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對超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑施工技術(shù)和管理進(jìn)行探討
1超高層鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)
超高層鋼結(jié)構(gòu)的工藝流程與特點(diǎn)：構(gòu)件驗(yàn)收→吊裝→高強(qiáng)螺栓→焊接及其檢測→壓型鋼板與栓釘。結(jié)合本流程和特點(diǎn)，現(xiàn)對超高層鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)進(jìn)行簡要總結(jié)。
超高層鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)主要包含如下幾方面內(nèi)容：塔吊的選擇、布置及裝拆；構(gòu)件進(jìn)場、驗(yàn)收與堆放；吊裝；測量控制；焊接；工期及質(zhì)量控制；安全施工。
2塔吊的選擇、布置及裝拆
2.1塔吊的選擇、布置及裝拆，塔吊是超高層鋼結(jié)構(gòu)工程施工的核心設(shè)備，其選擇與布置要根據(jù)建筑物的布置、現(xiàn)場條件及鋼結(jié)構(gòu)的重量等因素綜合考慮，并保證裝拆的安全、方便、可靠。在塔吊的選擇上應(yīng)優(yōu)先考慮內(nèi)爬式塔吊，因?yàn)?/span>鋼結(jié)構(gòu)建筑采用內(nèi)爬式塔吊不需要對樓層進(jìn)行加固，并且在起重機(jī)布設(shè)位置上有較大的自由度。另一方面，采用內(nèi)爬式塔吊進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)超高層建筑吊裝施工，對塔吊起重能力和幅度要求不像采用附著式塔吊那樣苛刻。另外，采用附著式塔吊的造價(jià)要遠(yuǎn)高于同類型起重能力稍小的內(nèi)爬式塔吊，比如某工程設(shè)計(jì)高度為200m，采用附著式塔吊的塔身高度約230m(其中考慮鋼結(jié)構(gòu)3層柱12m，吊索4m～6m，吊鉤滑輪及小車全高4m，安全操作距離2m等)，加上地下部分高度共250m，而采用內(nèi)爬式塔吊的塔身約為40m～50m。附著式塔吊的租賃成本要大于內(nèi)爬式塔吊。因此，從經(jīng)濟(jì)上考慮，為節(jié)約成本，優(yōu)先選用內(nèi)爬式塔吊進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)超高層建筑的施工。
2.2吊裝
吊裝是鋼結(jié)構(gòu)施工的重要工序，吊裝的速度與質(zhì)量對整個(gè)工程起著舉足輕重的作用。鋼結(jié)構(gòu)吊裝前應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)平面和立面形狀、結(jié)構(gòu)形式、塔吊的數(shù)量和位置、現(xiàn)場施工條件等因素確定吊裝分區(qū)與吊裝順序。某工程劃分為東、西兩個(gè)作業(yè)區(qū)，由兩個(gè)作業(yè)組分別完成各自范圍內(nèi)的構(gòu)件吊裝。
吊裝的總原則為：
(1)平面內(nèi)均從中心核心筒向四周擴(kuò)展，即從中間的一個(gè)單元開始，先組裝成一個(gè)穩(wěn)定的剛度柱網(wǎng)單元，先吊柱后吊梁，一個(gè)柱網(wǎng)單元吊裝并臨時(shí)固定后，再在其左右或前后吊裝兩個(gè)單元，待3個(gè)單元構(gòu)件全部吊裝完成后，進(jìn)行全面的精確校正。
(2)豎向吊裝順序(以一柱三層為例)：先安4根鋼柱→下層框架梁→測量校正→螺栓初擰→中層框架粱→上層框架粱→測量校正→螺栓初擰→測量校正→終擰高強(qiáng)螺栓→焊接→焊縫檢測→散鋪上層壓型鋼板與栓釘焊接→下、中層壓型鋼板散鋪與栓釘焊接→下、中、上層鋼梯、平臺吊裝→樓蓋鋼筋混凝土樓板施工。
在某工程主體鋼結(jié)構(gòu)施工中，通過采取“區(qū)域吊裝”及“一機(jī)多吊”技術(shù)，這樣解決了工期緊與工程量大的矛盾，從鋼結(jié)構(gòu)施工流程明顯看出，各工序既相互聯(lián)系又相互制約，測量控制方法的選擇直接影響到工程的測量精度與進(jìn)度。在某工程測量施工中，我們采取“預(yù)先控制”與“跟蹤校正”相結(jié)合，即在吊裝前對樓層柱標(biāo)高及定位進(jìn)行初步測量，并對構(gòu)件進(jìn)行標(biāo)線控制，吊裝后在柱梁框架形成前將柱子初步校正并及時(shí)糾偏，形成單元體后進(jìn)行最后校正，這樣大大減輕了校正難度，并實(shí)現(xiàn)了區(qū)域施工各工序間良性循環(huán)的目標(biāo)。在結(jié)構(gòu)整體測量控制方面，根據(jù)結(jié)構(gòu)無一標(biāo)準(zhǔn)層及空間雙曲面的特點(diǎn)，摸索出一整套采用激光鉛直儀與全站儀進(jìn)行“空間坐標(biāo)點(diǎn)定位”與“雙系統(tǒng)復(fù)核控制”的測量方法，很好地解決了雙曲面結(jié)構(gòu)定位難題，保證了項(xiàng)目質(zhì)量控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
