超高层地下室钢结构施工关键技术分析

2021-04-01 05:55:22弓国涛
工程建设与设计 2021年12期
关键词:钢柱剪力墙吊装

弓国涛

(陕西建工机械施工集团有限公司,西安 710032)

1 引言

伴随着我国城市化进程的持续加快,城市人地矛盾使高层和超高层建筑成为城市建筑发展的主流方向,对于建筑地下室工程施工也提出了更加严格的要求。在超高层地下室钢结构施工中,技术人员应明确施工关键技术,做好有效的施工管理,保证钢结构施工质量和效果。

2 工程概况

某超高层建筑的高度达到了309 m,地下部分分为4 层,标准层高为4.5 m,底板标高-15.2 m。为了保证地下室结构的稳定性和承载能力,钢管柱采用的是Q345GJB 材质,厚度能够满足Z25(钢板厚度方向性能级别),最大吊装重量接近300 N(30 t)。钢板剪力墙部分的最大厚度达到了60 mm,南北两侧的钢柱与基坑边缘的最小距离为15 m,基坑与施工现场围护结构的距离为16.5 m,在基坑边缘2 m 范围内,应避免堆放土方或材料[1]。

3 超高层地下室钢结构施工关键技术

3.1 明确吊装方案

结合现场实际情况分析,3 号塔吊为平臂式,最大起吊重量100 kN(10 t),在70 m 吊臂端部位置吊重为15 kN(1.5 t),4号塔吊最大起吊重量为100 kN(10 t),在65 m 吊臂端部位置吊重为17 kN(1.7 t),2 台塔吊能够实现对地下室施工区域的全面覆盖,但是无法很好地满足钢结构构件的吊装要求。为了保证施工顺利进行,设置1 台新塔吊,吊臂长度为35 m,最大起吊重量320 kN(32 t),能够很好地满足钢结构构件的吊装要求。但是,模拟分析显示,该吊装方案需要花费大量的时间进行塔吊安装,会导致施工工期延长。基于此,经过相应的方案比选后,决定采用汽车吊配合80 t 履带吊的方式来合理分配吊装任务,在提高吊装效率的同时,也能缩短工期。设置在基坑内的履带吊受基坑空间的限制,行走路线宽度仅为5 m,场内回转半径为12 m。在经过现场勘察和计算后,基坑边缘的施工位置会引发较大的基坑变形问题。为了保障维护结构安全,选择的汽车吊为500 t,设置在施工现场西侧的市政道路上,将部分围挡拆除,使汽车吊的支腿能够进入基坑边缘约9.5 m[2]。

3.2 做好测量控制

从保证施工质量的角度,在超高层地下室钢结构施工中,应做好相应的测量控制工作,建立平面控制网和高程控制网,并且在基坑周边设置相应的轴线控制桩,借助外控法实现对基坑内部各个结构轴线和标高位置的控制。可以在底板上投放轴线,就结构预埋件的安装位置进行校核,并且于已经完成初凝的混凝土结构上进行水准点的引测,构件安装过程中,监理人员需要随时校验轴线和标高[3]。

3.3 重视变形控制

3.3.1 吊装变形控制

因为单片一字型钢板剪力墙本身的长度和宽度较大,在吊装过程中容易出现变形问题。结合相关软件分析剪力墙翻转时的变形情况,可明确其变形主要是弹性变形,变形量为80 mm,当吊装至立位时,变形会自动恢复。但是,从保证钢板剪力墙安装精度的角度,在吊装过程中,应设置HW300 mm×300 mm 的钢梁来减少吊装变形。

3.3.2 焊接变形控制

地下室中钢板剪力墙的常规厚度为40 mm,局部厚度达到60 mm,在板与板之间,横向对接口的长度为2.65 m,竖向对接口长度为8.75 m。钢板本身的焊接量较大,焊接环节很容易出现变形问题。为了保证钢板剪力墙的焊接效果,施工人员在焊接作业过程中应坚持以下几个基本原则:

