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      有關鋼結構的超高層建筑施工技術
      發布時間:2014-08-09

      一工程概況某工程由地下3層地庫、1幢15層甲級辦公塔樓和3幢2~層商業裙房組成(圖1),總建筑面積約39454mz,其中地上,建筑最高69.15m。地下結構層高3.7m,地上一層、二層層高為5.2m、3.9m,標準層層高為4.1m。

        本工程主樓為勁性框架高層建筑,結構柱為十字鋼、箱型鋼勁性混凝土柱(地下結構,圖2)及混凝土方鋼管和圓鋼管柱(上部結構),梁為焊接工字型鋼梁,樓板采用自承式組合樓板。鋼結構重量約3000t,壓型鋼板面積1.7萬m ,栓釘約1O萬套。其中鋼管柱為~b900mmx20mm,框柱為700mm×7o0mm×30mm×和700mmx7OOmmx2Ommx2Omm,內灌C50混凝土。鋼柱與鋼梁連接采用栓、焊剛性連接,主框梁與次梁連接基本上均采用高強螺栓鉸接。

        工程特點及方案選擇.

        工程特點本工程為勁性框架結構,有大量的勁性鋼柱、鋼梁、壓型鋼板,且柱、梁尺寸較大。因此,鋼構件吊裝、施工質量保證措施、安裝精度控制調正等,是本工程鋼結構施工必須要注意的重要內容。

        施工設想.

        機械選擇綜合分析勁性鋼構件的分段長度、平面位置、單件重量、吊裝距離、塔吊參數等因素,從合理性及經濟性考慮,選擇配備一臺QTZ315塔吊。塔吊高度92m,首次扶墻高37m,臂長52.5m,最大起重量16t。QTZ315塔吊的不同工作幅度不同起重量及鋼柱、梁構件重,基本能滿足鋼構件2-3層一吊,個別較重構件或離塔吊較遠處為一層一吊。

        施工順序施工流程:鋼結構進場一鋼柱安裝一鋼梁安裝一形成一個穩定體系一鋼結構復測一高強螺栓置換一鋼結構調整一主體鋼結構安裝一鋼結構焊接一鋼結構復測一高強螺栓施工一鋼結構復測一壓型鋼板施工一下一批鋼結構施工。

        每層鋼結構安裝順序:鋼結構的平面吊裝由核心筒向周邊進行。

        鋼柱的安裝分段進行,六層以下根據塔吊起重量以及鋼柱所在位置,按1~3層一吊進行安裝,六層以上結構按照3層~吊進行施工。

        鋼梁安裝順序,鋼梁按照3層一吊進行吊裝,采用從上向下的順序進行安裝。

        施工技術方案.1勁性柱施工.

        準備工作柱身彈線:鋼柱吊裝前,須對鋼柱的定位軸線、基礎軸線和標高等進行檢查和驗收,并對鋼柱的編號、外形尺寸、鏈接板方位等進行全面復核,確認符合設計要求后,劃出鋼柱上下兩端的安裝中心線和柱下端標高線。輔助準備:鋼柱起吊前,將吊索具、操作平臺、爬梯、溜繩以及防墜器等固定在鋼柱上。

        首節柱吊裝鋼柱吊裝采用一點吊裝,上端連接板上的吊裝孔作為吊耳。

        起吊時鋼柱的根部必須墊實,在根部不離地的情況下,通過吊鉤的起升、變幅及吊臂的回轉,逐步將鋼柱扶直,停止晃動后繼續提升。首節鋼柱吊裝前,在所有螺栓孔上擰進1個螺母和1塊下墊板,調節螺母將下墊板頂標高調至柱底板底設計標高(圖4)。

        鋼柱吊裝就位后,先把鋼柱中心線與基礎中心線對準,然后將地 腳螺栓的螺母微微擰緊,最后下鉤解繩。通過微調螺母來調整鋼柱垂直度,當鋼柱垂直度偏差校正到零時,擰緊螺母,然后焊接螺母墊板。

