技术创新

高层建筑钢结构安装施工技术

日期：2017-2-15 9:29:28　来源：本站原创　浏览数：
　

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0.引言
    我国经历了从节约用钢、限制用钢、鼓励用钢到大力发展钢结构的几个阶段。从近年诸多鼓励性政策文件及2016年政府工作报告中提出的“积极推广绿色建筑和建材，大力发展钢结构和装配式建筑，加快标准化建设，提高建筑技术水平和工程质量。”可以看出，现在正处于大力发展钢结构的时期。随着经济的快速发展，城镇化建设日益加快，许多“高、大、新、尖”的现代化建筑如雨后春笋，而钢结构因其自重轻、施工周期短、抗震能力强、可回收循环利用、绿色环保、施工更安全等优势和特点被广泛应用于高层、超高层建筑中。与发达国家相比，我国的高层、超高层建筑起步较晚但发展迅速，近年来已在高层建筑钢结构安装技术方面取得了可喜的成果，积累了大量的成功经验。
    1.工程实例
    1.1 上海环球金融中心
    上海环球金融中心建筑面积约45万m2，其中地上约38万m2，地下约7万m2，该建筑地上101层，高度为492m，钢结构量6.7万t。
    该工程具有结构形式复杂多样、高空安装施工难度大、测量控制要求高、钢结构安装以及现场焊接工作量大等诸多特点和难点，极大考验设计人员和施工人员专业技术水平。在施工方面，除通常的钢结构施工安装技术外，主要采取的还有：
    （1）空间三维测量定位技术：即采用全站仪，实现单机、远程、高精度放样和观测。
    （2）高空对接技术：用它解决了工程顶部钢架构件较长，平面外稳定性差的问题。
    （3）吊装计算机仿真技术：通过计算机建立吊装模型，通过计算分析不利工况，指定措施，减少问题出现的可能性。
    1.2 科威特中央银行
    科威特中央银行建筑面积16万m2，高2 4 0 m ，为钢结构与混凝土混合结构，地下3层地上40层，实际用钢量约10000t。项目主体结构由混凝土核心筒、剪力墙与钢管斜肋柱和楼面钢梁组成。在钢结构安装方面值得借鉴的技术主要有：
    （1）主结构吊装方案：采用两台履带吊，外圈800t吊机吊装86个主桁架安装单元和48个桁架柱安装单元，内圈600t吊机吊装96个主桁架安装单元。
    （2）次结构吊装方案：次结构全面分布在建筑的外圈、内圈、顶面和肩部。顶面及肩部次结构的吊装，每个施工区域选用1台CC2000型300t履带吊和1台SC1500型150t履带吊进行，其中300t履带吊布在外环，负责肩部次结构、外圈及部分中圈顶面次结构的安装，150t履带吊布置在内环，负责内圈及部分中间顶面次结构的安装。
    （3）钢结构支撑塔架卸载技术：通过计算机仿真模拟技术、结构安全监测技术、计算机同步控制技术，该工程最终实现了卸载设计理论值与实时键控制相吻合，卸载相当成功。
    2.钢结构安装施工技术要点
    2.1 做好构件进场等施工准备为保障安装施工顺利进行，必须做好以下准备工作：
    （1）根据项目特点做好施工组织设计的编制。
    （2）保证钢柱安装基础的准确。为确保钢柱基础位置准确，可以选择钢板作为固定架，将地脚螺栓安置在固定架上，再浇筑混凝土。为满足基础顶面标高符合要求，一次浇筑法或二次浇筑法都有显著效果，可根据实际情况选择。
    （3）保证构件合格与堆放有序。根据众多工程案例，在吊装前需对钢构件的外形和几何尺寸等进行检验，若发现偏差，在吊装之前予以消除，这样既有利于保证质量也有利于保证期。同时构件应保证堆放有序，根据吊装需要周密安排构件进场，按吊装顺序和堆场规划特点安排构件进场并有序排列，既要保证验收工作的正常进行，也要为吊装创造良好条件。
    2.2 起重设备的选择与布置
    塔吊等起重设备是高层建筑钢结构安装施工的核心设备，其选择与布置关系到构件安装、构件平面布置等问题。起重设备的选择与布置应根据建筑物的布置、跨度、钢结构构件的重量以及现场施工条件等因素综合考虑，同时还要考虑装拆的安全、方便和可靠。在高层建筑钢结构的安装中，往往采取多台起重机同时作业，而起重机的数量则需根据工程量、工期以及起重机台班产量等因素确定，在保障工期和顺利吊装的前提下，确定合理的数量。
    2.3 钢结构吊装
    吊装是钢结构施工的关键重点工序，直接关系到整个工程的质量和进展，而吊装顺序则关系到吊装的质量和是否顺利。确定吊装顺序的原则是在确保工程安全、承载稳定的前提下，尽快形成稳定的结构体系。对于楼层桁架需按照先核心区后悬挑区的顺序，从下至上开始吊装，首先吊装以核心筒为承载力的主桁架，再吊装核心筒与独立钢柱之间的主桁架，采取这种吊装顺序的目的在于让主桁架与核心筒以及钢柱之间尽快形成稳定的空间框架体系，接着吊装次桁架和连接梁，以对局部整体区域进行稳定，最后向外延伸吊装其他桁架。在高层钢结构施工中，往往采取“区域吊装”法，通过多个吊装设备的相互配合进行吊装作业，以保证吊装的质量和进度。
    2.4 测量
    在高层建筑的钢结构施工中，需要通过测量来进行平面控制和高层控制，其中垂直度、轴线和标高的偏差是衡量工程质量的重要指标，测量是保证这些指标的重要手段。从钢结构施工流程可以看出，各工序间既相互联系又相互制约，选择何种测量控制方法直接影响到工程的进度与质量。目前钢结构测量常用的技术手段有以下几种：
    （1）用激光铅直仪实现标高及轴线基准点的转移，也可用经纬仪进行轴线放测和检查控制。
    （2）用全站仪测量钢柱顶部坐标值，并计算、校核钢柱垂直偏差。部分专业测量软件与PC的结合能够使测量数据以图形和数字的形式出现，更能实时反映偏差，保证测量准确性。
    （3）用GPS技术对建筑层实行全天候动态观测，包括复测轴线基准控制点点位精度，测量楼层的摆动幅度、气温、风力对大楼的影响。
    2.5 焊接
    焊接作为钢结构施工的重要工序，其工序的选择与施焊水平对工程的“安全、优质、高速”的完成影响重大。焊接工艺重点要控制摩擦面保护和螺栓的紧固安装，此外钢管柱与钢管柱之间的焊接质量也应该严格要求和控制。焊接顺序，平面上应从中部对称的向四周扩展，竖向可采取有利于工序调、方便施工、保证焊接质量的顺序。
    2.6 安全
    安全施工是钢结构施工中的重要环节，高层钢结构施工的特点是高空、悬空作业点多。高层建筑钢结构安装主要的安全措施有：
    （1）防止起重机倾翻，常用的措施有：保障起重机行驶道路平整坚实，避免超载吊装、禁止斜吊、禁止气象条件不佳情况吊装等。
    （2）防止高空落物伤人，常见措施有：搭设牢固的安全网（如采用双层安全网等），严格监督操作人员佩戴安全帽情况、严禁高空作业人员随意向下丢掷、地面操作人员避免停留、定时检查构件连接质量等。
结语
高层建筑钢结构的施工安装虽然工程量大、结构复杂、施工难度大、质量要求高，但只要通过科学分析与合理组织，认真把握好钢结构安装施工的技术要点，就一定会取得成功。