钢结构工程施工浅析——苏州工业园区市场大厦为例
2013-02-24王志福
王志福
（中冶天工上海十三冶建设有限公司 ，上海 201900）
1.工程简介
苏州工业园区市场大厦总建筑面积约25092平方米，大厦高27.2m，本工程中的钢结构工程是梁柱平台的框架结构体系，属于多层建筑。局部四层，最大跨度21米，次梁最大跨度18米，弧形件较多，在多层建筑中也属少见。钢结构框架由柱子系统、平台梁系统、梯子系统、楼承板和屋面系统构成。其中柱子从地下室底板一直支撑到屋面，柱子类型有钢管柱、箱型柱（BOX）、H型柱三种类型，梁有工字型实腹梁和弧形箱型梁两种。屋面檩条采用高频焊接H型钢。
2 工程特点
2.1 结构形式复杂
该工程由荷兰DHV公司设计，结构形式设计复杂。其框架柱为圆管柱及方形柱；屋面为倾斜屋面，局部设置有圆弧形箱型梁，其跨度达24米。制作、安装精度要求高。
2.2 工期紧任务重
大约2700吨钢构总工期仅为99个工作日；钢结构制作、安装工期特别短，构件储备量大，组织性强。
2.3 多专业交叉作业
在安装钢结构框架过程中，立柱标高±0.000以下需外包混凝土，同时每安装完一层平台将交付下道工序铺设楼承板，而且D列和1线、8线当二层平台形成整体框架之后土建即施工侧墙；设计要求钢柱内还需浇灌混凝土。在施工中玻璃幕墙、模结构、土建、机电管、屋面铝板敷设等多专业交叉施工的局面，势必给钢结构安装增加了难度，必须精心组织，合理配置资源。
表1
2.4 超大构件施工难度大
原设计屋面大梁为工字型实腹梁，断面为1800x450x25x35,长24095mm。重量为12.320吨，为了满足玻璃幕墙要求该梁改为箱型梁，重量增加至35.163吨。因此从制作、运输和安装等方面原方案均无法满足施工要求，必须重新制定方案、合理配置资源。
3 工程重点、难点及解决措施
3.1 制作
3.1.1 箱形柱制作过程中的尺寸检查（见表 1）
3.1.2 厚板焊接。
难点分析：最厚板为45mm；预热与焊后热处理的温度控制。
对策：合适的焊接工艺；高等级焊工；电脑温控；针对性强的焊接工艺评定。
3.1.3 焊接残余应力
焊接难点：焊接后焊缝周围残余应力。
对策：焊接顺序合理，先焊自由度大的零件；热处理消除厚板的残余应力；采用气保焊，其线能量较小。
3.2 拼装
3.2.1 拼装胎架的设计
3.2.2 重点：胎架的承载力。
3.2.3 解决方法：精确的设计计算。
3.3 质量控制
3.3.1 材料的质量控制。
难点分析：不均质等因素会明显影响材料质量。
图1
对策：扩大材料理化检验的范围与内容，追加Z向性能检测。
3.3.2 中厚板的切割质量。
难点分析：对45mm钢板进行切割，很难保证有高质量的切割面。
对策：切割前对材料进行预热；合适的割嘴、气压；机械化切割设备
3.4 运输
3.4.1 难点分析：二次倒运
3.4.2 解决措施
3.4.2.1 构件运到施工现场，堆放在固定的构件堆场，由专人维护和管理。
3.4.2.2 构件的卸车和装车均由专人监督和指挥。
3.4.2.3 考虑到现场的条件，选用1台50t履带吊、一辆30t拖车进行卸车、装车和运输。
4 施工方案
4.1 运输
由于设计变更，屋面大梁改为箱型梁，超长、超重、超高，运输时对运输车辆性能、运输道路要求高。根据本工程运输技术条件，我们选择德国戈德霍夫（FOLDHOFER）公司生产的THP重型组合式全挂液压平板系列的6轴＋6轴长货车组。该型挂车具有多轮轴、有轴间串联式独立平衡液压悬挂系统，单体挂车可进行纵横向拼接，有较大的承载货台和自装自卸能力。
4.2 方案调整
原方案利用150吨履带吊和250吨履带吊各一台进行吊装作业，后经过反复论证，根据本工程特点以及构件单重，改为选用一台50吨履带吊和一台25吨汽车吊作为主导机械，在吊装底层柱时选用1台25吨汽车吊（浦沅CD-25）为主导机械，吊装2层梁及以上构件时选用1台50吨履带吊（KUY150）为主导机械，在跨内进行吊装。选用2台16吨汽车吊协助主导机械进行构件的倒运、拼装。从而降低了施工成本并且提高了机械的使用率、加快了安装进度。
4.3 立体施工
钢结构安装为四层，原计划是钢结构吊装一层，混凝土进行浇灌一层，由于工期紧，我们采取了立体施工，四层钢结构吊装一气呵成，将市场大厦总工期缩短了两个月。
5 施工方法
5.1 安装总体顺序：从8线向1线，分区划块进行安装，确保交付下道工序施工。吊装遵循：先柱后梁；先主后次；先内后外，先低后高的原则。
