浅谈超高层建筑钢结构施工技术.doc
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1、浙江建筑 , 第 26卷 , 第 3期 , 2009年 3月ZhejiangConstruction, Vol.26, No.3, Mar.2009浅谈超高层建筑钢结构施工技术OnStelStructureCnstructionTechnology ofSuperTalBilding万荣涛WANRong-tao(浙江东南网架股份有限公司 , 浙江 杭州 311209)摘 要 :超高层钢结构施工具有标准高、场地狭小 、立体交叉施工等影响施工因素多的特点 , 以 下介绍超高层 建筑钢结构施工 的技术准备 、吊装设备的选定 、流水段划分等技术措施 。 同时详细阐述了超高层建筑钢结构中钢柱 、钢梁 、
2、转换 柱 、转换桁架 、天桥 与天线杆等的安装方法 , 以及施工监测 、施工协调和安全施工技术等方案 。关键词 :超高层建筑 ;钢结构施工 ;流水段 ;测量与矫正 ;施工协调 ;施工安全 中图分类号 :TU974文献标识码 :B文章编号:1008 -3707(2009)03 -0033 -05超高层建筑中大都采用钢结构体系 。 钢结构的 施工从设计 、材料采购 、构件加工 、现场安装 、现场施 工管理等是一项综合性很强的工作 , 也是一个企业 施工技术水平和管理水平的体现 1 -2 。 概括起来有 如下的特点 :(1)钢结构工程量大 、构件多 , 用于施工和堆放 构件的场地小 ;(2)立体交叉
3、施工是超高层钢结构 施工的一大特点 ;(3)超高层钢结构建筑安装标准 比较高 。对材料选用 (特别是钢材 )以及测量 、焊接 等施工工艺都提出了比较高的要求 ;(4)自然条件 、 沉降 、材料压缩变形 、混凝土的收缩变形 、焊接变形 等影响施工 的因素多 ;(5)塔式起重 机的安 装 、爬 升 、拆除技术要求高 。1 施工前的准备工作1.1 技术准备编制施工组织设计 , 将设计的思想融汇贯通到 施工中 ;确定或完善施工及验收标准 , 规范市场 、规 范各方行为 ;进行工艺试验与工艺评定 , 为后续施工 提供技术保障 。1.2 吊装准备目前国内超高层建筑钢结构施工在选用吊装施 工机械主机时 ,
4、几乎全部采用自升式塔式起重机 , 自 升式塔式起重机可分为内爬式和外附式两种 3 -4 。 塔式起重机臂又可分为平衡式与起重臂可起伏 (以 下简称动臂式 )两种 (见图 1、图 2、图 3)。塔式起重机的起重性能要满足工程要求 , 其中 包括吊机最大起重量 、最大起重力矩 、最大半径与最 小半径 。 特别要注意随着起重高度的增大 , 吊机的 实际起重量会减小 , 因为 :要扣除不断增多的起重 钢丝绳自重 ;受卷扬机容绳量的限制 , 到一定高度 时经过吊钩滑轮的钢丝绳走数要减少 。对内爬式塔式起重机要注意起重卷扬机滚筒内 的钢丝绳的容绳量 , 它将决定起重的极限高度 。对外附着式塔式起重机要了解
5、其标准塔身的高 度 , 以判断是否适用工程需要 。1.3 现场准备超高层建筑钢结构工程在施工安装前现场的准 备工作有 :钢构件 (包括零部件 、连接件等 )的验收 、 测量仪器及丈量器具的准备 、基础复测 、构件运输 、 构件堆放 、构件堆场以及安排设备工具材料和组织 施工力量等 。收稿日期 :2008 -07 -01作者简介 :万荣涛 (1979 ), 男 , 江西抚州人 , 工程师 , 主要从事钢结构加工与安装工作 。第 3期万荣涛 :浅谈超高层建筑钢结构施工技术372 超高层建筑钢结构安装2.1 流水段划分 (立面施工流水 )超高层钢结构 , 由于制作和吊装的需要 , 对整个 建筑从高度
