浅析高层建筑钢结构工程安装施工

朱宏伟

【摘 要】 钢结构在现代工程建设中的应用空间愈渐拓展，并有望成为首选建筑结构形式之一。我国在钢结构的制造、安装与设计等技术层面均已达到较高水准，已完全掌握并能娴熟运用各式复杂建筑物的施工技术与设计方法。本文选取高层建筑为对象，从安装原则和安装工艺、吊装准备、吊装与校正、串合连接多方面系统阐述高层建筑钢结构工程的安装施工。

【关键词】 钢结构工程；安装；施工；高层建筑

1 引言

作为主要建筑工程类型，钢结构工程因兼具抗风抗震、稳定牢靠、隔音舒适、保温保湿和健康环保等优点，在现代工程建设中尤受青睐，并有望成为首选建筑结构形式之一。追溯来看，钢结构工程在我国工程建设中的应用历史较为久远。截至目前，我国在钢结构的制造、安装与设计等技术层面均已达到较高水准，已完全掌握并能娴熟运用各式复杂建筑物的施工技术与设计方法。诸如北京的鸟巢、三铰钢拱架的秦始皇兵马俑陈列馆、钢架网的上海与北京等地体育馆、钢屋架的人民大会堂等，均是钢结构工程及其安装施工技术成功应用的典范。本文选取高层建筑为对象，从安装原则和安装工艺、吊装准备、吊装与校正、串合连接多方面系统阐述高层建筑钢结构工程的安装施工，以期提供一定的参考借鉴。

2 钢结构安装

2.1 安装原则

钢结构是整个建筑物的支撑架构，是建筑物稳定性和质量的重要保障。有鉴于此，其安装必须遵循特定原则并符合特定要求。具体来说，主要归纳为如下五点：（1）钢结构安装施工前首先应对预埋件、基础开展复查，并矫正构件堆放、运输、复核验收过程中产生的变形；（2）综合安装和扩大拼装是钢结构最宜的安装方法，为保证拼装精度，应根据具体情况在拼装过程中设置必要的、刚度足够的胎架或平台，扩大拼装时对易变形构件还需采取相应的加固举措；（3）综合安装时的钢结构是有若干独立单元或体系构成，每一单元（体系）的安装结束后，均应具有足够的稳定性和空间刚度；（4）钢结构的安装应遵循一定的次序，不仅要保证工程能有条不紊开展，还需保证结构不会产生永久变形和安装稳定；（5）为确保牢靠稳定，待主要钢结构安装完成后且于吊钩松开前，应做初步校正和临时固定处理。

2.2 安装工艺

熟练掌握钢结构安装工艺既是每个施工人员应具备的最基本的施工技能，亦是工程能够高速、高效、顺利开展的重要前提。细分来讲，钢结构安装工艺主要涵盖四方面内容：（1）与支撑面抛光顶紧节点接触的两平面应保证70%以上的紧贴，使用塞尺检验，边缘间隙最大不得超过0.8mm，插入深度的面积应少于30%；（2）在完成每层框架结构件的安装后应立即校正，且安装支撑系统后才可继续安装上一层间，同时考虑下一层间的安装偏差；（3）日照、温差、风力等影响因素是柱子校正的比考虑因素，并应尽可能的采取消除措施，天车轨道、吊车梁的安装应安排于固定主要构件后；（4）必须检查、校正合格后，各构件连接接头才可焊接和紧固。

3 钢结构施工

归纳而言，适用于高层建筑的钢结构体系主要有五类，即交错钢桁架体系、框架体系、框筒体系、组合筒体系和框架剪力墙体系。然而需指出的是，高层建筑钢结构对防火性要求高、钢用量亦较大、工程成本较高，因此施工过程中应严把质量关，熟练掌握与应用各项施工技能。下面选取吊装准备、吊装与校正、三主要方面，对高层建筑钢结构施工进行系统剖析。

3.1 吊装准备

核查各种安装机械设备的性能指标是高层建筑钢结构件施工前的必经准备工作，包括塔式起重机臂杆长的起重能力、覆盖面积、起吊速度、钢丝绳的起吊高度等。另外，对于实际操作中多采用综合吊装法，应合理安排其吊装顺序，通常情况下平面内自中间一个节间开始，选一吊装单元（通常为一节间柱网），先吊装柱，再吊装梁，之后向四周方向扩展，自下方垂直向上，组装稳定结构后，按照次序依次安装次要结构件，以节间为单位安装钢框架，使误差降至最小，以避免焊接变形和安装误差的累积。

3.2 吊装与校正

吊装准备就绪后即至吊装环节。钢结构吊装细分主要涵盖钢柱吊装和钢梁吊装两主要步骤。由于高层建筑钢结构钢柱节数多且每节又包含多层，为吊装方便，通常采用焊接的方式将相邻节固定为一体。另外，为尽可能避免钢柱吊装就位过程中擦碰地脚固定螺栓，预先加装保护套。钢柱吊装前，应将爬梯、操作挂篮等预先牢靠于绑定施工需要的柱子上。并参照吊装钢柱自重及起重设备（单机起重设备或多机起重设备）自重，合理选择布设吊点。吊装过程中，为防止钢柱触碰地面，单机吊装情况下于钢柱底部垫设木柱，多机吊装情况下采用递送法，使钢柱脱离地面在空中实现直立。钢柱吊装结束后，按照规范流程初步校核钢柱轴线是否平齐并测量垂直度等指标尤为关键，待测定合理后方可卸除吊索并同时装设临时螺栓。一般情况下，钢柱上下接触面间隙需在1.5mm以下。如若间隙在1.6～6.0mm之间，应用低碳钢垫片填实间隙。紧固、安装并校正底部框架后，须立即灌浆以夯实钢柱底基层，具体即首先立置模板于柱角四周并顺带清除表面积水，其次将高强聚合砂浆自钢柱一侧以自由方式灌注直至密实后停止，再次于钢柱表面加盖草袋或麻袋以起到养护效果。对于校正发现的偏差，可借助液压千斤顶和钢楔、钢丝绳和倒链、单柱缆风绳和群柱缆风绳等形式予以修正。

钢梁吊装施工前，应在柱子牛腿处检查柱子间距和标高。主梁吊装施工前，需在梁上装好扶手绳和扶手杆。为保障施工人员安全，待主梁吊装结束后应系牢钢柱和扶手绳。通常情况下，钢梁的吊点设于翼缘开孔处，其具体位置是由钢梁的跨度决定的。为加速吊装进程，同时提升吊装效率，普遍做法为在地面将钢梁组装完毕后整体吊装，偶尔也采用借助多头吊索一次性吊装多根轻重次梁的方法。当一节钢框架吊装结束后，应即时校正和检查已吊装梁、柱的误差。控制柱网的基准线通常用激光仪或线坠进行观测，而其他柱只需使用钢卷尺根据基准柱测量即可，其校正方法与单层工业厂房钢梁、柱相同。

3.3 串合连接

钢柱和钢梁腹板处的串合连接，多借助高强螺栓予以实现。而钢柱和钢梁上下翼缘处的串合连接，则多采用开坡口焊接形式。焊接顺序为：先焊顶钢柱与钢梁顶端节点，后焊钢柱与钢梁底端节点，再焊钢柱与钢梁中间节点。相比来说，主梁和次梁的串合连接方式与钢柱和钢梁的串合连接方式极为相似，基本也为腹板处高强螺栓连接，上下翼缘处开坡口焊接。

参考文献

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