        上節柱安裝首節柱以上的其余鋼柱基礎為已裝好鋼柱的柱頂,安裝前先檢查柱頂標高、軸線,柱距偏差應嚴格控制在+3ram范圍內。

        定位軸線的交點是柱基中心點,是鋼柱安裝的基準點。其余鋼柱按首節柱方式吊裝就位后,先調整標高,再調整扭轉,最后調整垂直度。鋼柱垂直度測量使用線墜和經緯儀,分別在相互垂直的兩個方向上進行控制。

        垂直度校正依靠柱底千斤頂調節節口間隙進行(圖5)。柱頂部依靠攬風繩葫蘆調整柱頂部,在保證單節柱垂直度不超標的前提下,盡可能將柱頂偏向鋼柱軸線,然后擰緊臨時接頭的大六角高強度螺栓,緊固力矩取1000N·m。

        鋼管柱施工管柱安裝應將下層杯口偏離網絡線的位置數據做分析后,確定管柱的偏移和傾斜數據,按此數據進行安裝。根據鋼管柱截面高度變化形式及鋼柱的分節長度,每3層澆筑一次,澆筑高度約為12.3m;炷敛捎昧⑹礁呶粧伮錈o振搗法,利用混凝土下落時產生的動能達到振實混凝十的目的。當澆搗至8.3m高度時,上端4m范圍采用振搗器內部振搗振實。一次拋落的混凝土量宜在0.7m,左右,用料斗裝填或設置澆筑漏斗,料斗的下口尺寸應比鋼管內徑小100~200mm,以便混凝土下落時,管內空氣能夠排出,F場利用1.2m3吊斗進行澆筑,并在擬澆筑混凝土的鋼柱頂部布置高500m,邊長lm的漏斗進行下料,漏斗下口邊長為160 180mm,進入鋼柱內的斗口高度約200ram。

        鋼梁施工鋼梁吊裝采取“兩點法”吊裝,實施“三梁一吊”。鋼梁安裝前,必須對鋼梁的位置,編號、外形尺寸、連接板的方位等等,進行全面復核,確認符合設計圖紙要求后方可施工。安裝時按照由上至下的順序,先裝上層梁、后裝中層梁、再裝下層梁。在吊裝與柱牛腿連接的梁時,不能對柱有較大的碰撞,微動撬棍使梁螺栓孔、柱牛腿螺栓孔與連接板螺栓孔對正。若螺栓孔錯位較大,則復測梁、牛腿、連接板尺寸及柱安裝軸線,針對不同情況進行分析處理,嚴禁強行安裝。由于梁與柱牛腿通過兩塊連接板連接,吊裝就位后其上表面往往比牛腿低,因此在牛腿上安置1臺千斤頂,其頂部頂在梁端,微升千斤頂使梁上表面與牛腿平齊。安裝前必須對柱子連接件與混凝土核心筒壁上的埋件以及鋼粱進行預檢。鋼梁安裝到位后,先用與螺孔同直徑的沖釘作定位,然后用與永久螺栓同直徑的普通螺栓作臨時固定,普通螺栓的數量不少于節點總螺栓數的1/3,且不少于二只。臨時固定按上述要求完成后,方可拆除吊梁索具。

        壓型鋼板施工主樓樓板采用壓型鋼板一混凝土組合樓板。非辦公區采用閉壓型鋼板上澆混凝土形式,樓板厚150mm;辦公區采用小焊釘將壓型鋼板焊于鋼梁上,上澆混凝土,樓板厚130ram。壓型鋼板為鍍鋅鋼板雙面鍍鋅量不少于275g/m,最小屈服強度不小于300MPa,最小板厚0.75mm。鋪板前,先測出支承壓型鋼板梁的頂部標高;并對鋪板區沿搭接方向在鋼梁上翼緣彈出梁的中心線,以確定板的縱向鋪放位置,主梁上翼緣中心線是作為鋪放壓型鋼板位置的控制線。鋪放完壓型鋼板后,再將各梁的中心錢,返彈到壓型鋼板上,同時彈出各梁上翼緣邊線,這樣才能更清楚了解板的搭接位置和長度,從而保證栓釘焊接位置的正確。