2.3焊接
2.3.1確定焊接順序
①平面內(nèi)：應(yīng)從建筑平面中心向四周擴(kuò)展，采取結(jié)構(gòu)對稱、節(jié)點(diǎn)對稱和全方位對稱的順序焊接。
②豎向上：上層框架梁→壓型鋼板支托→下層框架梁→壓型鋼板支托→中層框架梁→壓型鋼板支托→焊接檢驗(yàn)(柱與柱焊接可在梁焊接前進(jìn)行，也可于之后進(jìn)行)。
③柱與柱焊接應(yīng)由兩名焊工相對，兩面等溫、等速對稱施焊。
④柱與梁節(jié)頭的焊接，一般先焊H型鋼的下翼緣板，再焊上翼緣板。一根梁的兩個(gè)端頭應(yīng)先焊一個(gè)端頭，待其冷卻至常溫后，再焊另一端。
2.3.2確定焊接工藝
某工程鋼結(jié)構(gòu)焊接施工難度較大，不僅鋼板厚，而且由于結(jié)構(gòu)為雙曲面，設(shè)計(jì)中采用了大量的斜撐及斜柱，造成立焊、斜立焊較多，此類結(jié)構(gòu)不僅處于結(jié)構(gòu)的重要部位，而且大多處于外向、斜向，安全操作與施工防護(hù)都比較困難。對于緊迫的工期與較大的焊接工程量之間的矛盾，建議采用CO2氣體保護(hù)半自動焊應(yīng)用于立焊、斜立焊和俯角焊的工藝，從根本上解決手工電弧焊速度慢影響進(jìn)度的問題，滿足了焊接施工的需要。
2.3.3確定焊接參數(shù)
選定工藝后，焊接QC(QC是“Quality―Control”的縮寫，意為質(zhì)量控制)小組在項(xiàng)目組的帶動下通過工藝評定，編制出一整套切實(shí)可行的適用本工程特點(diǎn)的CO2氣體保護(hù)半自動焊接方法及參數(shù)。首先確定攻關(guān)目標(biāo)，用ABC法找出影響質(zhì)量的原因，并進(jìn)行系列分析，針對這些問題找出相應(yīng)的對策措施；建立了有效的質(zhì)量保證體系，制定完善的工藝指導(dǎo)書。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，確定了運(yùn)用于橫焊、平焊、立焊、斜立焊的工藝參數(shù)；通過對焊絲的伸出長度、焊縫層間清理，焊槍施焊角度反復(fù)摸索，形成了一整套的操作要領(lǐng)；為使焊接環(huán)境處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，加強(qiáng)了施工防護(hù)措施和輔助措施。經(jīng)過項(xiàng)目組和焊接QC小組全體人員的不懈努力，很好地解決了CO2氣體保護(hù)焊應(yīng)用在超厚件立向、斜立向接頭上的焊接工藝問題。
2.4安全施工
安全施工是鋼結(jié)構(gòu)施工中的十分重要環(huán)節(jié)，超高層鋼結(jié)構(gòu)施工的特點(diǎn)是高空、懸空作業(yè)點(diǎn)多。在施工過程中，僅高強(qiáng)螺栓就有幾十萬顆，這些零件雖小，但如果從100m以上的高空掉下去，后果可想而知。針對超高層鋼結(jié)構(gòu)施工的特點(diǎn)，采取事前與過程控制相結(jié)合的方法，即事先采取防護(hù)措施(如防墜板、防墜器、安全梯、纜風(fēng)繩等等)，并加強(qiáng)對施工人員的安全教育培訓(xùn)，堅(jiān)持日安全巡視制度。某工程在吊柱子時(shí)外墻設(shè)安全網(wǎng)，吊框架梁時(shí)架設(shè)臨時(shí)活動式走道，并隨框架吊裝逐層升高；擰高強(qiáng)螺栓時(shí)在梁端掛設(shè)吊籃，焊接時(shí)搭設(shè)操作平臺，另外做到及時(shí)鋪設(shè)樓層壓型板以確保施工安全。
3對超高層鋼結(jié)構(gòu)施工的幾點(diǎn)建議
3.1充分理解節(jié)點(diǎn)深化圖，合理制定施工工藝。
3.2根據(jù)工程特點(diǎn)合理選用機(jī)械設(shè)備，特別是塔式起重機(jī)的選用，并要考慮其裝拆的可行性。
3.3根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、焊接形式及氣候條件選用合理的焊接工藝及參數(shù)，不能一概而論，盲目照搬。
3.4結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加工順序及進(jìn)場數(shù)量要充分考慮現(xiàn)場堆放條件及吊裝設(shè)備的吊運(yùn)能力。
3.5嚴(yán)格工廠制作工藝，減少現(xiàn)場處理數(shù)量。
3.6測量控制要做到分區(qū)段、分層次、分階段進(jìn)行閉合、校正，防止累計(jì)誤差的產(chǎn)生。
3.7安全防護(hù)要及時(shí)跟進(jìn)，措施要嚴(yán)密，檢查要到位。
四川新宇空間鋼結(jié)構(gòu)工程有限公司
2021.10.11
