高层钢结构安装的要点分析

　　摘要：本文主要分析了高层钢结构安装的基本要点，对钢结构连接和固定的技术进行具体论述，并在此基础上探讨了高层钢框架结构的校正的方法。
　　关键词：建筑工程；高层钢结构；安装技术；校正方法
　　一、高层钢结构安装要点分析
　　1、总平面规划
　　凡事预则立不预则废，在进行高层钢结构安装时，首先要进行总平面的规划及设计，主要工作有规划塔式起重机的布置、配电箱及电焊机布置、排水系统、消防道路、结构平面的纵横轴线尺寸及工作范围、现场施工道路、机械开行路线、构建堆放位置等，如果施工现场堆放的构件场地不足时，可以选择中转场地。
　　2、塔式起重机选择
　　（1）科学分析起重机性能：在选择起重机时，首先要根据塔式起重机吊装范围的最重构件、位置以及高度，选择合适的塔式起重机，同时考虑到起重机的最大起重力矩，或者是双机抬吊起重力矩的80%所具有的起重量、起重高度、回转半径等因素，除此之外，还应考虑塔式起重机高空使用的抗风性能、吊钩的升降速度、起重卷扬机滚筒对钢丝绳的容绳量。在高层钢结构施工过程中，主要吊装机械一般选用自升式塔式起重机，自升式塔式起重机分内爬式和外附着式两种，应该根据施工特点及现场地质情况而决定。
　　（2）分析所需起重机数量：或多或少的起重机数量，都会增加施工成本，因此要合理的计算所需起重机的台数，主要考虑因素有：塔式起重机性能、施工现场的实地条件、施工进度、建筑物平面等，由此决定布置1—2台或者多台起重机为施工服务，在满足起重性能情况下，尽量做到就地取材。
　　3、钢框架吊装顺序
　　在施工过程中，对于竖向的构件，标准层的钢柱一般为最重构件，因为它受起重机的能力、制作及运输等条件因素的限制，钢柱制作一般为2~4层一节。所以，对框架平面而言，除了要考虑结构本身刚度之外，还应该要考虑塔式起重机爬升过程中框架稳定性及吊装进度，进行流水段划分，先组成标准的框架体，再科学地划分流水作业段，向四周发展。
　　二、钢结构工程中结构连接和固定技术分析
　　1、对主要的焊接接头，应进行焊接工艺试验，制定有关焊接工艺参数和技术措施。在充分考虑减小焊接应力的前提下，从预留反变形和对称焊接两方面控制焊接变形。
　　2、多层高层钢结构连接多采用焊接或高强度螺栓连接。当需要在雨、雪、风等情况下进行焊接时，应采取防护措施。当设计无特殊要求时，现场焊接应以气体保护焊为主，以手工电弧焊为辅，以提高工效，保证焊接质量。
　　3、焊缝在冷却到环境温度后方可进行质量检查。焊接的外观检查和无损探伤检测，应严格按照《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99～2003)规定的标准进行。
　　4、高强度螺栓在使用前应进行施工试验，复验扭矩系数的平均值和偏差值，并按平均值计算所需的施工扭矩；对扭剪型高强度螺栓应按国家标准复验紧固轴力的平均值和变异系数。
　　5、构件安装中发现有孔眼错位现象时，不得强行将螺栓打入，以免损伤螺纹，应先用铰刀修孔，使螺栓能自由穿入。
　　6、紧固后的高强度螺栓必须按规定进行检查：扭剪型高强度螺栓以目测尾部梅花头拧掉为合格；大六角头高强度螺栓终拧结束后，宜采用0．3～0．5kg的小锤逐个敲检。检查合格后的高强度螺栓必须作出标记。
　　7、栓钉在焊接前应进行试验，取得准确的焊接参数后，方允许在结构上焊接。要求为穿透压型钢板的栓焊，钢板与构件必须紧密贴合。在压型钢板重叠处进行栓焊时，可先在压型钢板上开洞。
　　8、高层钢结构梁柱连接的栓焊混合节点，宜按先拧紧腹板上高强度螺栓，再焊接梁翼缘焊缝的顺序施工，并使焊接热影响对高强度螺栓轴力的损失减少到最小。
　　9、高强度螺栓的安装应按一定的顺序施拧，宜由螺栓群中央向外逐个拧紧，并应在当天全部终拧完毕。高强度螺栓的紧固分初拧和终拧两次进行，初拧扭矩约为终拧扭矩的50％。对大型节点宜增加复拧工序，复拧扭矩等于初拧扭矩，目的在于保持初拧的扭矩值。初拧(或复拧)结束后，扭剪高强度螺栓使用专门机具，拧到螺栓尾部梅花头扭断为止；大六角头螺栓用扭矩法(或转角法)进行终拧。为补偿预应力损失，用扭矩法可将施工扭矩增加5％～10％。
　　三、标准节框架安装方法
　　在高层钢结构中，由于楼层框架结构受力因素不同和使用要求不同，其钢构件的布置和规格也相应而异，以下将分析两种常见的安装方法：
　　1、节间综合安装法
