)場條件的制約，鋼構(gòu)件運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場后不能在場內(nèi)卸貨，需要在臨街一側(cè)臨時?？?。按照卸貨點(diǎn)半徑為27m、塔吊起重為161kN（16.1t）進(jìn)行設(shè)計(jì)，需要對9根Z1鋼柱和1根Z3鋼柱進(jìn)行分段處理，其余鋼柱可按照全設(shè)計(jì)進(jìn)行吊裝。此外，在鋼柱吊裝施工中還要控制好吊點(diǎn)設(shè)置，可采用4個臨時耳板作為吊點(diǎn)，確保吊裝的平穩(wěn)性，防止鋼構(gòu)件出現(xiàn)變形。

4.3 鋼梁安裝施工

在鋼梁安裝施工中，其安裝數(shù)量遠(yuǎn)超過鋼柱數(shù)量，但鋼梁重量較輕，可以采用快速綁扎和提升方法，提高吊裝施工效率。鋼梁采用高強(qiáng)螺栓與焊接連接形式，在吊裝就位后，可采用普通螺栓進(jìn)行臨時固定，先完成腹板連接板的臨時連接，經(jīng)過校正后，再改用高強(qiáng)螺栓固定，保證其擰緊和焊接質(zhì)量。鋼梁平面施工可以按照從里向外的順序進(jìn)行對稱吊裝，立面則按照從下至上的順序進(jìn)行施工?？傮w安裝順序隨鋼柱進(jìn)行，在鋼柱安裝完畢后，連接柱間鋼梁，形成穩(wěn)定框架結(jié)構(gòu)。在鋼梁安裝施工過程中需要做好軸線和標(biāo)高校正工作，確?？蚣苷w安裝精度。同時應(yīng)注意檢查鋼梁和連接板貼合方向，及時處理出現(xiàn)偏差的螺栓孔，在處理過程中不能采用氣割擴(kuò)孔方法，而應(yīng)采用絞孔機(jī)進(jìn)行擴(kuò)孔。

4.4 核心筒安裝施工

在核心筒安裝施工中，該工程的核心筒結(jié)構(gòu)由9根焊接矩形鋼柱及桁架支撐體系、水平支持體系組成，采用塔吊分段和分片吊裝施工技術(shù)，按照先柱后梁的順序進(jìn)行施工。為確保內(nèi)外框架支撐體系的穩(wěn)定性，在核心筒主要鋼構(gòu)件安裝完成后，要及時進(jìn)行外框架鋼構(gòu)件安裝。在該工程中，核心筒鋼構(gòu)件安裝均在塔吊吊裝能力范圍內(nèi)，鋼柱分塊的最大質(zhì)量為17.4t，鋼桁架分塊的最大質(zhì)量為5.8t，采用的塔吊設(shè)備最大吊裝質(zhì)量為20t，可確保施工的順利進(jìn)行。在轉(zhuǎn)換桁架鋼構(gòu)件吊裝施工中，由于其分塊質(zhì)量小于塔吊最大吊裝質(zhì)量，可直接采用塔吊設(shè)備完成外框架轉(zhuǎn)換桁架鋼構(gòu)件吊裝施工，確保內(nèi)外結(jié)構(gòu)施工的同步性。

5 結(jié)語

綜上所述，超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)加工及安裝施工工作量大、技術(shù)難度高，通過把握好每個環(huán)節(jié)的重點(diǎn)施工技術(shù)，可以確保鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量，從而為超高層建筑使用安全性提供保障，促進(jìn)工程施工技術(shù)水平的整體提升。