超高层建筑钢结构的施工技术

□文/王 颜

超高层建筑钢结构的施工技术

□文/王 颜

通过对天津某超高层现场钢结构施工的介绍，对钢结构安装工艺流程进行了简要综述，从钢结构材料、吊装机械的布置及选择、钢结构安装总工艺流程及主体钢结构的施工技术等方面探讨了超高层建筑钢结构的施工工艺。

钢结构；核心筒；超高层

1 工程概况

某建筑总建筑面积18.7万m2，总高度240m。塔楼主体结构外框为带伸臂桁架的混合框架-钢筋混凝土筒体结构，地下室共3层，地面以上建筑分为塔楼（51层）、北裙房（4层）、南裙房（4层），北裙房和塔楼连为一体。

工程钢结构总质量1.6万t左右，钢管柱、箱型柱材质为Q345C；钢框架梁、次梁、核心筒剪力墙内型钢、南裙房钢梁与次梁材质为Q345B；伸臂桁架(包括位于核心筒内的部分及其上下各一层)材质为Q390GJ。

裙楼为钢柱H型，钢梁H型；塔楼外框为钢管柱、钢梁H型，伸臂桁架H型；塔楼核心筒为钢柱H型、十字型，H型钢梁，H型钢梁组成的桁架。

2 工程难点

1）施工场地狭小，施工平面总建筑面积18.7万m2，结构投影面积就有10000m2，施工场地狭窄；构件的进场、二次倒运、场地情况对施工进度速度存在诸多影响。

2）钢结构安装到了上部测量工作量大、操作区域狭窄，为此需要重点考虑吊装机械设备的选择和排布，同时，仪器架设反复性大；构件精度要求高。

3）钢柱最厚钢板达到100mm，厚钢板现场焊接焊缝要求高，都是一级焊缝要求100%探伤。

4）钢结构安装工程难度较大，工艺要求较为复杂，需确保建筑质量安全。

3 吊装机械的布置

工程施工现场场地狭窄，故选择固定式塔吊为卸车及吊装设备。地下室施工阶段设置吨位较小塔吊；地上结构施工时，设置吨位较大塔吊。具体位置见图1。

图1 塔吊平面布置

4 施工区域划分及构件吊装顺序

4.1 施工单元划分

在地下室施工阶段，由于土建施工特性及现场基坑支撑支护影响，构件在竖向方向上分层安装外，在平面方向上不做施工区域划分。

在±0.000以上施工阶段，由于内部的核心筒影响且钢梁与埋入核心筒的预埋件连接，造成在平面上核心筒内构件与外部构件不能同时安装的现象；为合理组织施工并能在同一柱节内形成流水施工，将核心筒外部的构件分为南北2个施工区域。这样，就形成了核心筒内部区、核心筒外南区、北区3个施工区域，分别用两部塔吊同时吊装施工。

4.2 构件吊装顺序

南北2个施工区域以中线开始向外辐射安装，所有误差向两端分解，有效减少累积误差产生；在每一个单元构件吊装时，先吊装钢柱，再吊装主梁，最后吊装次梁；空间安排上，基本每一个吊装节钢梁安装时，下层梁先就位、然后是中间层梁、最后是上层梁。

5 主体钢结构的施工技术

5.1 钢柱分节

钢柱分节时要综合考虑运输、卸车、吊机吊装能力和经济性、工期要求，塔楼钢管柱竖向分为30节。

5.2 首节钢柱吊装及校正

钢管柱吊装利用平衡梁进行吊装，自找平衡，起吊时钢柱的根部要垫实，保证在根部不离地的情况下，通过吊钩的起升与变幅及吊臂的回转，逐步将钢柱扶直，待钢柱停止晃动，稳定后继续提升。单根绳长取柱长的1.2倍，直径取36mm。

首节钢柱在吊装就位后，先调整钢柱标高，再调整钢柱扭转，最后调整钢柱垂直度的顺序进行校正测量。

5.3 首节钢柱安装固定

当地下室首节柱安装完毕后，对柱的轴线和标高进行复测、校正，到达设计规范要求后，用临时支撑相互连接固定牢，使之形成一框架结构，确保钢柱安装及钢柱预埋后不会造成安装精度超过规范及设计要求。

5.4 钢柱的安装工艺

起吊时钢柱的根部要垫实，保证在根部不离地的情况下，通过吊钩的起升与变幅及吊臂的回转，逐步将钢柱扶直，待钢柱停止晃动后再继续提升，与首节钢柱起吊方式相同。为使吊装平稳，应在钢柱上端拴2根白棕绳牵引，单根绳长取柱长的1.2倍，直径取16mm。起吊示意见图2。

图2 钢柱吊装

5.5 钢梁的安装

1）钢梁吊装。主要构件全部用塔吊进行吊装且钢梁构件较轻，为加快施工进度，提高工效，钢梁采用串吊的方法实现一钩多吊，见图3。为确保安全，防止钢梁锐边割断钢丝绳，要对钢丝绳在翼板处绑扎处进行防护，见图4。

2）钢梁安装。钢梁的安装顺序遵循“主梁安装→次梁安装→悬挑梁安装”的原则。钢梁在工厂加工时预留吊装孔或设置吊耳作为吊点。

图3 钢梁一钩多吊

图4 钢梁吊装绑扎

钢梁就位时，先用过镗冲将梁孔和连接板连接定位，然后穿入安装螺栓。安装螺栓数量不少于该节点螺栓总数的30%并不得少于2颗。

3）悬挑梁安装见图5。

图5 悬挑梁安装

6 钢结构特殊位置安装方案

6.1 核心筒底部加强区钢骨桁架安装工艺

核心筒底部从 -3层（-15.600m）到 6层（31.2m）为加强层，加强采取钢骨桁架，见图6。

图6 核心筒底部加强层桁架

6.2 伸臂桁架安装

为保证伸臂桁架安装质量，伸臂桁架在出厂前进行预拼装。桁架安装前，对钢柱使用全站仪进行复测校核，检查牛腿标高和角度，如有偏差及时矫正。桁架的安装顺序：下弦杆→腹杆→上弦杆。为便于校正和调整安装偏差，在桁架安装就位后，先临时固定，后整体校正并固定。桁架安装过程中，在初校、复校的基础上，每完成一道工序后，都再次进行复测。

6.3 钢板剪力墙安装

1）钢板墙吊装前对其本身分析计算，设置合理的吊具来吊装，保证吊装过程平稳，准确落位。

2）钢板墙的焊接：先焊接纵向焊缝，后焊接横向焊缝。

7 结语

通过以上技术方案，顺利完成了该超高层钢结构的安装工作，在保证了安全的前提下，降低工程成本10%，保证了工程质量。超高层钢结构的施工过程是一项错综复杂的系统工程，我国正在大力发展钢结构高层和超高层建筑，应及时组织考察并总结已建成的钢结构的经验，满足其适用性能、环境性能、经济性能、安全性能、耐久性能方面的综合要求，形成完善的建筑体系。

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TU974

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1008-3197（2013）06-26-03

10.3969/j.issn.1008-3197.2013.06.012

2013-08-16

王 颜/女，1983年出生,工程师,硕士，天津建华工程咨询管理公司，从事工程技术管理工作。