高层建筑钢结构安装的关键技术探微

童健

【摘 要】钢结构在现代高层建筑应用较为广泛，由于钢结构自身特性，施工过程中必须要注重对关键环节的管控。本文结合工程实例，对高层建筑钢结构安装的关键进行简单分析。

【关键词】高层建筑；钢结构安装；安装关键技术

一.引言

钢材具有较好的塑性和韧性，能够适用于不同的工程项目。由钢材组成的钢结构受外力影响因素较小，能够保障建筑主体结构稳定性，因此在诸多高层建筑结构中被推广应用。高层建筑钢结构安全施工技术对整体工程质量影响较大，必须要重视关键技术的应用。

二.工程概述

某工程塔楼为筒中筒结构，外部的型钢混凝土框架柱与内部型钢混凝土核心筒支撑整个主体，型钢混凝土柱与内部型钢混凝土核心筒从基础承台生根。宴会厅型钢柱钢结构从地下一层柱顶开始生根，至顶层，地下一层以下为混凝土框架梁，首层框架梁局部为型钢混凝土梁，该梁三种型号GL1、GL2、GL3，其中钢梁GL2最大跨度11.35米，起吊重量为9.5吨，地上部分为工字钢框架梁，楼板为组合楼板，板厚200mm。四层中部南北方向有五榀大型钢桁架，跨越四个柱距、整个四层的净空（5米），跨度为40米，每榀重达90吨。其它局部有三处较小桁架。商业附楼在标高-2.250m，一层夹层处有型钢混凝土梁，型钢混凝土梁支撑在钢筋混凝土柱上。标高19.300米，顶层Rf/R8-R12轴线间钢梁与钢桁架共同支撑组合楼板200mm厚，钢梁最大跨度吊重6吨，钢桁架连续四跨，桁架高度为4米，斜向跨度达37米，总重量50吨。

三.高层建筑钢结构安装的关键技术

1.钢结构安装工程的主要特点有：

（1）钢结构工程安装的重点和难点、本工程塔楼主体结构为筒中筒结构体系，设置了4个转换层，转换层腰桁架的安装精度要求非常高，框架安装过程中的调节余量仅为规范允许偏差。因此，在钢构件制作中，必须严格控制构件尺寸精度，凡是涉及桁架的单元，构件出厂前，必须在制造厂经过100%的予拼装。在安排钢构件的安装顺序时，必须易于保证安装精度。

（2）施工场地狭小。由于工程地处商业、金融繁华市区，用于施工的场地非常狭窄，所以必须严密规划现场，合理利用场地，由于各种构件数量巨大，现场可用于堆放的场地狭小，所以必须严密计划，制定出合理、详细的构件进场计划。

（3）构件运输的限制条件较多。由于工程位于商业、金融繁华市区，交通状况复杂，而且构件必须晚上运至现场、晚上卸车，增加了施工难度。钢构件的预制厂距安装现场遥远，必须采取切实可行的措施，防止构件运输中的变形。构件卸车后，认真核对各构件的尺寸。变形超标的要加以校正。

2.钢柱的安装与校正技术

钢柱是通过地脚螺栓与结构相连接。地脚螺栓预埋质量的关键指针有两条：一是地脚螺栓组中心相对轴线的偏移≤3mm；二是单根柱地脚螺栓之间的距离。为保证单根柱地脚螺的垂直度及其相互间的距离，用一块地脚螺栓套模，上下用2个螺母拧紧固定地脚螺栓。套模按钢柱的柱脚底板螺栓孔位图进行套钻而成。套模安装时，其相对于轴线的误差不得大于3.0mm。为保证地脚螺栓组在混凝土浇筑过程中不跑位，用∠40?4mm的角钢和膨胀螺栓直接从大底板下表面搭設钢架支撑地脚螺栓套模，使地脚螺栓套模与底板钢筋隔开，使地脚螺栓套模在绑扎钢筋时不受影响，保证定位准确。钢筋绑扎以后，应该用电焊将上套模与钢筋笼焊接固定。螺栓安装结束以后，用胶布或塑料带包紧螺丝上口，以防螺栓被污染、腐蚀或碰撞。混凝土浇筑结束以后，对螺栓位置进行复测，无误后将螺栓外露部分涂上黄油，外包胶布，加以保护。严禁在其它工序施工中碰撞螺栓。

