提高高层建筑钢结构施工技术，确保安装质量

　　【摘要】合理确定高层钢结构安装的施工顺序、采取各种措施提高安装质量是保证整个工程质量和工期的关键。本文在分析高层钢结构在我国发展中存在的问题的基础上，进行了高层建筑钢结构施工技术的分析。
【关键词】高层建筑，钢结构，施工技术
随着城市建筑业的迅速发展，加之钢结构建筑具有强度高、自重轻、施工速度快、抗震性能好、节能环保及工业化程度高等特点，高层钢结构工程应用越来越多，合理确定高层钢结构安装的施工顺序、采取各种措施提高安装质量是保证整个工程质量和工期的关键。
我国由于技术和经济的原因，高层建筑钢结构的发展起步较晚，80年代以前没有建过一幢高层钢结构建筑，直到80年代中期我国在深圳兴建第一幢高层钢结构建筑“深圳发展中心大厦”（高165m），该工程中截面为1070mm×1070mm箱形柱（壁厚130mm）的工地安装焊接获得成功，为以后高层建筑钢结构提供了经验。随着我国改革开放的深入和经济的发展，到1990年已在上海、北京和深圳建成11幢高层钢结构建筑，当时最高的是208m高的京广中心（框架-剪力墙），形成了高层建筑钢结构的小高潮。与此相适应，我国在高层钢结构的科学研究、设计软件的编制、设计能力及各项配套的工艺方面均取得了较大的进展，在钢结构的制作及安装方面的国产化已具有相当水准。
一、高层钢结构在我国的发展中存在着的问题
（1）结构设计。钢结构设计分两个阶段，即设计图阶段和施工详图阶段。现在有的设计院完全采取国外设计模式，无构件图、节点图和钢材表等，对工程招投标和施工详图设计带来不便。建议有关部门对此做出具体规定，关于节点设计问题，国内应多做一些理论和试验研究工作，比如柱梁刚性节点塑性铰外移和防止焊接节点的层状撕裂等。由于钢结构的阻尼比较低，在研发各种耗能支撑和节点的减震消能体系方面，国际上研究和应用较多，国内应加快进行此方面的研究。
（2）钢结构设计国产化。国家标准《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-98)和《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）等有关高层建筑最大高度和最大高宽比的规定，在一般情况下，应遵守规范的规定，否则应进行专项论证或试验研究。建设部第111号令《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》和建质[2003]46号文《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》，对加强高层建筑钢结构设计质量控制意义重大，具有可操作性。
（3）钢材的国产化。国内钢铁企业根据我国高层建筑钢结构设计标准的要求，制订我国第一部高层建筑钢结构的钢材标准《高层建筑结构用钢板》（YB4104-2000），比目前仍在实施的《低合金高强度结构钢》（GB/T1591-94）又前进了一步，其性能指标优于国外同类产品。
二、高层建筑钢结构施工技术分析
1、高层钢结构吊装一般需划分吊装作业区域，吊装按划分的区域，平行顺序同时进行。在吊装第一节钢柱时，应在预埋的地脚螺栓上加设保护套，以免钢柱就位时碰坏地脚螺栓的丝牙。钢柱吊装前，应预先在地面上把操作挂篮、爬梯等固定在施工需要的柱子部位上。钢柱的吊点在吊耳处，根据钢柱的重量和起重机的起重量，钢柱的吊装可用双机抬吊或单机吊装。双机抬吊时，钢柱吊离地面后在空中进行回直。单机吊装时需在柱子根部垫以垫木，以回转法起吊严禁柱根拖地。钢柱就位后，先调整标高，再调整位移，最后调整垂直度。柱子要按规范规定的数值进行校正，标准柱子的垂直偏差应校正到零。当上柱与下柱发生扭转错位时，可在连接上下的耳板处加垫板进行调整。为了控制安装误差，对高层钢结构先确定标准柱。正方形框架取4根转角柱，长方形框架当长边与短边之比大于2时取6柱，多边形框架则取转角柱为标准柱。一般取标准的柱基中心线为基准点，用激光经纬仪以基准点为依据对标准柱的垂直度进行观测，于柱子顶部固定有测量目标。
