高层钢结构转换层桁架施工技术

【摘要】高层建筑在建筑施工中占据着绝对的主体地位，由于其楼层高，转换梁截面大等特点，钢结构转换层桁架施工的广泛应用，为建筑物质量提升提供了强有力的支撑。本文以某高层单体钢结构建筑为例，围绕高层钢结构转换层桁架施工准备工作，重点分析了钢桁架结构施工工艺，以期能为有关方面提供借鉴和参考。

【关键词】高层钢结构；转换层桁架；施工技术

1、 工程案例

某建筑工程其建筑面积为80000m2，地下3层，裙房地上4层，东塔楼地上55层，196m为其结构高度。工程总体为混合结构，由地上5层为钢结构，核心筒内设置有劲性型钢柱，矩形钢柱、楼层钢梁为构成外框架构成部分，钢筋桁架楼承板为楼板类型，转换桁架设置于5～6层外围，且将伸臂桁架设置于第15，26，37层内。15t为1根构件重量最大值，8000t为钢结构总重量，Q345B为钢构件材质类型。选取栓焊钢接方式作为钢柱、框架钢梁连接节点形式，高强螺栓10.9级，主要以一级、二级为焊缝类型。Sa2.5级为钢筋除锈规定，且进行无机富锌涂料喷洒。转换桁架、伸臂桁架及钢柱防火涂料耐火极限为3h，钢梁防火涂料耐火极限为2h，楼板为1.5h。

2、 高层钢结构转换层桁架施工技术

2.1建立测量控制网

1）测放基准点。在工程施工以前，要将测量控制点布设在钢结构中，所布设的控制点一般为永久性水平基准点桩和长期性的坐标桩，想要避免受到破坏，需要通过相应的保护措施来实现。施工单位在测量和放线钢结构轴线以及基准线时，需要按照所提供的基准点进行。

2）建立平面控制网。一是建立标高控制网，在地上结构的首层标记出外围高程基准点引测至核心筒外墙面的四角位置，使闭合的标高控制网在地上结构中形成，结构的标高起始基准点可以根据该控制网进行确定；二是建立平面控制网，平面控制网的建立可以将提前计算好的控制网坐标数据有效结合建筑物的轴线点，从而完成测放钢结构平面控制网。平面控制网的建立需要根据工程结构特点和施工要求完成。一般情况下，将内控法应用于地上钢桁架转换层，即把两个矩形控制网建立在楼层内或者首层，从而实现复测轴线偏差，测量校正钢柱；三是对控制网的垂直传递进行测量，将30cm×30cm预留洞留设在首层以上控制点位置，并将激光板放置在首层预留洞口，引测工作可以通过激光铅锤仪完成。

2.2钢结构框架施工

按照中间-周围、下面-上面、柱-梁、主-次的顺序进行施工。在吊装各层柱梁时，中间位置将有一个标准刚性框架形成，且根据节间不断向外扩展。钢结构在竖向平面内安装需根据单元结构层进行。为保证吊装施工质量，必须确保框架具有较高稳定性，且做好校正工作，完成钢柱吊装作业后，需防止出现独立柱问题，楼层相同平面内吊装钢柱应与吊装钢梁同步进行。

2.3安装钢架结构

1）钢架结构安装顺序。在安装钢结构框架时，需要按照先主后次、先上后下以及先柱后梁的顺序完成施工。在吊装每层柱梁时，首先有一个标准刚性框架在中间形成，随后往外拓展时按节间依次进行。钢结构在竖向平面内安装需要根据单元结构层进行施工，为了使吊装质量得到保障，便于校正和稳定框架，需要按照由下向上的顺序吊装同一跨内钢梁。施工单位要尽可能的避免有独立柱在吊装完钢柱后形成，同一楼层平面内依次跟随相应钢柱对钢梁进行吊装。

2）设置钢柱吊点。在设置钢柱吊点时需要对吊装的稳定性和简便性进行综合考虑，防止钢构件变形情况的出现。施工人员要在钢柱的顶部设置钢柱吊点，将吊装孔预留在临时连接板上。为了使吊装保持平衡，需要将四根足够强度的单绳挂设在吊钩下，施工人员还要将足够数量的枕木铺垫在钢柱下方，防止起吊时地面或钢柱因地面拖拉出现损伤。

3）吊装第一层钢柱。将每组不超过4块的垫块设置在钢柱下部，使柱地面与基础面紧密接触垫块。使用塔吊将钢柱吊装到指定地点以后，首先需要将底脚螺栓穿入钢柱地板，确保基础放线中心线对齐柱的四面中心线，随后用双层螺栓拧紧穿上的压板，使钢柱完成就位。当校正完钢梁与钢柱吊装后，需要二次灌注地脚，将混凝土浇灌在钢柱内。

4）吊装大吨位钢柱。由于大吨位钢柱的截面一般都不对称，而且极其复杂，因此在吊装大吨位异型柱时对选择、起吊以及就位构件吊点重心都有较高的要求。吊装以前需要认真计算每根异型钢柱，将吊耳设置牢固，从而确保能够垂直调整高空就位后的钢柱。

2.4钢桁架转换层钢梁安装

与钢柱数量相比，转换层内安装钢梁的数量要多出许多，伴随建筑物高度的不断增加，起重吊钩每次上下时间也不断增多，因此绑扎、提升及卸钩施工方式是否合理有效，将对吊装效率起到直接重要的作用。吊装就位钢梁后，需進行临时连接作业，选取的工具一般为普通螺栓。安装钢梁时要求先通过临时螺栓对腹板连接板进行规定，随后做好调整、校对工作，并进行高强螺栓的更换，要求严格按照施工规定，拧紧高强螺栓及焊接好钢梁。

2.5焊接钢桁架

作为高层建筑钢结构转换层，其具有较大的安装难度和复杂的结构，一般施工人员采用CO2气保焊和手工电弧焊的方式进行现场焊接，焊接时要以节点为中心向外扩散，而且需要按照“立焊、仰焊、平焊”的顺序，立焊时要让2名焊工通过相同的焊接速度和电流进行对称焊接，从而确保焊缝收缩的均匀性。其中，“退焊”“锤击”“加圆钢固定”等工艺应用于焊接过程中，能够使焊接变形和应力有效减少。在焊接节点时需要随时进行观测，防止有节点桁架在焊后出现超偏的现象。

结语：

转换层桁架施工技术因其特有优势在钢结构建筑中得到广泛应用，它具有作业效率高、投入成本低以及施工进度快等特点，它不但使建筑能够承受较大载荷量，而且能够使建筑工程的整体协调性大幅提升。同时，钢桁架结构具有较轻的结构自重、便捷的结构开洞、明确的传力途径以及优越的受力性能等优点，能够使建筑功能的需求得到满足，具有广阔的发展前景。

参考文献：

[1]杨耀辉，李世鲲，等.超高层钢结构安装技术[J].建筑技术，2008，39（4）：247-253.

[2]王忠，崔基，等.异型截面柱与腰桁架的制作工艺[J].建筑技术，2008，39（4）：254-260.

作者简介：

梁旭 ，1986年11月，山东济宁嘉祥，本科，土木工程。

李溯，1972年2月，山东济宁，本科，土木工程。