基于高层建筑钢结构施工技术与管理

朱泽

摘 要：安全施工是钢结构施工中的重要环节，超高层钢结构施工的特点是高空、悬空作业点多。在施工过程中，仅高强螺栓就有40万颗，这些零件虽小，但如果从l00m以上的高空掉下去，后果可想而知。针对超高层钢结构施工的特点，采取事前与过程控制相结合的方法，即事先采取防护措施。

关键词：高层建筑；钢结构；施工技术；管理研究

1 工程简介

某工程由塔楼、配楼、连廊3部分组成，总建筑面积111818m2。其中塔楼地下4层、地上35层，总建筑面积79012m2。总檐高150m，为全钢结构。工程吊装任务重，钢構件总量达15000，工外轮廓由折线柱组成双曲面，给安装测量造成了极大难度。材料采用Q345GJC，最大板厚达100mm，焊接难度大。

2 超高层钢结构施工技术

结合高层钢结构的工艺流程与特点（构件验收→吊装→高强螺栓→焊接及其检测→压型钢板与栓钉），现对超高层钢结构施工技术进行简要总结。超高层钢结构施工技术主要包含如下几方面内容：①塔吊的选择、布置及装拆、构件进场、验收与堆放；③吊装；④测量控制；⑤焊接；⑥工期及质量控制；⑦安全施工。

（1）塔吊的选择、布置及装拆塔吊，是超高层钢结构工程施工的核心设备。其施工对塔吊起重能力和幅度要求不像采用附着式塔吊那样苛刻。另外，采用附着塔吊的造价要远高于同类型起重能力稍小的内爬式塔吊。比如：本工程设计高度为150m，采用附着式塔吊的塔身高度约180m（其中考虑钢结构3层，柱12m，吊索4、6m，吊钩滑轮及小车全高4m，安全操作距离2m等）加上地下部分高度共200m。而采用内爬式塔吊的塔身约为40、50m。附着塔吊的租赁成本要大于内爬式塔吊。因此从经济上考虑，为节约成本，优先选用内爬式塔吊进行钢结构超高层建筑的施工。

（2）吊装是钢结构施工的龙头工序，吊装的速度与质量对整个工程起着举足轻重的作用。钢结构吊装前应根据结构平面和立面形状、结构形式、塔吊的数量和位置、现场施工条件等因素确定吊装分区与吊装顺序。本工程划分为东、西两个作业区，由两个作业组分别完成各自范围内的构件吊装。吊装的总原则为：

①平面内均从中心核心筒向四周扩展，即从中间的一个单元开始，先组装成一个稳定的刚度柱网单元，先吊柱后吊梁，一个柱网单元吊装，并临时固定后，再在其左右或前后吊装两个单元。待3个单元构件全部吊装完成后，进行全面的精确校正。

②竖向吊装顺序（以一柱三层为例）。先安4根钢柱→下层框架梁→测量校正→螺栓初拧→中层框架粱→上层框架粱→测量校正→螺栓初拧→测量校正→终拧高强螺栓→焊接→焊缝检测→散铺上层压型钢板与栓钉焊接→下、中层压型钢板散铺与栓钉焊接→下、中、上层钢梯、平台吊装→楼盖钢筋混凝土楼板施工。

在本工程主体钢结构施工中，通过采取“区域吊装”及“一机多吊”技术解决了工期紧与工程量大的矛盾。从钢结构施工流程可以看出，各工序间既相互联系，又相互制约。选择何种测量控制方法直接影响到工程的测量精度与进度。在本工程测量施工中，我们采取“预先控制”与“跟踪校正”相结合。即在吊装前对楼层柱标高及定位进行测定，并对构件进行标线控制，吊装后在柱梁框架形成前，将柱子初步校正并及时纠偏，形成单元体后进行最终校正。这样大大减轻了校正难度，并实现了区域施工各工序问良性循环的目标。在结构整体测量控制方面，根据结构无标准层及空问双曲面的特点，摸索出一整套采用激光铅直仪与全站仪，进行“空间坐标点定位”与“双系统复核控制”的测量方法，很好地解决了双曲面结构定位难题，保证了项目质量控制目标的实现。

