建筑钢结构安装技术探讨

摘要：钢结构由于强度高、造价低等特点，在建筑行业得到广泛应用。钢结构的安装涉及到其它工程的交叉作业，在进行钢结构工作时需要与其它工种的协调与配合。本文根据工程案例，对建筑钢结构的安装技术进行分析，供同行借鉴参考。

关键词：建筑工程；钢结构；安装技术

一、工程概述

某工程主要以高层建筑与裙房组成，采用大跨度的结构析架和门式桁架悬挑出巨型架桁結构，用钢量约10000 t，其主要的结构布置见图1：

二、安装工作范围

（一）钢管斜肋柱

主要分为直线段和X交叉段，X交叉段又可分为三管相贯柱（细分为平面和空间2种）、四管相贯柱（细分为平面和空间2种）、五管相贯柱（皆为空间结构）和V形相贯柱四大类型。有5根构件处于内三角部位，质量超过塔式起重机承载能力，质量分别为：DC03-25 /26计21.4t，DC03 -27 /28计15. 4t，DC06-3 /35 /41 /47计52. 98t，DC09-46/47 计16. 7t，DC12 -33 /37 /46计16. 6t。斜肋柱具体形式如图2所示。

（二）楼面梁和压型钢板

楼面梁包括边梁为UB686 ×170的工字钢梁，通过 500mm ×32mm的牛腿与斜肋柱连接，另一端支撑于混凝土剪力墙上。压型钢板型号为YX -51-305-915，厚1. 2mm，用小 19 mm栓钉与楼面梁固定。

（三）巨型悬挑桁架

主桁架长52. 900m宽19. 090m高10. 100m，前、后分别悬挑25. 450m和10. 250m；支座桁架长31. 350m，宽17. 700m高10. 240m。另外，42号杆件作为主桁架的一部分，又是塔楼主体结构的重要构件。主要由截面900mm×800mm ×30mm×60mm的箱形杆件构成，总重达561t（见图3）。

（四）门式桁架

门式桁架跨度21.9m，顶标高30. 398～36. 257m，主要为直径200 mm的钢管杆件，总重达350t。

（五）普通框架结构

在主体结构内部，还有一些由工字钢梁、柱和压型钢板组成的普通框架结构，主要位于裙楼的公共区域和顶层阁楼内。一般由不同规格的工字钢和焊接H型钢组成。

（六）其他零星钢结构

屋面、雨篷和配合装修的次要钢结构。

三、施工部署

以斜肋柱和楼面梁的安装为主线，配合混凝土核心筒和剪力墙的进度推进，计划为7d1层；桁架等结构安装要配合主体结构的安装要求和进度插入，在不影响主体结构施工的前提下尽早完成；其他钢结构在保证前面两项工作的前提下推进，以不影响其他工作的开展为前提。

平面上，将塔楼的两翼分为2个施工段，由2组队伍分别施工，总体工序如图4所示。

四、工艺质量要求

本安装工程全部采用美国ASTM材料系列和AISC 360-05，AISC Steel Construction Manual（13ed.）等设计规范以及AWS D1. 1-D1. 1 M -2010钢结构焊接规范的标准要求施工，从材料构件进场验收到安装完成后的检验、检测都有严格的管理程序。焊工要根据其工作内容分别达到G3，G6或G6r的证书等级，并且要有第三方认证；焊接工艺过程要按照批准的ITP进行，并经第三方全程跟踪和检测，焊缝要求100%的UT和25%的MT检测。安装精度方面，要有测量、控制和纠偏方案，斜肋柱和楼面梁要在初装、高强螺栓终拧、焊接前、焊接后和混凝土浇筑后分别对斜肋柱进行测量和调整，以满足AISC 303-05的精度要求。其他结构也基本按照这个程序进行焊接和安装检测。

五、主要安装工艺

（一）钢结构预埋件安装

钢结构预埋件是整体结构协同作用的关键部件，也是钢结构安装的重要基础；而本工程混凝土结构的复杂性又给埋件的安装增加了很多难度。本工程预埋件大致可分为地脚螺栓和墙体预埋件2类。地脚螺栓包括：斜肋柱预埋件，入口大厅门式桁架预埋件，TC柱埋件，LTC柱埋件等。墙体预埋件为楼层梁安装用预埋件。

土建结构底板或墙体钢筋作业基本完成后安装钢结构预埋件，安装时采用三维坐标。从项目规定基准点就近预埋件位置引伸测量点进行定位。在测量墙体预埋件时需要设置全站仪固定临时平台，以确保测量引入点的精确性。埋件定位后需要采取必要的加固措施以防止后续混凝土施工对定位精确性干扰。

