大型钢结构建筑安装技术研究

□文/王华民 杨 涛

□杨 涛/天津开发区泰达国际咨询监理有限公司。

大型钢结构建筑安装技术研究

□文/王华民 杨 涛

大型钢结构建筑在施工过程中，因地脚螺栓预埋、钢结构主体安装、节点焊接等过程中出现的预埋偏差、安装累积偏差及焊接应力的不均，易造成最后几榀构件无法对接安装。文章介绍通过加强构件制作、运输、预埋管理及合理调整构件安装、焊接顺序，进而消减累积误差及减小应力变化，完成钢结构主体的安装任务。

钢结构；地脚螺栓；安装；焊接应力

我国以钢结构作为主体结构的项目较多，规模也越来越大，大型钢结构建筑已经从一般工业厂房发展到民用商业等领域。由于大型钢结构建筑在我国的发展历史不长，钢结构安装技术并非十分成熟，在大量工程实践过程中，广大工程技术人员遇到诸多技术难题，急待钢结构专业研究人员去解决；因此结合对大型的钢结构主体结构安装进行施工技术研究，有利于整个行业的良性发展，同时也对类似工程的实践具有一定的指导意义。

本文以泰达广场主体钢结构为主要研究对象，以地脚螺栓预埋及构件的安装顺序和焊接顺序为研究重点并提出相应的安装方案应用到现场施工中，总结出一套行之有效地安装技术方案，用以指导安装施工。

1 工程概况

泰达广场B区塔楼基地占地面积2.69万m2，总建筑面积21万m2，其中地上部分由4层裙房和28层塔楼组成，建筑面积约16.2万m2，塔楼标准层面积约为2500m2，标准层高4.2m。裙房层高5.1m，地下为2层，建筑面积约4.9万m2。

B区塔楼及裙房屋顶均设有屋顶花园，在15层设有避难层兼设备层。地下2层为混合框架-钢筋混凝土核心筒结构体系，地上为型钢混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构体系。外框架柱为型钢混凝土柱，外框架梁为钢梁，外框架与核心筒之间的楼面梁为钢梁，高度130m。

2 施工难点

1）构件制作是能否准确安装的前提。本工程框架梁渐变宽翼缘板设置，核心筒梁跨度大，板厚相对较薄，变形的控制难度大。

2）钢柱上有不对称分布的牛腿，构件运输过程中易造成钢柱整体变形，不能保证垂直度。

3）地脚螺栓出现一般的偏差，有些工地通常是将柱脚底板扩孔，这样对整个结构的安全性将产生影响。

4）安装过程中易出现累积误差，造成极大的安全隐患。

5）本工程设计节点均为刚性节点，焊缝等级为一级，焊接时随安装顺序进行焊接，因焊接产生温度应变，造成定向积累应力变形，使最后几榀构件无法对接安装。

3 解决方案

首先将图纸进行深化设计并制作成CAD数据输入至电脑，钢构件的制作采用全电脑控制下料并严格控制焊接质量。

钢构件制作完成后在厂内进行预拼装及预检，确认无误后进行发货。因牛腿不对称分布，容易造成柱身变形，在装车时应保证钢柱的平整性，在钢柱无牛腿一端及中间底部加设枕木后配车钢梁。

