高层建筑钢结构安装与测量控制技术初探

2013-02-20□□

建材技术与应用 2013年2期

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(雅致股份，广东深圳 518057)

引言

在高层建筑中钢结构被广泛应用，这得益于钢结构自身的诸多优点，例如较轻的自重、结构构件截面小、较大的有效空间、良好的抗震性能以及施工速度快、工期短等。除了钢结构的造价成本高之外，其综合效益要优于钢筋混凝土结构，特别是在超高层建筑中其优势更为突出。

1 钢结构安装控制要点

1.1 钢材、焊材及相关设备的选用

在材料的选择上有很多需要注意的地方。首先是入场的钢材要有质量证书，包括成品、半成品也要附上合格证明，并按照标号有序地进行存放。钢材表面出现锈蚀、麻点、划痕的面积不得大于钢材厚度的负偏差值的一半，端口处不能出现分层缺陷。焊材必须要有相关质量证明书和出厂合格证。其型号按设计要求选用，施焊前焊条必须经过烘焙。严禁使用药皮脱落、焊芯生锈的焊条。电焊机是钢结构安装现场必不可少的设备，用于现场施工的焊接设备必须要经过标定。钢结构的安装一般采用起重机进行吊装，吊装设备在进场前必须经过安全检测。

1.2 螺栓的选定

钢结构构件的常用连接方式是螺栓连接。螺栓连接的关键是螺栓的选取。首先选用的螺栓要有生产合格证书。对于高强度螺栓连接的摩擦面要进行抗滑移系数试验。试验所选的试件要与入场的钢材一样的材质、同批次制作并在相同的环境中存放，以保证试验的可靠性。

1.3 焊接技术与焊缝质量的控制

在钢结构建筑中，各个构件的连接一般采用焊接连接，并根据钢结构的型材类型来确定焊条的种类。一般Q235、Q345钢材使用较为广泛，施工前必须选用与母材相匹配的焊条进行施焊。进行操作的焊工要取得相应项目考试的合格证书方可上岗。施焊前，焊工应进行焊前准备，包括检查焊接组件和施焊处的情况，检查符合要求后方可施焊。施工场地温度接近0 ℃时应进行预热，并控制在100～150 ℃，预热区应在施焊区坡口两侧100mm以内。在进行多层焊接时应该连续施焊，并及时清除残留的焊渣或不合格的部分，以确保焊接的质量。若出现裂纹，焊工要及时与技术人员沟通并查清原因，制定出修补方案。

在焊接后难免会出现质量缺陷，这时对焊缝的质量检查就尤为重要。钢结构焊缝质量检查分为三级，其中第三级只要求对外观进行肉眼检查，即检查焊缝实际尺寸是否符合设计要求和有无明显的裂纹。对于重要的结构或是对接焊缝，必须进行一级或二级质量检查。在外观检查的基础上，再做无损检测，其中二级检查要求采用超声波检测每条焊缝的20%长度，一级检查要求采用超声波检查每条焊缝的全部长度，以便检查出焊缝内部的缺陷。

1.4 钢构件的安装控制

钢柱在安装之前要对结构的基础进行检查验收。验收合格后对基础表面进行处理并放置垫铁，垫铁的面积要根据立柱的设计荷载来计算。在垫铁与柱底板焊接后，开始钢结构组件的吊装。

钢柱是建筑物中的主受力构件，其加工、安装过程尤为重要。在相关的规范中，要求钢柱的制作过程要考虑施工过程中可能出现的影响因素，例如钢构件的下料长度要考虑焊接时焊缝的收缩、钢柱在荷载下的收缩变形等因素。

2 平面控制网的建立与传递

根据土建提供的轴线控制点或是将当地勘测部门提供的坐标点引测到施工工地内形成一个小型平面控制网。

通过观测平面控制网点来确定每一根钢柱的轴线位置。一般做法是利用激光经纬仪和激光靶进行，并对测量后的角度和距离进行检测，检测的内容必须满足规范的要求。在距离上可以通过直尺进行丈量，要求各个测点误差≯2mm，与理论上的测量值误差在4mm内。在角度方面，实测值与理论值的差值要在规范要求之内，同时满足GB50026—2007《工程测量规范》的相关规定。