1)分区焊接,先竖向焊接再横向焊接,从中间向两端分区进行。

2)单杆双焊,双杆单焊。

3)多层多道焊。在实际操作中,对于焊接的变形控制可以采用的方法有[4]:

(1)刚性固定法。作业人员需要沿垂直焊缝方向设置加劲钢板,间距控制为1 m,同时,应该沿钢板墙构件长度方向通长布设竖直加劲肋,在钢板剪力墙构件宽度方向,需要通长布设水平加劲肋。对于一些约束相对薄弱的区域,如门洞位置,应该设置相应的钢梁加固。

(2)残余应力释放法。在应力相对集中的区域,应该预先设置直径在100 mm 应力释放孔,调整孔周围的应力,以此来缓解参与应力引发的变形问题。

(3)减少热输入。在对钢板剪力墙进行焊接过程中,可以采用双面对称K 形坡口的形式,确保在焊缝截面减小时,残余应力也会随之减小。结合该工程的实际情况,选择二氧化碳气保焊,由多名施工人员采取多层多道、退焊与跳焊相互结合的方式进行焊接作业。

(4)选择特定焊接工艺。地下室钢板剪力墙焊接时,应先焊接剪力墙连梁,确保能够发挥出加劲的作用,然后对钢板墙层间对立焊缝区域进行相应的分段焊接,再就层间钢板墙上的横向焊缝焊接。水平方向上,应该强调从中间向两边分段退焊,搭配对称焊接的方式来保证焊接效果。

3.4 钢柱焊接控制

在该工程中,使用钢柱直径较大,焊缝长,而且材质焊接性能差,在焊接热影响区域和焊缝根部很容易出现冷裂纹,从保证施工质量的角度,施工人员应该做好钢管柱厚板的焊接控制。

1)焊接钢管柱时,可以采取电加热技术做好焊前预热,在焊接过程中必须保证层间温度,焊接完成后,也需要采取相应的保温措施保证焊缝质量。同时。可以选择间接热输入密度集中、熔池保护及脱氢效果良好的二氧化碳气体保护焊,可以采用多层多道错位焊接工艺,严格控制焊接环境,设置好防雨保温棚来保障焊接作业的顺利实施。

2)应该明确日照及焊接变形对钢柱垂直度偏差的影响,计算好钢柱预偏的方向和角度,保证施工效果。

3)应该做好焊接收缩变形的预控工作,可以在钢柱的4个面沿对接缝焊接马板,依照千分表的大小设置马板的大小和间距[5]。在柱两侧焊接的马板上对称摆放千分表,确保钢针顶紧马板,固定好旋钮后,可以进行焊接,要求作业人员能够做好千分表读数的观察,对比读数差值,再依照相关公式明确钢柱在不对称焊接情况下的焊接变形,对其进行预控。

4 结语

总而言之,在该工程中,借助500 t 汽车吊与80 t 履带吊的相互配合,能够为地下室钢结构吊装和施工提供便利,通过对吊装顺序的合理安排,可以促进施工效率的有效提高。从施工人员角度,可以借助受力计算来保证地下室钢结构的施工安全,配合科学的焊接工艺和可靠的变形控制,能够切实保障超高层地下室钢结构的施工效果。

猜你喜欢
钢柱剪力墙吊装
民用建筑结构设计中短肢剪力墙技术应用
剪力墙结构设计应用浅析
提高核心筒内钢柱锚固作用的试验研究
中华建设(2019年7期)2019-08-27 00:50:26
非加劲钢板剪力墙显著屈服位移角的研究
再谈液压吊装
跨多层支护结构的地下室钢柱施工技术
立式设备吊装抬尾吊车的选择
轴心受压钢柱截面的优化设计
安徽建筑(2016年4期)2016-11-10 03:59:40
争分夺秒的吊装
十字劲性钢柱在高层建筑中的施工质量控制
江苏建材(2014年3期)2014-03-28 11:59:18