        質量保證措施.1高強度螺栓施工本工程使用的高強度螺栓均為10.9級扭剪型,規格有和M24,總數量約10萬套。高強度螺栓安裝前,對運抵施工現場的構件磨擦面進行100%檢查。構件吊裝前進行高強度螺栓連接副配套,在所吊裝的構件節點部位掛上帆布口袋,將該節點處所需高強度螺栓連接副按件數、規格放入布袋中隨構件吊裝至安裝部位。構件就位后,用沖子穿入節點的螺栓孔,錘擊沖子以使各螺孔對正,沖子數量一般每節點2只。待螺孔對正后,從布袋巾取出高強度螺栓,自由穿入螺孔,用梅花扳手將其擰緊。安裝高強度螺栓時嚴禁強行穿入,對于個別不能穿入的采用電動絞刀或圓銼刀擴孔,擴孔后的孔徑不得超過1.2d。

        高強度螺栓安裝后,立即進行初擰。為了提高勞動效率,初擰采用電動扳手進行,初擰扭矩值應為終擰值的60~70%。初擰結束半小時后,宜進行終擰,不得拖延到12h以上。終擰采用專用電動扳手,其終擰過程:先將扳手內套筒套入梅花頭上,輕壓扳手,再將外套筒套在螺母上:晃動扳手,確認內、外套筒是否均已套好,且調整套筒使其與連接板面垂直;按下扳手開關,外套筒旋轉,直至切口擰斷;扳手開關關閉,將外套筒從螺母上卸下;啟動頂桿開關,將內套筒中已擰掉的梅花頭頂出。梅花頭必須收集在專用容器內,禁止隨便丟棄,以免高空墜落傷人。無論是初擰還是終擰都應按一定順序施擰,其順序:同一節柱,上層梁一下層梁一中層梁;同一層梁,主梁一次梁;同一節點,從中間向四周擴散。

        焊接施工現場焊接主要是柱一柱、柱一梁、梁拼接、支撐、鋼樓梯及隅撐焊接,構件材質主要為Q345C。柱一柱接頭為I級焊縫,100%超聲波探傷;其余熔透焊縫為Ⅱ級焊縫,20%超聲波探傷抽查。焊接順序:為減少局部和整體焊接變形,將焊接殘余應力降低到最小限度,必須制定并實施合理的焊接順序。焊接順序遵循總原則:在平面上,從中心框架向四周擴散焊接;先焊收縮量大的焊 縫,再焊收縮量小的焊縫;嚴格對稱焊接;同一根梁、支撐先焊一端,待其冷卻后再焊另一端。一個流水段內的焊接順序:上層梁一柱、梁拼接及支撐一下層梁一柱、梁拼接及支撐一中間粱一柱、梁拼接及支撐一柱一柱節點。單層作業面焊接順序為:梁~柱、梁拼焊一支撐一隅撐。

        鋼柱焊接鋼結構安裝焊接關鍵是柱一柱節點的焊接。箱型,圓管柱一柱焊接工藝:在上下柱無耳板側,由兩名焊工在兩側對稱等速焊至板厚1/3,切去耳板;在切去耳板側由兩名焊工在兩側焊至板厚3;1名焊工在一面焊完~層后,立即轉過9O。接著焊另一面;而另一面焊工在對稱側,以相同的方式保持對稱同步焊接,直至焊接完畢;兩層問焊道接頭相互錯開,兩名焊工焊接的焊道接頭每層也要錯開。在焊縫外觀檢查合格且焊接完成24h后進行超聲波檢測。

        梁、支撐焊接梁焊接:先焊下翼板焊縫再焊上翼板焊縫,上下翼板的焊接方向相反。支撐焊接:先焊一側焊縫,焊完之后再另一側焊縫。焊接前清理坡口及兩側的油污、銹等雜質,點固引、滅弧板和墊板,然后按照焊接工藝卡的參數進行施焊。焊縫厚度達到母材厚度/2以上時,方可短暫停息。施焊過程中,每一焊層都要進行清渣及層問檢查,發現缺陷及時處理后方可繼續施焊。焊后清理焊接飛濺,自檢合格后在焊縫的左上角打上焊工鋼印。

        鋼結構安裝校正.