3 钢结构安装检测控制要点

3.1 地脚螺栓的预埋定位测量

(1)地脚螺栓有两种预埋方法，一种是直接浇筑，另一种是先预留坑位后再浇筑。直接浇筑需要施工测量人员先布置好方格网，然后再将中心轴线引测到四周的适当高度上。按这种方法施工结构整体性较好，但是地脚螺栓在混凝土浇筑后容易发生位移。后一种方法需要待地板浇筑完成后再引测轴线到各个预留的坑位。虽然较前一种方法有较高的定位精度，但是二次施工需要对预留坑位进行补强处理。

(2)利用设立好的基准点进行相关的检测，符合要求后开始放线。用水准仪在剪力墙上标出标高并划下标高线，然后再将标高引到预埋构件的设计位置上，这样预埋件的位置就已初步确定，要求至少由两个标高点进行引测。并根据要求做出适当的预留，以应对施工过程中由于土建支模、混凝土浇筑等作业带来的偏差。

对于预埋构件在测量时出现的误差应以前期的预防为主，在施工前做好相关的预防措施，以避免后期误差的出现。对于不可避免的误差，在工程上一般通过优化结构来弥补不足。

3.2 钢柱的定位与焊接检测

通过对钢柱几何中心的标定来控制该节钢柱的垂直度。一般在吊装之前需要完成对钢柱轴线的准确定位，吊装之后根据之前得到的中心来完成后续工作。根据GB50205—2001《钢结构工程施工质量验收规范》的规定，同一根梁两端的误差不能超过梁长的1‰，且控制在10mm以内。但在实际施工中存在着诸多的误差来源，例如构件的制造误差、运输过程中的形变、焊接后收缩等，为了防止出现上述现象，在吊装之前需要技术人员运用水准仪对各节钢柱的柱顶标高进行测量并与设计标高进行比较，若不符合要求则需要在构件安装时进行微调。有误差时需在下一节柱的工厂制作时进行尺寸调整。经过初次校对后方可开始吊装钢柱，在吊装过程中尽量使钢柱垂直向下，在达到垂直度要求后开始焊接。焊接时会产生收缩现象，这时需要采用经纬仪进行跟踪测量，以确保焊接过程中产生的变化可控并且在规范允许的范围内，并依据测量数据指导焊接工作。

在钢柱焊接开始前要做好准备工作。首先将每一节钢柱吊装就位，经过初次校核后应满足单节垂直度的要求，然后方能开始焊接工作。随着工作的进行，利用经纬仪进行实时跟踪测量，用以监测在焊接过程中钢柱垂直度的变化情况，并以此为依据指导焊接施工。

3.3 框架梁的安装

框架梁在高层建筑中应用非常广泛，一般采用H型钢，与钢柱通过螺栓连接。框架梁安装的控制要点在于其在安装过程中能否精确就位。为了达到这个目标，要求框架梁与钢柱的连接节点区域具有较高的延展性并且位置精确，这样才能达到安全可靠的要求。在框架梁的生产中要设置好连接件，其上下翼缘与钢柱的连接采用剖口熔透焊缝，腹板采用贴角焊缝。生产构件时既要符合设计的要求，又要有符合现场实际的考虑，这样才能生产出符合要求的构件。

4 钢结构安装施工管理措施

为了有条不紊地进行钢结构安装，保证工程质量以及施工速度，要做好安装时的施工安排，在施工管理上采取一些有效的措施。首先是合理有序地安排各个工序，做到施工过程紧张有序，科学地组织各个工种之间的配合，充分利用有限的劳动资源。保证工程结构安装中整体与局部的稳定和对称，具有足够的刚度和强度。施工过程中出现误差的地方要及时采取弥补措施进行纠正，以确保工程的安装质量。

为此，现场安装时采取的顺序是由里到外，一般从中央向四周扩展，这样有利于消除安装过程中的误差积累。对称结构的施工遵循在对称位置进行施焊安装。