6、方向须划分若干个节 , 一般以钢柱的分段 作为节的划分依据 。它既具有总体设计的各项结构 上的要求 , 又有其固有的单体特征 。在吊装时 , 除须 保证单节框架本身的刚度外 , 还须保证自升式塔式起 重机 (特别是内爬式塔式起重机 )在爬升过程中的框 架稳定 , 因此立面施工流水划分必须注意下列条件 : (1)塔式 起重机的 起重性 能 (起重量 、起重半径 、起吊高度 )应满足流水段内的最重物件的吊装要求 ;(2)塔式起重机爬升高度能满足下一节流水段 的构件起吊高度 ;(3)每一节流水段内柱的长度应能满足构件制 造厂的制作条件和运输堆放条件 。2.2 每节流水段 (每节框架 )内标准节框架和
7、特殊 节框架的施工2.2.1 标准节框架的施工超高层钢结构框架 , 在 总体上可划分为节框架 (一般以 3 4 层为一节 ), 在这些节框架中 , 存在着多数节框架具有结构类型 大致相同的情况 , 把这类节框架归纳为标准节框架 。 只要抓住标准节框架的施工 , 也就基本上取得了超 高层钢结构框架施工的主动权 。 标准节框架的安装 方法列于表 1。表 1 标准节框架的安装方法节间综合安装法按构件分类大流水安装法 此法是在标准节框架中 , 先选择一个节间 作为标准间 。 安装 4 根钢柱后立即安装框架梁 、次梁和安装方法比较支撑等 , 由下而上 逐间 构成空 间标准 间 , 并进 行 校正和固定
8、。 然后以此标准间为依靠 , 按 规定方 向进行安装 , 逐步扩大框架 , 每立 2 根钢柱 , 就安 装 1个节间 , 直至该施工层完成 。国外一般采用 此法 , 随 吊随运 , 现场原 则上不 设 堆场 , 每天提出供货清单 , 当天安装完毕。这种安装方法对现场管理要求严格 , 供货交 通必须确保畅通 , 在构件运输保证的条件 下能获 得最佳的效果 。此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 , 最终形成框架 。国内目前多数采用此法 , 主要 原因是 :影响钢 构件供 应的 因素多 , 不能按照综合安装供应钢构 件 ;在构 件不
9、能按 计划供 应的情 况下 尚可继续进行安装 , 有机动的余地 ;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够确保 , 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 。 标准节框架安装注意事项 : (1)每节框架吊装时 , 必须先组成整体框架 , 即次要构件可后安装 , 尽量避免单柱长时间处于悬臂状态 , 使框架尽早形成 , 可增加吊装阶段的稳定性 。 (2)每节框架施工时 , 一般是先栓后焊 ;并按先 顶层梁 , 其次底层梁 , 最后为中间层梁的操作顺序 ,使框架的安装质量能较好地控制 。 (3)每节框架梁焊接前 , 应先分析框架柱子的
10、垂直度偏差情况 , 有目的地选择偏差较大的柱子部位的梁先进行焊接 , 以减小焊接后产生的收缩变形 , 有助于减少柱子的垂直度偏差 。(4)每节框架内的钢楼梯 及金属压型板 , 应及 时随框架吊装进展而进行安装 , 这样既可解决局部 垂直登高和水平通道问题 , 又可起到安全隔离层的 作用 , 给施工现场操作带来许多方便 。2.2.2 特殊节框架的施工 特殊节框架 , 是指不同 于标准节的框架 。如底层大厅 (裙房网架 )、结构的 水平加强桁架层 、屋顶花园层等 。 由于其建筑和结 构上的要求特殊 , 施工有其不同的要求 , 为此应制定 特殊构件吊装的施工技术方案 , 方能全面完成超高 层钢结构框