　　这种方法就是在标准节框架中，先选择一个节间作为标准间，接着安装4根钢柱后，立即安装框架梁、次梁和支撑等，然后再由下而上逐间构成空间标准间，并进行校正和固定。以这一标准间为依靠，按规定方向进行安装，逐步向四周扩大框架，每立2根钢柱，就安装1个节间，直至该施工层完毕，这是施工中常用到的安装方法，安装的精确度与效率较高，应用较广泛。
　　2、按构件分类大流水安装法
　　这种方法是在标准节框架中先安装钢柱，然后再安装框架梁，接着安装其他构件，按层进行，从下到上，最终完成框架。此方法相对比较灵活，因为在构件不能按计划供应的情况下还可继续进行安装，有机动的余地，施工及管理人员都比较适应这种施工方法。
　　流水安装法是在标准节框架中先安装钢柱，再安装框架梁，然后安装其他构件，按层进行，从下到上，最终完成框架。国内目前多数采用此法，主要原因是：
　　(1)影响钢构件供应的因素多，不能按照综合安装供应钢构件。
　　(2)在构件不能按计划供应的情况下还可继续进行安装，有机动的余地。
　　(3)管理和生产工人容易适应。
　　两种不同的安装方法，各有利弊，但是，只要构件供应能保证，构件质量又合格，其生产工效的差异不大，可根据实际情况进行选择。在标准节框架安装中，要进一步划分主要流水区和次要流水区。划分原则是以框架可进行整体校正，塔式起重机爬升部位为主要流水区，其余为次要流水区，安装施工工期的长短取决于主要流水区。一般主要流水区内构件由钢柱和框架梁组成，其间的次要构件可后安装，主要流水区构件一经安装完成，即开始框架整体校正。以下将以框架钢梁安装方法进行具体的探讨
　　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，往主梁吊装就位后，将扶手绳与钢柱系牢，以保证施工人员的安全。
　　钢梁采用二点吊，一般在钢梁上翼缘处于孔，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。
　　水平桁架的安装基本同框架梁，但吊点位置选择应根据桁架的形状而定，须保证起吊后平直，便于安装连接。安装连接螺栓时严禁在情况不明的情况下任意扩孔，连板必须平整。
　　四、高层钢框架结构的校正方法
　　1、 轴线位移校正
　　任何一节框架钢柱的校正，均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。控制柱节点时须注意四周外形，尽量平整以利焊接。实测位移，接有关规定作记录。校正位移时特别应注意钢柱的扭矩，钢柱扭转对框架安装很不利，应引起重视。
　　2、 柱子标高调整
　　每安装一节钢柱后，应对柱顶作一次标高实测，根据实测标高的偏差值来确定调整与否(以设计±0.000为统一基准标高)。标高偏差值≤6mm，只记录不调整，超过6mm需进行调整。调整标高用低碳钢板垫到规定要求。钢柱标高调整应注意下列事项：(1)偏差过大(＞20mm)不宜一次调整，可先调整一部分，待下一步再调整。理由是一次调整过大会影响支撑的安装和钢梁表面的标高。
　　(2)中间框架柱的标高宜稍高些，通过实际工程的观察证明，中间列柱的标高一般均低于边柱标高，这主要是因为钢框架安装工期长，结构自重不断增大，中间列柱承受的结构荷载较大，因此，中间列柱的基础沉降值也大。
　　3、垂直度校正
　　垂直度校正用一般的经纬仪难以满足要求，应采用激光经纬仪来测定标准柱的垂直度。测定方法是将激光经纬仪中心放在预定的基准点上，使激光经纬仪光束射到预先固定在钢柱上的靶标上，光束中心同靶标中心重合，表明钢柱垂直度无偏差。激光经纬仪须经常检验，以保证仪器本身的精度。当光束中心与靶标中心不重合时，表明有偏差。偏差超过允许值应校正钢柱。测量时，为了减少仪器误差的影响，可采用4点投射光束法来测定钢柱的垂直度。就是在激光经纬仪定位后，旋转经纬仪水平度盘，向靶标投射四次光束(按0°—90°—180°—270°位置)，将靶标上四次光束的中心用对角线连接，其对角线交点即为正确位置。以此为准检验钢柱是否垂直，决定钢柱是否需要校正。
　　4、框架梁面标高校正用水平仪、标尺进行实测，测定框架梁两端标高误差情况。超过规定时应作校正，方法是扩大端部安装连接孔。
　　参考文献：
　　[1]王禄鹏.高层钢结构的安装测控技术[J].《钢结构》，2002年6期
　　[2]徐喆.对当代高层钢结构施工技术要点的分析[J].《黑龙江科技信息》，2010年28期

《高层钢结构安装的要点分析》

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