钢柱标高的控制，每安装一节钢柱后，对柱顶进行一次标高实测，标高误差超过6mm时，需进行调整。如误差过大（大于20mm），不宜一次调整，可先调整一部分，待下一次再调整。否则一次调整过大会影响支撑的安装和钢梁表面标高。中间框架柱的标高宜稍高些，因为钢框架安装工期长，结构自重不断增大，中间柱承受的结构荷载较大，基础沉降亦大。钢柱轴线位移校正，以下节钢柱顶部的实际柱中心线为准，安装钢柱的底部对准下节钢柱的中心线即可。校正位移时应注意钢柱的扭转，钢柱扭转对杠架安装很不利。
2、钢梁在吊装前，应于柱子牛腿处检查标高和柱子间距，主梁吊装前，应在梁上装好扶手杆和扶手绳，待主梁吊装就位后，将扶手绳与钢柱系牢，以保证施工人员的安全。一般在钢梁上翼缘处开孔，作为吊点。吊点位置取决于钢梁的跨度。为加快吊装速度，对重量较小的次梁和其他小梁，多利用多头吊索一次吊装数根。有时将梁、柱在地面组装成排架进行整体吊装，减少了高空作业，保证了质量，并加快了吊装速度。
3、高强度螺栓安装在节点全部处理好后进行，螺栓穿入方向要一致。一般应以施工便利为宜，对于箱形截面部件的接合部，全部从内向外插入螺栓，在外侧进行紧固。如操作不便，可将螺栓从反方向插入。严禁强行穿入螺栓，如不能穿入时，螺孔应用绞刀进行修整，用绞孔修整前应对其四周的螺栓全部拧紧，使板叠密贴后再进行。修整时应防止铁屑落入叠缝中。绞孔完成后用砂轮除去螺栓孔周围的毛刺，同时扫清铁屑。
高强度螺栓紧固时，对于大型节点可分为初拧、复拧和终拧。初拧是为了尽量缩小螺栓在紧固过程中由于钢板变形等的影响，采取缩小互相影响的措施。初拧轴力一般宜达到标准轴力的60%—80%，最低不应小于标准轴力的30%，复拧即在初拧的基础上，再重复紧固一次，复拧扭矩值等于初拧扭矩值。终拧是对高强度螺栓作最后的紧固。终拧的轴力值以标准轴力为目标，并应符合设计要求。考虑高强度螺栓的蠕变，终拧时预拉力的损失，根据试验，一般为设计预拉力的5%—10%。
4、施工中钢柱之间的连接常采用坡口电焊连接。主梁与钢柱间的连接，一般上、下翼缘用坡口电焊连接，而腹板用高强螺栓连接。次梁与主梁的连接基本上是在腹板处用高强螺栓连接，少量再在上、下翼缘处用坡口电焊连接，柱与梁的焊接顺序，先焊接顶部柱、梁节点，再焊接底部柱、梁节点，最后焊接中间部分的柱、梁节点。
坡口电焊连接应先做好准备（包括焊条烘焙、坡口检查、设电弧引入、引出板和钢垫板，并点焊固定，清除焊接坡口、周边的防锈漆和杂物，焊接口预热）。柱与柱的对接焊接，采用二人同时对称焊接，柱与梁的焊接亦应在柱的两侧对称同时焊接，以减少焊接变形和残余应力。
对于厚板的坡口焊，打底层焊多用直径4mm焊条焊接，中间层可用5mm或6mm焊条，盖面层多用直径5mm焊条。三层应连续施焊，每一层焊完后及时清渣。焊缝余高不超过对接焊体中较薄钢板厚的1/10，但也不应大,3.2mm。焊后当气温低于0℃时，用石棉布保温使焊缝缓慢冷却。焊缝质量检验均按二级检验标准检验。
5、预埋柱脚螺栓的位置必须非常准确，否则会导致钢柱安。装上的困难，且对安装质量有较大的影响。因此预埋螺栓位置应给予严格控制，施工中应严格控制基础轴线和标高基准点，埋设后进行两次复测，第一次在埋设定位后测量，第二次在基础混凝土浇筑并待其坚固后进行复测，如果在复测过程中发现位移超出范围则必须进行重新埋设。其标高偏差控制在±5mm以内定位轴线的偏差控制在±2mm以内。
3．结语
钢结构项目施工过程中的问题非常复杂．主要是由于引发质量问题的因素繁多，产生质量问题的原因也复杂．即使是同一性质的质量问题，原因有时也不一样。因此，在钢结构的施工中应严格按照施工程序和施工规程进行．不得无图施工和随意修改设计图纸。

参考文献
【1】王禄鹏，李晋民.《高层钢结构施工管理技术》【J】.钢结构,2005（1）
【2】李树忠.《高层钢结构的施工技术与应用》【J】.经济技术协作信息，2008（7）
【3】李国强．我国高层建筑钢结构发展的主要问题【J】．建筑结构学报．1998，19（1）：24～32
【4】张海升．高层办公楼钢结构安装的施工方法【J】．建筑技术．2004，35（2）：123～125

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