（3）焊接高层钢结构具有工期紧、结构复杂、工程量大、质量要求高的特点。而焊接作为钢结构施工的重要工序，其焊接顺序与工艺参数的选择与施焊水平，对工程的“安全、优质、高速”的完成影响重大。本工程约15000工钢结构安装施工任务，月施工最快完成9层，采用CO2气体保护半自动焊完成了超厚钢板焊接的施工（最厚达100mm），整个工程的焊缝100，超声波探伤100，合格。一次探伤合格率达98。在钢结构吊装方面，经过项目技术人员不断探索与总结，解决了超高层钢结构空间定位及折线形钢结构箱型柱吊装技术问题，且整体垂直度最大偏差9mm。

确定焊接顺序：①平面内，应从建筑平面中心向四周扩展，采取结构对称、节点对称和全方位对称的顺序焊接。②竖向上L层框架梁→压型钢板支托→下层框架梁→玉型钢板支托→中层框架梁→压型钢板支托→焊接检验（柱柱焊接可在梁焊接前进行，也可于之后进行）。③柱一柱焊接应由两名焊工相对两面等温、等速对称施焊。④柱梁节头的焊接，一般先焊H型钢的下翼缘板，再焊上翼缘板。一根梁的两个端头应先焊一个端头，待其冷却至常温后再焊另一端。

确定焊接工艺中关村金融中心工程钢结构焊接施工难度较大。不仅钢板厚，而且由于结构为双曲面。设计中采用了大量的斜撑及斜柱，造成立焊、斜立焊较多。此类结构不仅处于结构的重要部位，而且大多处于外向、斜向，安全操作与施工防护都比较困难。尤其是紧迫的工期与较大的焊接工程量之间的矛盾。我们采用CO气体保护半自动焊应用于立焊、斜立焊和俯角焊的工艺，从根本上解决手工电弧焊速度慢影响进度的问题，满足了焊接施工的需要。

确定焊接参数选定工艺后，焊接QC小组在项目组的带动下，通过工艺评定，编制出一整套切实可行的适用本工程特点的CO气体保护半自动焊接方法及参数。

首先确定攻关目标，用ABC法找出影响质量的原因，并进行系列分析。针对这些问题找出相应的对策措施，建立了有效的质量保证体系，制定完善的工艺指导书。经过反复试验确定了运用于横焊、平焊、立焊、斜立焊的丁艺参数通过对焊丝的伸出长度、焊缝层问清理焊枪施焊角度反复摸索，形成了一整套的操作要领。为使焊接环境处于相对稳定状态，加强了施丁防护措施和辅助措施。经过项目组和焊接QC小组全体人员的不懈努力，很好地解决了CO气体保护焊应用在超厚件立向、斜立向接头上的焊接工艺问题。

（4）安全施工安全施工是钢结构施工中的重要环节。超高层钢结构施工的特点是高空、悬空作业点多。在施工过程中仅高强螺栓就有40万颗，这些零件虽小，但如果从l00m以上的高空掉下去，后果可想而知。针对超高层钢结构施工的特点，采取事前与过程控制相结合的方法。即事先采取防护措施（如防坠板、防坠器、安全梯、缆风绳等），并加强对施工人员的安全教育，坚持日安全巡视制度。

3 结束语

本工程在吊柱子时，外墙设安全网吊框架梁时，架设临时活动式走道，并随框架吊装逐层升高，拧高强螺栓时在梁端挂设吊篮焊接时搭设操作平台。另外，做到及时铺设楼层压型板以确保施工安全。对高层钢结构施工的几点建议，充分理解节点深化图合理制定施工工艺。根据工程特点合理选用机械设备，特别是塔式起重机的选用，要考虑其装拆的可行性。根据不同的结构特点、焊接形式及气候条件选用合理的焊接工艺及参数，不能一概盲目照搬。结构构件的加工顺序及进场，数量要充分考虑现场堆放条件及吊装设备的吊运能力。严格工厂制作工艺，减少现场处理数量测量控制要做到分区段、分层次、分阶段进行闭合、校正，防止累计误差的产生。安全防护要及时跟进措施要严密检查要到位。

参考文献：

[1] 王润蓬.高层建筑钢结构施工技术与管理[J].建设科技，2016（5）：83～84.

[2] 龙金宁.高层建筑钢结构施工技术与管理[J].江西建材，2014（4）：81.