大型鋼結構建筑安裝技術研究

□文/王華民 楊 濤

□楊 濤/天津開發(fā)區(qū)泰達國際咨詢監(jiān)理有限公司。

大型鋼結構建筑安裝技術研究

□文/王華民 楊 濤

大型鋼結構建筑在施工過程中，因地腳螺栓預埋、鋼結構主體安裝、節(jié)點焊接等過程中出現(xiàn)的預埋偏差、安裝累積偏差及焊接應力的不均，易造成最后幾榀構件無法對接安裝。文章介紹通過加強構件制作、運輸、預埋管理及合理調(diào)整構件安裝、焊接順序，進而消減累積誤差及減小應力變化，完成鋼結構主體的安裝任務。

鋼結構；地腳螺栓；安裝；焊接應力

我國以鋼結構作為主體結構的項目較多，規(guī)模也越來越大，大型鋼結構建筑已經(jīng)從一般工業(yè)廠房發(fā)展到民用商業(yè)等領域。由于大型鋼結構建筑在我國的發(fā)展歷史不長，鋼結構安裝技術并非十分成熟，在大量工程實踐過程中，廣大工程技術人員遇到諸多技術難題，急待鋼結構專業(yè)研究人員去解決；因此結合對大型的鋼結構主體結構安裝進行施工技術研究，有利于整個行業(yè)的良性發(fā)展，同時也對類似工程的實踐具有一定的指導意義。

本文以泰達廣場主體鋼結構為主要研究對象，以地腳螺栓預埋及構件的安裝順序和焊接順序為研究重點并提出相應的安裝方案應用到現(xiàn)場施工中，總結出一套行之有效地安裝技術方案，用以指導安裝施工。

1 工程概況

泰達廣場B區(qū)塔樓基地占地面積2.69萬m2，總建筑面積21萬m2，其中地上部分由4層裙房和28層塔樓組成，建筑面積約16.2萬m2，塔樓標準層面積約為2500m2，標準層高4.2m。裙房層高5.1m，地下為2層，建筑面積約4.9萬m2。

B區(qū)塔樓及裙房屋頂均設有屋頂花園，在15層設有避難層兼設備層。地下2層為混合框架-鋼筋混凝土核心筒結構體系，地上為型鋼混凝土框架-鋼筋混凝土核心筒結構體系。外框架柱為型鋼混凝土柱，外框架梁為鋼梁，外框架與核心筒之間的樓面梁為鋼梁，高度130m。

2 施工難點

1）構件制作是能否準確安裝的前提。本工程框架梁漸變寬翼緣板設置，核心筒梁跨度大，板厚相對較薄，變形的控制難度大。

2）鋼柱上有不對稱分布的牛腿，構件運輸過程中易造成鋼柱整體變形，不能保證垂直度。

3）地腳螺栓出現(xiàn)一般的偏差，有些工地通常是將柱腳底板擴孔，這樣對整個結構的安全性將產(chǎn)生影響。

4）安裝過程中易出現(xiàn)累積誤差，造成極大的安全隱患。

5）本工程設計節(jié)點均為剛性節(jié)點，焊縫等級為一級，焊接時隨安裝順序進行焊接，因焊接產(chǎn)生溫度應變，造成定向積累應力變形，使最后幾榀構件無法對接安裝。

3 解決方案

首先將圖紙進行深化設計并制作成CAD數(shù)據(jù)輸入至電腦，鋼構件的制作采用全電腦控制下料并嚴格控制焊接質(zhì)量。

鋼構件制作完成后在廠內(nèi)進行預拼裝及預檢，確認無誤后進行發(fā)貨。因牛腿不對稱分布，容易造成柱身變形，在裝車時應保證鋼柱的平整性，在鋼柱無牛腿一端及中間底部加設枕木后配車鋼梁。