钢构件进场卸车吊点必须设置2道以上，不得将吊点设置在中间部位或一端，防止构件起落振动造成变形。钢构件堆放必须平整，必要时底部垫设枕木。

为确保钢结构安装的准确性，应从以下几个方面进行重点控制。

1）地脚螺栓预埋。螺栓预埋很容易偏移，造成地脚螺栓偏移的因素有：

（1）测量放线不精确，轴线控制桩设置不精确，造成预埋不准；

（2）没有拉设通线定位，从单一方向向另一方向测量，造成累积误差增大；

（3）柱主筋固定不牢固；

（4）螺栓固定模板不精确，螺栓相对位置误差大；

（5）混凝土浇筑时，人员或浇筑设备碰撞移位；

（6）混凝土浇筑时没有人员及时复测、调整。

预防螺栓预埋很容易偏移的措施有：

（1）测量放线时在轴线两端设置轴线控制桩并用同一把100m钢卷尺进行测量，不宜换尺；

（2）预埋时应从中间轴线向两侧进行，同时至少每预埋3～4个轴线复测一次，减少累积误差；

（3）制作螺栓模板，用以固定螺栓相对位置，同时将柱主筋固定牢固，将模板焊接到主筋上并弹上轴线，用以复测；

（4）浇筑混凝土时严禁触碰螺栓及主筋，混凝土浇筑完成后及时复测，有偏差及时进行处理；

（5）做好螺纹的保护工作；

（6）拆模后将定位轴线、基础轴线和标高弹至柱头，以便钢结构安装使用。

2）钢结构主体安装

（1）对建筑物的定位轴线、基础轴线和标高、地脚螺栓位置等进行检查并进行基础检测和办理交接验收。

（2）安装顺序。从中间轴线向两侧对称安装并每吊装2个轴线进行一次过程量测，发现偏差后，要及时找出原因并调校好；安装过程中如发现偏差过大，切不能强行校正或随意扩孔，应交由设计单位采取技术补救措施予以解决。

（3）为确保钢柱的整体不变形应做到：钢柱起吊时将吊点固定在柱顶部牛腿位置，保证欲起吊钢柱上部无任何构件，牛腿没有其他构件阻碍并缓慢起吊。

（4）安装时为了确保底标高一致，利用螺母、垫铁进行找平；利用水准仪将柱4个角部的螺母调至一个标高，待钢柱就位校正后将垫铁楔入，垫铁设置四处对称布置并再进行复测。

（5）钢柱就位成方后进行钢梁安装，安装成空间固定单元并保证梁的水平，同时拧紧螺栓（非终拧）。安装高强度的螺栓，螺栓应自由穿入孔内，不得强行敲打并不得气割扩孔。穿入方向宜一致并便于操作。高强度螺栓的安装应按一定顺序施拧，宜由螺栓群中央顺序向外拧紧并应当天终拧完毕。

（6）根据土建结构图纸后浇带的分布，每完成一个空间单元后立即进行验收，验收合格后即进行螺栓的终拧及节点的焊接。

（7）钢柱对接处的垂直度及轴线控制。将二节柱用对接耳板临时固定大致找正并用钢梁连接成方，利用电子经纬仪从一节柱底向上观测至二节柱。如有偏差即进行微调，调整完毕后在对接位置进行焊接，在垂直度调整时应充分利用倒链进行施工并将倒链拉至不变形的主体结构位置，直至焊接完成后方可拆除。

3）焊接应力应变控制

（1）焊接原则。先主结构后次结构，分段对称跳焊，应变适当，确保质量。将主要结构先行焊接形成稳定的框架体系，再焊接内部次要结构；分段对称跳焊是应力及变形释放的最好方式，在施工中要严格执行这一规则。

（2）焊接时一般应集中在早上及夜晚，因为此时温度较低，避免中午前后高温至钢构件产生温度应力，造成更大变形。

（3）在进行焊接前不得拆除倒链，防止焊接变形产生后，将主体结构拉偏移位。同时在焊接过程中要加强过程观测，对出现较大的变形应及时进行处理。

4 结语

大型钢结构建筑在国内工程建设领域中的推广应用尚只有在各大中城市的部分地区开始新兴，施工质量的控制仍在探讨中。通过对泰达广场主体钢结构施工中几个关键节点的质量控制，使该工程安装质量达到了国家施工验收规范标准。实践证明，认真做好基础工作，严格执行现有工艺标准、施工规范，结合施工经验，对制作、安装中每一道工序、每一环节进行严格的质量控制，精心组织，认真施工，大型钢结构主体结构施工质量问题的复杂性、可变性、多发性是可以克服的，工程质量也是完全可以得到保证的。

［1］罗浩东，王 玲，王保顺.浅谈轻钢结构在工业厂房中的应用[J].河南建材，2005，（3）：38.

［2］居荣初，陈音飞，邵雄飞.轻钢结构特点及其发展趋势[J].中国建筑金属结构，2002，（9）：15-19.

TU391

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1008-3197（2011）03-16-02

2011-04-26

王华民/男，1960年出生，工程师，天津市经济技术开发区建设工程中心，从事施工技术管理工作。

□杨 涛/天津开发区泰达国际咨询监理有限公司。