現代超高層結構建筑施工技術的探討

　　一、工程概況

　　某大樓東西長57.1m，南北寬26.8m，共計九層。該工程結構形式采用鋼框架結構，筏板式基礎。鋼柱底部與基礎采用外包式柱腳連接。鋼柱為500×500h截面，腹板厚度為16mm，翼緣厚度為25mm，采用場外加工。鋼梁采用h型鋼。梁柱節點采用10.9級m30高強螺栓連接地腳螺栓m30，螺母和墊圈為q235鋼。水平結構中樓板為鋼筋混凝土壓型鋼板組合結構，壓型鋼板與鋼梁間采用栓釘連接，鋼結構采用防銹漆防腐主體鋼結構防火設計中鋼梁涂刷防火涂料，鋼柱外包加氣混凝土砌塊。內墻采用加氣混凝土砌塊，外墻采用橫板圍護。

　　二、特點

　　1.民用建筑中采用鋼結構的建筑做法與傳統結構形式區別較大，施工中可借鑒的經驗不多，須做好前期細部設計，尤其是裝飾裝修與主體結構的結合。

　　2.加工精度要求高，要加強構件加工工序質量控制及安裝順序的合理安排。

　　3.焊接工作量較大，焊接質量要求嚴，對特殊工種人員的勞力組織及專業技能要求高。

　　4.由于鋼結構高空作業防護難度大，施工中安全管理要引起高度重視。嚴格安全操作規程，強化全員安全意識。

　　三、工藝原理及關鍵技術

　　1.對原鋼結構設計圖進行了細化擴大節點設計，并達到了構件制作與整體安裝的質量標準要求。

　　2.采用先進、合理的加工機械設備(模具)，防止構件出現焊接變形。提高鋼結構框架安裝精度。

　　3.工序上進行了改進，在保證空間框架剛度的前提下先安裝完全部鋼框架主體結構后，再安裝各樓層板。

　　4.對高層鋼結構工程內外裝飾裝修設計，采用科學合理的連接方式進行裝飾施工。

　　四、工藝流程及操作要點

　　1.鋼結構節點細化設計

　　1.1應用繪圖軟件對鋼結構框架節點結構按平、立、剖面進行1：1繪圖放樣。施工圖紙細化設計，達到構件制作與整體安裝的質量標準。

　　1.2利用鋼結構計算軟件進行各類構件的受力計算，利用cad圖形設計平臺對復雜連接節點和復雜構件放大樣，建立鋼結構符號節點庫，實現圖形信息微機化。

　　2.加工制作鋼結構構件 鋼結構構件全部采用場外加工.其中鋼柱每節按三層分段。在加工過程中要做好質量控制，并按照設計施工圖和gb50205—2001鋼結構工程施工及驗收規范的規定進行驗收。

　　3.鋼結構安裝

　　3.1構件驗收、矯正 鋼構件在進入安裝現場后，由專業質量檢測人員對構件的質量進行檢查彈出鋼柱的安裝軸線。若發現在運輸過程中鋼構件發生變形缺陷后，馬上進行矯正和處理。

　　3.2地腳螺栓安裝工藝 將地腳螺栓全部用上、下螺帽固定在鋼套板上，用8的鋼筋將地腳螺栓焊接固定在基礎主筋上，加固完成后進行混凝土澆筑待上部結構安裝調整完成后對所有鋼柱底板下的間隙用c40細石混凝土進行二次灌注。

　　3.3安裝與校正

　　(1)安裝順序。按結構平面形式分區段繪制吊裝圖，吊裝分區先后次序為：先安裝整體框架梁柱結構后樓板結構，平面從中央向四周擴展，先柱后梁、先主梁后次梁吊裝，使每日完成的工作量可形成一個空間構架，以保證其剛度，提高抗風穩定性和安全性。

　　(2)鋼柱的安裝。為了便于調整柱的垂直度，在預埋螺栓上先擰上數個螺母(至少4個)，全部擰到接觸基礎面，并用水平儀找平后，開始吊裝鋼柱。吊裝鋼柱時，為了防止意外事故出現(如雷雨天氣，必須停工)，在柱的上端活系兩根纜風繩，可以四個方向臨時固定，也可用來調整垂直度測量校正。鋼柱吊裝就位后，用兩臺經緯儀和水平儀對鋼柱進行測控，微調通過調整柱底腳板下的螺母來實現。