3.首节钢柱安装

钢柱吊装之前，在钢柱地脚螺栓裙的每一个螺栓上拧进一个螺母和一个盖板，用于调节钢柱的安装标高。在钢柱吊装之前，通过调节螺母的标高，将所有盖板的标高误差控制在1.0mm以内。钢柱吊装就位以后，先对准钢柱中心线与基础中心线，确定钢柱的平面位置。由于地脚螺栓孔与地脚螺栓之间有3mm的调整余量，因此，可以将钢柱中心线与基础中心线的误差控制在3.0mm以内。然后，将地脚螺栓的螺母微微拧紧。

钢柱的垂直度调整通过钢柱底板下的螺母调节。通过微微调节螺母的高低可以控制钢柱的垂直度。要求钢柱在自由状态下，两个正交方向的垂直度偏差校正到零，然后拧紧地脚螺栓。钢柱的标高可能会发生微小变化，正常情况下不会超过2.0mm。待首节钢柱的平面位置、标高和垂直度调整完毕，拧紧柱脚底板上下的地脚螺栓和调节螺栓，用比基础混凝土标号高一个等级的细石混凝土，采用压力灌浆的方法进行二次灌浆。

4.梁的安装与校正

构件宜做到按吊装计划提前2天以上进场，对进场构件应按施工图、深化图、构件安装顺序图、构件安装顺序表进行复核检查。检查内容有：查对钢构件的数目应与清单相符，查阅钢构件的制造档案，复核件的几何尺寸、螺孔间距、焊缝外观质量，节点磨擦面、附件的数量与规格等。杜绝不合格品进入到吊装环节。构件变形可在现场用火焰矫正，火烤后应自然冷却，不得浇水骤冷。

高强螺栓连接副按所需数量与规格、放入专用的小布袋中，待吊装之前挂在相应的节点处。连接板用10#铁丝拧合到相应的节点处，不得采用该节点处的正式高强螺栓拧合，为了不妨碍构件进檔，连接板不应探出构件边缘。焊接用的托板、引弧板等附件不必参与配套。 构件的配套最好与构件的进场结合进行。配套时应留有机动余地，一旦由于进货不及时、天气影响或计划调整等因素干扰了既定的吊装顺序时，应能及时作相应的调整。柱构件之间应保持适当空隙，梁迭放的层次不宜超过3层。构件配套时还应考虑到吊装机械的工作性能。

5.高强度螺栓安装

构件就位后，用冲子穿入节点的螺栓孔，锤击冲子以使各螺孔对正。冲子数量一般每节点两只。待螺孔对正后，从小布袋中取出相应的高强螺栓，使之自由地从螺孔中穿过。螺栓穿孔后用梅花扳手将其拧紧。同一节点螺孔方向应保持一致。严禁螺孔未对正强行穿孔，绝对不允许锤击高强螺栓使之穿孔。

每个节点的高强螺栓一经安装后，即开始进行初拧。初拧扭矩值按下列公式确定： T0=0.065Pcd Pc=P+ΔP

式中 T——初拧扭矩（N?m） Pc——施工预拉力（kN） ΔP——预应力损失值（kN），宜取10%P d——高强螺栓螺纹直径（mm）

为了提高劳动效率，应采用初拧电动扳手。初拧结束半小时后，宜紧跟着进行螺栓的终拧。终拧采用专用电动扳手，将高强螺栓尾部梅花头拧掉。终拧宜在當日完成。无论是初拧还是终拧都应按一定顺序施拧，宜由螺栓裙中央向外的顺序拧紧。

6.焊接工艺过程

清理坡口及两侧的油污、锈等杂质，定位点固，同时点固引、灭弧板和垫板。按规定的焊接顺序进行施焊，焊缝厚度达母材厚度1/2以上时，方可短暂停息。 施焊过程中，每一焊层都要进行清渣，进行层间检查，发现缺陷及时报告焊接技术负责人，分析原因，制定处理方法，处理后方可继续施焊，焊后清理焊接飞溅，自检合格后在焊缝的左上角打上焊工钢印。对于板厚大于25mm的焊缝接头，用多头烤枪进行焊前预热和焊后后热处理，预热温度80-100℃，后热温度200-300℃，恒温1小时。因雨或其它原因中途停止焊接时，应保护好焊缝，重新焊接时，重新预热后，继续施焊。需要根据不同的钢材特性和现场施工条件，选择合理的焊接工艺、设备和材料，焊接的作业，必须要使用最为熟练地电焊工，对工人也需要加强培训，尤其是技术培训同时需要适时的进行无损检测，确保工程的质量，选用最为合适的施工方案，同时对于钢结构焊接的变形进行综合的考虑，以最大限度控制焊接变形的不利影响。

四.结束语

钢结构在施工速度、抗震性能、回收率等方面和其他结构类型相比具有明显优势。在高层钢结构安装过程中，必须要重视关键环节的控制，保障工程建设质量。

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