（二）斜肋柱和楼面梁施工

（1）安装工序（见图5）

（2）焊接工艺质量控制

焊接质量控制主要为：仰焊、厚板焊接的焊接过程质量控制和全部焊缝的外观成型质量控制，严格按照现场实际情况确定焊接形式，以及焊接工艺评定报告中的相关参数进行。

（3）测量纠偏

测量偏差主要产生原因为：测量依据误差，测量操作偏差、测量体系偏差以及构件调整后对其他构件影响偏差等。

（4）临时固定和操作平台

根据施工详图设计，钢管斜肋柱的临时固定主要靠临时耳板+高强螺栓解决。实际安装中，开始几节增加了缆风绳以加强稳定性，待基本形成一个部分完整的结构体系后才进入正常力方案。

（三）钢结构安装与混凝土结构施工配合

由于本工程混凝土核心筒剪力墙不是全部闭合的筒体，而是沿90°伸出两翼，并有楼梯问在两翼末端。所以混凝土结构不能承担全部水平力，需要钢结构的辅助。因而混凝土施工与钢结构安装要在进度上严密配合，根据计算，己经完成全部钢结构安装并完成楼板打灰的楼层与正在进行两翼混凝土施工的差距不能超过10层。

但是，因为工序和操作空间的要求，最紧凑的安排就是810层。因此，钢结构安装与混凝土结构施工之问的配合至关重要，任何一步工作的延误都会产生连锁反应，以至于影响到整个工程进度。

（四）超重构件吊装

因为项目投标和开工准备阶段钢结构图纸还仅是概念设计，钢结构分包进场后进行了全部的结构计算和详细设计，最终的结果是构件质量远超过原来预计的情况，初步发现有 9 根超过了塔式起重机的提升能力，后经进一步优化设计和采取减重措施，还有 5 根构件超重。

本工程场地狭小，起重量合适的汽车式起重机（250～300t）无法开进现场；因为语言问题，国外人员参与起吊工作沟通协调困难，也无法采取双机抬吊的措施；场区外距离比较远，还有的要翻过已经施工到很高位置的混凝土剪力墙。诸多因素影响着方案的选择。根据现场实际情况以及构件特点和位置，采用下部第 3 节和第6节采取大型履带式起重机（750t）场外吊装，上部9节和12 节采取肢解构件牛腿端部现场焊接方式解决吊装问题。

（五）裙房桁架安装

裙房桁架包含几种类型的结构形式：普通框架、简支桁架、L 形桁架和门式桁架。跨度21. 900m，最大标高36. 257m，而且在入口大堂处还有一个悬挑 13. 820m 的造型。

该结构基本是外露的结构，且有一个向下的坡度，安装精度要求高；每榀桁架是平面结构，通过杆件逐榀相连形成立体和稳定的结构，安装次序很重要。钢结构安装最初方案是单榀安装，用脚手架等临时固定，安全问题比较大。实际安装时，将桁架 2榀 1 组组成自身稳定结构，先安装立杆再安装横梁，效果很好。

根据总体部署，要優先保证塔楼钢结构的安装进度，还要在其上部的礼堂悬挑桁架安装前完成，以避免将来起吊通道被遮盖。实际操作中，位于塔楼内部的桁架跟随塔楼钢结构的安装进度完成，塔楼外部的基本穿插于悬挑桁架的安装过程中完成。其中，金库上方的 2 榀桁架因为塔式起重机的影响没有安装，在礼堂楼面上留洞，放置提升倒链等设备以备以后安装使用。

（六）悬挑桁架安装

悬挑桁架悬挑于45. 500m 的高空，伸出近26m，给人以很大的视觉冲击。但是，这也是本工程的难点之一。由于塔式起重机起重能力和场地的制约，只能采取高空散拼的方式安装。经过仔细分析对比后，决定采用塔楼内部分桁架小散件安装、塔楼外部分大散件安装的方案，既保证了工程进度，又减少了高空作业时间。

（七）42 号杆件安装及结构卸载

42 号杆件是悬挑桁架的一个重要杆件，承担塔楼 7 层以上部分斜肋柱的荷载，上部荷载经它通过桁架结构及其支撑系统传递给基础。由于悬挑桁架的插入，打破了斜肋柱体系的结构完整性，所以，42 号杆件的安装十分重要。

由于42 号杆件跨度较大（总计长 19. 090m），而且在整个结构体系没有完整成型前承担着较大荷载，同时考虑施工可行性问题，设置了临时支撑桁架用于其安装。根据结构计算和施工验算，当结构达到 28 层时才能拆除这个临时支撑（结构卸载）。

六、结束语

本工程在构件分段的考虑、节点构造考虑都与施工结合较好。也有协调不一致的地方，如斜肋柱的焊接部位相对于结构层标高。当时考虑了焊接操作的高度问题（站在楼板上 1. 3m），并以此为依据确定了柱分段的位置。而实际安装中，并没有利用楼板或楼面梁作为平台操作，另外搭设了平台，这要在以后的类似工程中妥善考虑与解决。

作者简介：

罗丽琴（1984 —），女，汉族，四川省德阳市人，专科学历。