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高层建筑钢结构安装探讨
发布时间:2014-12-23
  摘要:高层建筑钢结构安装具有构件型号、数量多,尺寸、重量大,高空作业,连接量大而复杂,安装精度要求高,质量要求严等特点。其安装主要包括框架柱、主梁、次梁及剪力板(支撑)等的吊装,本文以工程为例,从机械设备、梁柱安装、测量控制三方面分析了高层建筑钢结构安装技术。
  关键词:高层建筑;钢结构安装;测量
  一、工程概述
  本工程建筑高度为249.77米,地下3层,地上68层,总用钢量约1.7万吨,单个钢构件最大重量为18t。钢构件类型:圆管柱φ1300x40~φ800x20,十字劲性柱700x350x30x30,H型劲性柱500x300x20x30~600x350x30x30,H型最大截面为1400x400x20x35;高强螺栓:TS10.9M22、M24;压型钢板:YJ66-720;栓钉:M19x80。构件数量:塔楼外框柱每节16件、核心筒劲性钢柱每节22件、标准层钢梁约120件、预埋件每层平均约20件,裙房钢柱每节29件。钢材材质:竖向构件材质均为Q345GJ-B,水平构件材质均为Q345B。现场焊缝:坡口全熔透焊缝均为为一级,贴角焊缝为三级。
  二、安装程序
  高层钢结构安装,多采用综合吊装法,一般安装程序是:平面内从中间的一个节间开始,以一个节间的柱网(框架)为一个吊装单元,先吊装柱,后吊装梁,然后往四周扩展,垂直方向由下向上组成稳定结构后,分层安装次要构件,一节间一节间钢框架,一层楼一层楼安装完成,以利于消除安装误差累积和焊接变形,使误差减低到最小限度。本工程采用综合吊装法进行钢结构安装
  三、高层建筑钢结构安装施工要点
  (一)选择钢结构安装的机械设备
  在钢柱安装过程中应根据现场的实际情况选择合理的吊装机械设备,这是钢结构的安装中最为重要的一项工作。当前,钢结构高空吊装的主要设备就是塔式起重机,对于低空吊装可以使用履带起重机来完成。目前,在钢结构安装的机械设备中比较常用的就是液压集群千斤顶,它传动力量大,容易传递与配置,从而被广泛使用。
  塔吊是超高层钢结构工程施工的核心设备,其选择与布置要根据建筑物的布置、现场条件及钢结构的重量等因素综合考虑,并保证装拆的安全、方便、可靠。我们根据地本工程的地理位置、结构形状及大量的特殊构件(如重47.5t的大型“A”字斜柱和37t/节的箱形柱等)选择二台澳大利亚产M440D大型内爬式塔吊并将其布置在核心墙#1和#5井道内,不仅满足了所有构件的垂直运输,而且为大量超重、超高及偏心构件的双机抬吊创造了条件。
  施工中我们一改传统的塔吊互吊的爬升方案,采用了一套“卷扬机+扁担”辅助系统较好地解决了二部塔吊的爬升难题,大大提高了塔吊的使用效率,加快了提升速度,为工期提前起了决定性作用;而大型内爬塔吊的拆除是一项技术复杂、施工难度大的工作,我们采用了“以大化小、化整为零”的方法,较好地解决了在国内视为难题的大型内爬塔吊的拆除难题。
  (二)钢柱安装
  1、首层钢柱吊装
  起吊前,在钢柱柱脚板位置垫好木板,以免钢柱在起吊过程中将柱脚板损坏。钢柱起吊时,吊车应边起钩,边转臂,使钢柱垂直离地。
  当钢柱吊至距其就位位置上方200mm时,使其稳定,对准螺栓孔,缓慢下落,下落过程中避免磕碰地脚螺栓丝扣。落实后专用角尺检查,调整钢柱使钢柱的定位线与基础定位轴线重合。调整时需三人操作,一人移动钢柱,一人协助稳定,另一人进行检测。就位误差确保在3mm以内。钢柱标高调整时,先在柱身标定标高基准点,然后以水准仪测定其差值,旋动调整螺母以调整柱顶标高。钢柱垂直度校正采用水平尺对钢柱垂直度进行初步调整。然后用两台经纬仪从柱的两个侧面同时观测,依靠千斤顶或缆风绳进行调整。调整完毕后,将钢柱柱脚螺栓拧紧固定。安装临时连接的工装梁。搭设与上层钢柱对接焊的操作平台。操作平台可以预先搭设,待工装秒梁安装完毕后,用塔吊吊装。灌注无收缩细石砼时,一边灌入,一边搅动,防止产生气泡。
  2、首层以上的钢柱吊装