鋼構件進場卸車吊點必須設置2道以上，不得將吊點設置在中間部位或一端，防止構件起落振動造成變形。鋼構件堆放必須平整，必要時底部墊設枕木。

為確保鋼結構安裝的準確性，應從以下幾個方面進行重點控制。

1）地腳螺栓預埋。螺栓預埋很容易偏移，造成地腳螺栓偏移的因素有：

（1）測量放線不精確，軸線控制樁設置不精確，造成預埋不準；

（2）沒有拉設通線定位，從單一方向向另一方向測量，造成累積誤差增大；

（3）柱主筋固定不牢固；

（4）螺栓固定模板不精確，螺栓相對位置誤差大；

（5）混凝土澆筑時，人員或澆筑設備碰撞移位；

（6）混凝土澆筑時沒有人員及時復測、調(diào)整。

預防螺栓預埋很容易偏移的措施有：

（1）測量放線時在軸線兩端設置軸線控制樁并用同一把100m鋼卷尺進行測量，不宜換尺；

（2）預埋時應從中間軸線向兩側進行，同時至少每預埋3～4個軸線復測一次，減少累積誤差；

（3）制作螺栓模板，用以固定螺栓相對位置，同時將柱主筋固定牢固，將模板焊接到主筋上并彈上軸線，用以復測；

（4）澆筑混凝土時嚴禁觸碰螺栓及主筋，混凝土澆筑完成后及時復測，有偏差及時進行處理；

（5）做好螺紋的保護工作；

（6）拆模后將定位軸線、基礎軸線和標高彈至柱頭，以便鋼結構安裝使用。

2）鋼結構主體安裝

（1）對建筑物的定位軸線、基礎軸線和標高、地腳螺栓位置等進行檢查并進行基礎檢測和辦理交接驗收。

（2）安裝順序。從中間軸線向兩側對稱安裝并每吊裝2個軸線進行一次過程量測，發(fā)現(xiàn)偏差后，要及時找出原因并調(diào)校好；安裝過程中如發(fā)現(xiàn)偏差過大，切不能強行校正或隨意擴孔，應交由設計單位采取技術補救措施予以解決。

（3）為確保鋼柱的整體不變形應做到：鋼柱起吊時將吊點固定在柱頂部牛腿位置，保證欲起吊鋼柱上部無任何構件，牛腿沒有其他構件阻礙并緩慢起吊。

（4）安裝時為了確保底標高一致，利用螺母、墊鐵進行找平；利用水準儀將柱4個角部的螺母調(diào)至一個標高，待鋼柱就位校正后將墊鐵楔入，墊鐵設置四處對稱布置并再進行復測。

（5）鋼柱就位成方后進行鋼梁安裝，安裝成空間固定單元并保證梁的水平，同時擰緊螺栓（非終擰）。安裝高強度的螺栓，螺栓應自由穿入孔內(nèi)，不得強行敲打并不得氣割擴孔。穿入方向宜一致并便于操作。高強度螺栓的安裝應按一定順序施擰，宜由螺栓群中央順序向外擰緊并應當天終擰完畢。

（6）根據(jù)土建結構圖紙后澆帶的分布，每完成一個空間單元后立即進行驗收，驗收合格后即進行螺栓的終擰及節(jié)點的焊接。

（7）鋼柱對接處的垂直度及軸線控制。將二節(jié)柱用對接耳板臨時固定大致找正并用鋼梁連接成方，利用電子經(jīng)緯儀從一節(jié)柱底向上觀測至二節(jié)柱。如有偏差即進行微調(diào)，調(diào)整完畢后在對接位置進行焊接，在垂直度調(diào)整時應充分利用倒鏈進行施工并將倒鏈拉至不變形的主體結構位置，直至焊接完成后方可拆除。

3）焊接應力應變控制

（1）焊接原則。先主結構后次結構，分段對稱跳焊，應變適當，確保質(zhì)量。將主要結構先行焊接形成穩(wěn)定的框架體系，再焊接內(nèi)部次要結構；分段對稱跳焊是應力及變形釋放的最好方式，在施工中要嚴格執(zhí)行這一規(guī)則。

（2）焊接時一般應集中在早上及夜晚，因為此時溫度較低，避免中午前后高溫至鋼構件產(chǎn)生溫度應力，造成更大變形。

（3）在進行焊接前不得拆除倒鏈，防止焊接變形產(chǎn)生后，將主體結構拉偏移位。同時在焊接過程中要加強過程觀測，對出現(xiàn)較大的變形應及時進行處理。

4 結語

大型鋼結構建筑在國內(nèi)工程建設領域中的推廣應用尚只有在各大中城市的部分地區(qū)開始新興，施工質(zhì)量的控制仍在探討中。通過對泰達廣場主體鋼結構施工中幾個關鍵節(jié)點的質(zhì)量控制，使該工程安裝質(zhì)量達到了國家施工驗收規(guī)范標準。實踐證明，認真做好基礎工作，嚴格執(zhí)行現(xiàn)有工藝標準、施工規(guī)范，結合施工經(jīng)驗，對制作、安裝中每一道工序、每一環(huán)節(jié)進行嚴格的質(zhì)量控制，精心組織，認真施工，大型鋼結構主體結構施工質(zhì)量問題的復雜性、可變性、多發(fā)性是可以克服的，工程質(zhì)量也是完全可以得到保證的。

［1］羅浩東，王 玲，王保順.淺談輕鋼結構在工業(yè)廠房中的應用[J].河南建材，2005，（3）：38.

［2］居榮初，陳音飛，邵雄飛.輕鋼結構特點及其發(fā)展趨勢[J].中國建筑金屬結構，2002，（9）：15-19.

TU391

C

1008-3197（2011）03-16-02

2011-04-26

王華民/男，1960年出生，工程師，天津市經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)建設工程中心，從事施工技術管理工作。

□楊 濤/天津開發(fā)區(qū)泰達國際咨詢監(jiān)理有限公司。