　　(3)主次橫梁的安裝。在第一個空間受力單元的4根鋼柱安裝完后，便可安裝柱之間的主橫梁和次橫梁。在吊裝過程中對吊點進行計算和試驗。安裝過程中先用撬棍插入鋼梁兩端的螺孔內，再將臨時螺栓擰入，待結構安裝精度調整達到標準規定后，將高強度螺栓自由穿人栓孔內。高強度螺栓的安裝順序原則上是以接頭處剛度較大的部位向約束較小的方向進行，擰緊順序是由螺栓群中心向四周進行，高強度螺栓緊固分為初擰和終擰，初擰扭矩一般控制在終擰扭矩的50%左右。

　　(4)焊接。梁、柱安裝采用手工電弧焊。原則是采用結構對稱、節點對稱、全方位對稱焊接。多層焊接宜連續施焊，每一層焊道焊完后應及時清理檢查，清除缺陷后再焊。焊接接頭要求熔透焊的對接和角接焊縫。多層梁柱焊接時，應根據安裝情況先焊頂層柱與梁節點，其次焊底部柱與梁節點，最后焊中間部分的柱與梁節點在焊接頂層柱與梁節點時，應先焊柱頂垂直偏差較大的部位，以利用焊接后收縮變形應力達到減少柱頂垂直偏差。焊接順序宜從中間軸線柱向四周擴散施焊。

　　(5)鋼柱加長連接。鋼柱安裝順序同首層，用高強螺栓將腹板兩側夾板緊固連接。在連接時，為避免造成軸線的積累誤差，則必須注意每節柱的定位軸線均應從地面控制軸線直接引出，以保證整根柱在允許偏差范圍內調整好后進行高強度螺栓初擰，待本層第一個空間結構受力單元安裝完畢并檢測合格后，對鋼柱連接螺栓進行終擰。

　　4.鋼結構與裝飾材料連接方法

　　4.1全隱框鋁合金玻璃幕墻 幕墻龍骨與h型鋼柱的連接件采用180mm×l00mm×10mm角鋼(l=100mm)，型鋼表面熱鍍鋅防腐處理，龍骨為180系列隱框鋁合金型材，玻璃為中空鋼化鍍膜玻璃。本工程幕墻龍骨采用型鋼連接件直接焊于h型鋼梁上，焊接形式為滿焊，焊縫高度不小于8mm，焊接完按要求對焊點進行防腐處理。

　　4.2型鋼骨架金屬幕墻 本工程中外墻采用金屬夾芯橫墻板。幕墻龍骨采用方管，方管與h型鋼柱的連接件采用110mm×70mm×10mm角鋼(l=200mm)，與主體h型鋼柱豎向間隔900mm焊接一個固定點。焊接形式為滿焊，焊縫高度不小于7mm;龍骨為180mm×70mm×20mm×3mmc型檁條。主體結構跨度為7.2m，c型檁條水平放置時，跨中撓度較大，影響受力要求，因此在跨中采用50角鋼豎向作支撐。

　　4.3樓地面工程 樓板混凝土底模采用壓型鋼板，規格為yx-76-344-688.厚度為lmm，壓型鋼板與鋼梁之問連接用栓釘規格為16×l10mm，間距400mm.混凝土澆筑前要驗算壓型鋼板的強度和剛度。

　　五、質量要求及技術措施

　　1.專職質檢員對大型焊接、軋制h型鋼等主要材料認真進行質量驗收。

　　2.構件上連接孔的孔徑、孔距進行全部跟蹤生產檢查，對樣板、模具、胎具每天至少檢查一次。

　　3.鋼結構工程所采用的鋼材應附有鋼材的質量證明書，各項指標應符合設計文件的要求。

　　結語

　　綜上所述，該大樓工程安裝精度高、工期短、難度大，施工中對施工技術進行了摸索總結并進行了科研開發，收到了良好的效果，獲得了良好的經濟效益和社會效益。均充分體現了我國現代建筑及其施工技術的科技水平，尤其是我國超高層建筑的現代施工技術，已逐步形成一系列的成熟工藝，并在海內外得到廣泛應用。