5.2 框架柱施工
5.2.1 施工准备：
基础上弹出建筑物的纵、横定位轴线和框架柱的吊装准线，作为对位、校正的依据；
检查基础螺栓位置、标高及伸出长度；刷清螺纹；基础表面找平；基础面中心标记鲜明；基础垫板配设；柱四面中心标记鲜明；柱上绑扎好高空用临时爬梯、操作脚手架。
5.2.2 柱的绑扎或吊点的设置
根据框架柱的形状、长度、质量、起吊方法及吊机性能等因素，采用设置永久吊耳吊装。
5.2.3 柱的吊装
框架柱整体出厂，单机吊装旋转就位；就位后进行初步找正，并系缆风绳临时固定。起吊时不得在地面上拖拉，以免碰坏地脚螺栓丝扣。
5.2.4 框架柱找正
框架柱的找正包括平面位置、垂直位置和标高的找正。
标高的找正：?根据框架柱顶板到底板的实际长度，在垫板配设时进行；平面位置的校正：在吊装就位时进行；垂直度的校正，在临时固定后进行。
垂直度的校正直接影响平台梁和屋面梁等安装的准确性，垂直度校正可以采用钢管撑杆斜顶法或缆风绳校正法等方法进行。
5.2.5 框架柱剪力钉的修补
劲型柱?上剪力钉在工厂施工，吊装前检查是否有缺损或运输、翻身时碰松或掉落，如有则及时修补。
5.3 平台梁施工
平台梁在框架柱找正、固定后吊装。吊装前再次检查框架柱的垂直度和柱距。
5.3.1 平台梁施工工艺流程
平台梁施工工艺流程见图1。
5.3.2 平台梁的安装
平台梁的安装顺序：先主梁，再次梁，然后安装平台梁。?
吊装前，应对平台梁的编号、几何尺寸及牛腿标高对照设计图进行检查，安装后及时安装临时栏杆或安全绳。吊装采用4点吊装，钢丝绳绑扎在梁上弦节点上，绑扎点处垫设橡胶块或木块，以防止损坏油漆。吊装就位后先用普通螺栓临时固定，在找正后及时固定。
5.3.3 平台梁的找正
校正前，在框架柱上精确放出平台梁的安装标高和轴线标记，供校正时参考。
标 高：两端高差 10mm；
垂 直 度：H/500；
起 拱 度：不下挠，L/5000 -5mm，+10mm；
侧弯矢高：L/2000 10mm。
5.4 平台次梁施工
5.4.1 平台次梁安装在平台主梁找正后进行，采用综合安装法安装，即：在27m×18m的标准柱距内，三榀27m次梁找正后立即安装次梁之间的平台梁，在标高直线度找正完毕后固定，然后安装下一柱距内的平台梁和平台次梁。
5.4.2 因为平台次梁重量较小，采用一钩多吊的方法吊装，以减少吊装时间。
5.4.3 平台次梁安装精度要求：
一根平台次梁的两端标高：10mm；
平台次梁与平台次梁接头的高差：3mm；
一层平台上的平台主梁、平台次梁在同一轴线的直线度：10mm。
5.5 弧型梁吊装
采用手拉葫芦调平吊装。
5.6 屋面主结构安装
屋面次梁在两榀主梁找正、固定后吊装。吊装前再次检查主梁的垂直度和间距。屋面次梁单榀整体吊装，四点起吊。
5.7 屋面支撑、屋面檩条安装
屋面支撑、屋面檩条采用综合安装法安装，即在两榀主梁找正固定后吊装此挡的支撑和檩条。由于构件较轻，采用一钩多吊，减少吊机起吊、落钩时间，可以加快安装进度。
6 主要安装节点
6.1 方柱对接
6.2 圆柱对接
6.3 梁柱对接
7保证安装构件稳定性的措施
7.1 平台体系安装构件稳定性措施：
柱子吊装就位后进行测量校正，然后拉缆风绳固定，同时在屋面梁柱侧加临时支撑，并在柱顶部拉临时连接拉杆。
柱子固定之后，吊装平台梁，第一榀平台梁主梁吊装好之后，立即加缆风绳进行固定，然后吊装第二榀平台主梁，用同样方法固定，最后安装次梁。
7.2 由于采用跨内吊装，而且是在整体框架安装之后进行地下车库顶板的施工，为了确保整体框架的稳定性，施工过程中采取了加固措施，在每一线柱间安装支撑，选用∠100x6角钢，与箱形柱直接施焊，与管柱需增加t=10mm钢板，钢板规格为200x200mm,支撑中心定位为－0.350mm。
8 温度对钢结构施工的影响
根据以往经验公式：△l=α×L×△T得出±10℃时，结构长度方向变形总量约为14mm，在施工允许偏差范围内。但是，柱子垂直度测量要在日照不强的状态下进行，防止日照对柱子侧弯影响测量结果。苏州市日平均气温变化曲线见下图。
该工程在钢结构施工过程中，由于管理科学、组织合理，多次受到苏州市政及园区领导的表扬，为中冶天工上海十三冶赢得了荣誉，为进一步开拓苏州区域市场奠定了良好的基础。
[1]何小辉.浅谈钢结构工程施工质量控制要点[J].民营科技，2012（01）.
[2]白玉梅.浅析对钢结构工程施工质量的控制[J].城市建设理论研究，2012（9）.
