钢结构施工技术在高层建筑中的应用

2022-12-26

1 高层建筑的钢结构安装

1.1 流水段划分 (立面施工流水)

由于高层钢结构制作和吊装的需要, 对整个建筑从高度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。

1.2 每节流水段 (每节框架) 内标准节框架和特殊节框架的施工

1.2.1 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。

1.2.2 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。

1.3 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。

1.4 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。

1.5 特殊钢结构的安装

(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。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。

1.5.1 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43m) , 每榀桁架最重约为120t。第1道桁架的安装工艺:选用两台M440D动臂式的塔机, 将43m的大桁架分为3段, 采用分段安装的方法, 先将重约30t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55t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。

1.5.2 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类结构, 此类结构重量重, 大型吊机也无法靠近吊装, 一般此类结构常采用“地面拼装, 整体提升”的施工工艺。提升设备常选用钢索式液压提升装置, 对长距离、大吨位结构的提升, 采用这套设备与工艺是非常理想的, 具有安全性、可操作性以及精度高的特点。

2 测量与校正

2.1 超高层钢结构校正、验收的基本顺序

超高层钢结构建筑的校正是按流水段进行的, 而流水段又是按柱子的分段划分的。一般一个流水段 (或称一节柱) 为3层, 高12m左右。校正是在一个流水段安装完成后进行的。而下一个流水段的开吊, 又必须以前一个流水段校正结束为前提。这里指的校正结束, 必须包括资料完整, 现场监理复测认可。待几个流水段施工完成 (具体几个应在开工前由设计、监理、施工单位讨论决定) , 可安排阶段性验收, 最后进行施工总验收。

2.2 校正方法

2.2.1 底层钢柱的标高调整

第一节钢柱是安装在混凝土基础上的, 钢柱安装前先在每根地脚螺栓上拧上螺母, 螺母的面标高应为钢柱底板的底标高, 然后将钢柱或钢柱底板安装就位, 再复测底板或钢柱的平整度与垂直度, 如有误差, 可用扳手微调底板下的螺母, 直到符合要求为止。然后拧上底板面上的螺母, 钢柱临时固定完成。另一种方法是设置标高垫块调整的方法。

2.2.2 柱顶的标高调整

(1) 柱顶的标高误差主要产生原因有以下几方面: (1) 钢柱制作误差, 长度方向每节柱规范允许±3mm; (2) 吊装后垂直度偏差造成; (3) 钢柱电焊对接造成焊接收缩; (4) 钢柱与混凝土结构的压缩变形; (5) 基础的沉降;每安装一节钢柱后, 应对柱顶做一次标高实测, 根据实测标高的偏差值来确定调整与否。标高偏差值小于等于5mm, 只记录不调整, 超过5mm需进行调整。

(2) 调整的方法:如果标高高了, 必须在后节柱上截去相应的误差长度;如果标高低了, 须采用填塞相应厚度的钢板, 钢板必须与原钢柱同种材质。

(3) 垂直度校正采用以下两种方法:用激光经纬仪校正;用高精度的经纬仪校正。