  钢柱在吊装前应在柱头位置划出钢柱柱顶安装中心标记线,以便上层钢柱安装的就位使用。如果钢柱为变截面对接,应划出上层钢柱在本层钢柱上的就位线。同时将临时连接板绑在钢柱上,与钢柱同时起吊。钢柱起吊方法同首层钢柱。钢柱就位采用临时连接板。当钢柱就位后,对齐安装定位线,将连接板用B级普通螺栓(充当临时螺栓)固定。当钢柱需要调整时,采用千斤顶或缆风绳。调整前在下层钢柱上的相应位置焊接千斤顶支座,在上层钢柱相应位置上焊接耳板。用两台经纬仪在成直角的两个方向观测,通过千斤顶调节钢柱的偏差。
  (三)钢梁和剪力扳安装
  1、吊装前对梁的型号、长度、截面尺寸和牛腿位置、标高进行检查。装上安全扶手和扶手绳(就位后挂在。端柱。),在钢梁上翼缘处适当位置开孔作为吊点。
  2、吊装用塔式起重机进行,主梁一次吊一根,两点绑扎起吊。次梁和小梁可采用多头吊索一次吊装数根,以充分发挥吊车的起重能力。
  3、当一节钢框架吊装完毕,即需对已吊装的往梁进行误差检查和校正,对于控制柱网的基准往用线坠或激光仪观测,其它往根据基准住用钢卷尺量测。
  4、梁校正完毕,用高强螺栓临时固定,再进行柱校正,紧团连接高强螺栓,焊接柱节点和梁节点,进行超声波检验。
  5、墙剪力板的吊装在梁、柱校正固定后进行,板整体组装校正检验尺寸后,从侧面吊入,就位找止后用螺栓固定。
  (四)测量技术
  工程测量的基本目标是使用合理的测量仪器,分散布置周密的测量工程的位置以及基准网,选择正确的测量方法与数值传递路线。对于高层建筑工程而言,其结构高,测量起来有很大的难度,因此,需要采用先进的的方法对其进行测量。
  本工程安装采用“先标高,后位移,最后垂偏”的无缆风校正法进行钢结构安装校正工作结构安装过程中,通过标高调校、位移调整、水平度校正和垂直度跟踪观测来进行安装的测量控制。
  1、钢柱标高调校
  钢柱吊装就位后,用大六角高强度螺栓通过连接板固定上下耳板,通过起落吊钩并用撬棍调整柱间间隙或通过加焊钢楔子结合千斤顶调整钢柱柱间间隙,通过上下柱标高控制线之间的距离与设计标高数值进行对比,符合要求后打入钢楔,点焊并紧固连接螺栓限制钢柱下落,并考虑其焊接收缩量和压缩量,将其标高偏差调整至3mm内。
  2、位移调整
  钢柱对接时钢柱的中心线应尽量对齐,错边量应位移调整钢柱对接时钢柱的中心线应尽量对齐,错边量应符合要求。应尽量做到上下柱十字线重合,如有偏差,应在柱%柱的连接耳板的不同侧面夹入垫板,拧紧大六角高强度螺栓,钢柱的位移偏差每次调整量在3mm以内,若偏差过大可分2-3次调整。
  注意每节钢柱的定位轴线不允许使用下面一节钢柱子的定位轴线,必须从地面控制线或阶段传递层控制线引到高处,以保证每节钢柱安装正确无误,以免产生过大的累积误差。
  3、垂直度校正
  钢柱校正采用无缆风校正法,在钢柱的偏斜一侧打入钢楔或用顶升千斤顶支顶。垂直度测量采用2台经纬仪(配合弯管目镜)在钢柱的两个互相垂直的方向同时进行跟踪观测控制。对由安装误差、焊接变形、日照温度、钢结构弹性等因素引起的误差值,通过总结积累的经验预留出垂偏值。在保证单节钢柱垂直度不超过规定的前提下,注意留出焊缝收缩对垂直度的影响,采用合理的焊接顺序以减小焊接收缩对钢柱垂直度的影响。
  4、钢柱的垂直度调整
  钢梁安装过程中对钢柱垂直度的影响,可采用千斤顶和手拉葫芦进行调整。
  5、钢梁的水平度校正
  同一根梁两端的水平度,允许偏差(L/1000)+3mm(L为梁长),且不大于10mm。钢梁水平度超标的主要原因是连接板位置或螺孔位置有误差,可采取更换连接板或塞焊孔重新制孔进行处理。
  结束语
  本文对高层建筑钢结构在实际安装过程中的关键技术进行分析研究,并提出了相应的技术以及质量控制办法。另外,在钢结构安装过程中,测量是非常重要的一道工序,测量精密度的好坏会直接的影响了工程的质量,所以在实际工作中应严格测量工程质量,以保证其安全性。
  参考文献:
  [1]王浩.高层建筑钢结构安装关键技术研究[J].中国建筑金属结构,2013年10期.
  [2]方敏勇,曹玉林,袁自立,屈绳伟.复杂异形蜂窝状高层钢结构施工关键技术[C].第四届全国钢结构工程技术交流会,2012.

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