        影響安裝精度的因素安裝誤差。主要由安裝過程中碰撞及鋼柱本身幾何尺寸偏差引起,也包括校正過程中測量人員操作誤差,須通過加強施工管理進行保證。

        焊接變形。鋼梁施焊后,焊縫橫向收縮變形對鋼柱垂直度影響很大,由于本工程焊縫較厚,所以累計誤差的影響比較大。

        日照溫差。日照溫差引起的偏差與柱子的細長比、溫度差成正比。一年四季的溫度變化會使鋼結構產生較大的變形,尤其是夏季,在太陽光照射下,向陽面的膨脹量較大,故鋼柱便向背向陽光的一面傾斜。

        纜風繩松緊不當。嚴禁利用攬風繩強行改變柱子垂偏值。

        校正流程平面控制網測設,豎向投測一確定螺栓偏差,確定柱頂偏差一高程基準點確定,豎向傳遞鋼柱幾何尺寸檢測一柱頂抄平,并與下節鋼柱綜合比較一鋼柱就位一初擰時初校一終擰前復校一施焊過程中跟蹤監測一焊接后垂直度測量。當一片區域的鋼柱、梁和斜撐安裝完談建筑工程施工投標報價技巧畢后,對此區域鋼柱進行整體測量校正;對于局部尺寸偏差,用千斤頂或倒鏈頂緊合攏或松開來調校;對于整體偏差,可用鋼絲繩+倒鏈調校。當高強螺栓緊固(初擰)完成后,對區域內的鋼柱再進行一次整體觀測,并做好記錄,根據記錄的偏差值大小及偏差方向,決定對焊前偏差是否還需要進行局部尺寸調整以及確定焊接順序、焊接方向、焊接收縮的傾斜預留量,然后交付焊接班組進行施焊。當焊接完成后,對該片區域的鋼柱、鋼梁再次復測,并做好記錄,作為資料保存.

        標高控制鋼柱安裝前,對每根鋼柱的基礎進行測量,按照每根鋼柱的設計標高進行復核,利用連接板和焊縫縫隙對制作誤差進行適當調整,保證鋼柱標高的準確。柱標高的控制主要方法為事前檢查:①對己裝柱頂標高的檢查;② 對將吊裝柱構件的總長復檢,在吊裝到位前對相談編制建筑工程投標階段的施工組織設計對偏差值作處理,短則墊板,長則處理襯板的尺寸。

        垂直度控制鋼柱安裝時采用兩臺經緯儀從柱的縱橫兩個軸向同時觀測,然后比較該中心點的投影點與柱底處該點所對應柱側面中心點的差值,即為鋼柱此方向垂直度的偏差值。鋼柱校正一般分四步進行:初校后初擰;終擰前復校;焊接過程中跟蹤監測;焊接后的最終結果測量。初擰前可先用長水平尺粗略控制垂直度,待形成框架后進行精確校正。此時要考慮偏差預留,焊接后應進行復測,并與終擰時的測量成果相比較,以此作為上節鋼柱校正的依據。柱底依靠千斤頂進行調整,柱頂部依靠攬風繩葫蘆調整柱頂部,無誤后固定柱腳,并牢固栓緊攬風繩。

        旋轉控制要及時掌握已安裝的柱旋轉狀況,并及時通知制作部門調整,同時復檢送到現場構件的相對旋轉狀況,避免二者累積,同時,安裝對接處錯邊不大于3turn,柱在吊入前對柱接頂部位進行四邊的限位點焊,提高安裝速度和精度。

        結語綜上所述,通過對工程特點的分析,合理組織,優選方案,同時輔以對鋼結構施工技術的綜合運用,切實保證了工程的施工質量,贏得了業主、監理、設計各方的一致好評,也為類似全鋼結構工程施工提供了經驗。



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