11、架的安装 。底层大厅 (裙房 网架 ), 此类网 架结构 跨度较 大 , 同时位于高层建筑的 内部或旁边 , 施工条件较 差 , 一般采用 “地面拼装 , 整体提升 ”、“搭设平台 , 高 空散装 ”等施工方法 。结构的水平加强桁架层 , 桁架结构重量重 , 一般 情况下塔吊无法整体吊装 , 常采取 “分段吊 ” 、“整体 提升 ”、“散装法 ”等 。还有如屋顶花园层等 , 此类结构较轻 , 一般就直 接采用塔吊进行散装法 。2.3 钢柱的安装方法(1)钢柱安装前应对下一节柱的标高与轴线进 行复验 , 发现误差超出规范的 , 应立即修正 。(2)安装前 , 应在地面把钢爬梯等装在钢柱上 ,供登
12、高作业用 。(3)钢柱工厂 加工 时应按 要求 在柱 两端 设置 临时固定用的 连接耳 板 , 上节钢 柱对准 下节 钢柱 柱顶中心 线 后 , 即 用螺 栓 与连 接 板 做临 时 固 定 。 待钢柱对接 (指电焊 )完成 , 且验收合格后 , 再将耳 板割除 。(4)钢柱一般采用两点就位 , 一点起吊 。2.4 钢梁与钢桁架的安装方法(1)安装前必须对钢柱上的连接件或混凝土核 芯筒壁上的埋件进行预检 。预检内容 :对连接件检查平整度 、磨擦面 、螺栓 孔 ;对埋件检查位置 、平整度 、清洁度 。(2)起吊前 , 在梁面装好扶手 杆和扶手绳或扶 手管 , 特别是主梁与主桁架一定要装 , 对次
13、梁或小梁 可以根据需要安装 , 扶手高 1m, 沿梁长通长设置 , 供 高空作业人员做通道用 。(3)钢梁 、钢桁架安装一般采用两点吊 。 (4)钢梁 、钢桁架吊装方法一般有捆扎法 、工具式吊具法 、在梁上设钢吊耳法 。2.5 特殊钢结构的安装特殊钢结构是一个统称 , 它有各种各样的表现 形式 , 比如 :建筑中的转换柱 、转换桁架 、外伸桁架 、 塔尖 、天桥与天线杆等 。 但是它们有下列共性 :(1)它们往往以组合体的形式出现 , 体积大 、重 量重 。(2)组 合 体 的 连 接 形 式 复 杂 、多 样 , 连 接 要 求高 。(3)在整个建筑中 , 它往往起 到关键点和特定 性作用
14、。不同的建筑中特殊钢结构一 般不会相同或相 似 , 因此其安装不可能有一个统一的或相对固定的 安装模式与工艺 。 这就体现了它在超高层钢结构安 装施工中的难度 。 在很大程度上 , 它左右了吊装主 机的选择与布局 , 以及施工的总体流程 。它的安装 工艺必须根据结构的特点 、吊装设备的能力等 , 因地 制宜地加以分析 、研究 。2.5.1 转换柱 、转换桁架类安装方法此类结构非 常重 , 同时又大多处于建筑的中部 , 一般多采用散装 法 、提升法 、吊装法等 , 如上海某超高层建筑设了 3 道大型桁 架 (跨 度 达 43 m), 每榀 桁 架 最重 约 为 120 t。第 1道桁架的安装工艺
15、 :选用两台 M440D动 臂式的塔机 , 将 43 m的大桁架分为 3段 , 采用分段 安装的方法 , 先将重约 30 t左右的桁架两端头安装 就位 , 中间一段采用双机 (两台 M440D)抬吊 , 重量 控制在 55 t以内 , 对于第 2、3道桁架则利用原结构 做支承平台 , 采用顺作散装法安装 。 见图 4、图 5、图 6。图 4 第一道桁架分段安装示意图2.5.2 塔尖 (或天线杆 )的安装工艺 塔尖 (或天 线杆 )位于建筑物的制高点 , 吊装主机往往达不到 这个高度 , 施工难度大 , 一般有以下施工方法 :2.5.3 外伸桁架 、天桥类的安装工艺 在超高层建 筑间常设置钢天桥
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