超高层建筑钢结构吊装施工技术研究

关键词:钢结构;吊装;施工 

　　0引言 

　　钢结构具有综合强度高、抗震性能好、基础造价低、施工周期短等一系列优点[1]。而在机械化高度发展的今天,诸多大型工程项目的施工过程中都出现了大体量钢结构构件的吊装[2-4]。另外,钢结构吊装是一门综合性较强的施工技术,具有较高的技术及措施要求。本文以广州某超高层建筑为背景,对该项目中的钢结构吊装施工过程进行论述,为该技术方法的推广及改良提供参考。 

　　1工程概况 

　　广州市某超高层在建工程为部分框支剪力墙结构的商住两用楼,总建筑面积约18.6万平方米,由地下室、裙楼、四座塔楼三部分组成。其中地下室3层,负三层高3.9m,负二层高4.2m,负一层高4.5m,每层建筑面积为11567m2;裙楼首层、五层高6 m,二至四层高5m,一至五层建筑面积分别是:7288 m2(架空316m2)、6592m2、6553m2、6287m2; 770m2(架空2324m2),第五层为钢结构转换层;4座塔楼,其中A1、A2两栋为45层的高级公寓,A3、A4两栋为42层的豪华住宅,建筑物最高处为163.6m,结构平面布局如图1所示。 

　　本工程钢结构构件的分布情况为:结构负三层底板至裙楼第五层每层钢管柱(直径1200mm、管壁厚度25mm)共32条,其中A1、A2栋区内每层各7条,A3、A4栋区内每层各9条;第五层劲性钢骨砼柱共116条,其中A1、A2栋区内各有31条,A3、A4栋区内各有27条;转换层中钢骨劲性砼梁共142条,其中A1、A2栋区内各有37条;A3、A4栋区内各有34条。由此可见,本工程钢结构吊装工程量是相当大的。另外,由于本工区位于广州市区繁华的珠江新城E3地段,现场施工用地有限,工期紧凑,因此,钢结构吊装施工是本工程的一大重点和难点。 

　　2施工策划及准备 

　　2.1 施工策划 

　　2.1.1 将钢结构吊装施工分为三个阶段:①地下室负三层底板至负一层;②裙楼一层至四层;③转换层。 

　　2.1.2 各层钢结构构件最大重量(尺寸)情况如表1所示。 

　　2.1.3 吊装方式(机具)采用塔楼核心筒布置的JL5515(QTZ80F)内爬式塔吊(40米臂长)进行吊装。塔吊的起重性能见表2。 

　　2.2 施工准备 

　　2.2.1 结合现场情况、塔吊起重性能确定钢结构构件堆放场地。本工程分4个栋区吊装,各栋区钢构件堆放及塔吊吊装范围分别如图2~图5所示。 

　　2.2.2 基础复测,要求符合下列规定:①基础混凝土强度达到设计要求;②基础周围回填夯实完毕;③基础轴线标志和标高基点准确、齐全。 

　　2.2.3 埋设钢管柱预埋件及螺栓,同时采用锥形防护套保护螺纹。 

　　2.2.4 构件预检:检查构件型号、数量;构件是否发生变形;构件外形、安装孔间的尺寸、构件的轴线是否正确;连接板、夹板、安装螺栓、高强度螺栓是否齐备,磨擦面是否生锈。 

　　2.2.5 清除构件上污垢、积灰、泥土等,油漆损坏处应及时补漆。 

　　2.2.6 确认塔吊运作正常。 

　　3吊装施工 

　　3.1 吊装顺序由于工区施工场地狭窄,吊装时并不能四个栋区同时进行,故需综合考虑工区场地、结构布局以及土建施工的进度情况。鉴于此,本工程采用对角线交错施工的方法进行吊装,即先进行A1、A4两个栋区的吊装,完成一定工程量之后再进行A2、A3两个栋区的吊装,在完成相同工程量之后再转换吊装区间,以进行交错施工。 

　　各栋区内安装的吊装顺序则是从结构平面的一端横向施工至另一端,具体处理情况如图6、图7所示。图6、图7中,圆圈内数字表示吊装顺序,箭头指向表示施工流向。 

　　3.2 钢柱吊装 

　　3.2.1 本工程钢管柱安装要求:柱脚设置二道三级钢(Φ32)的环箍,钢管柱与混凝土环梁连接时设二道一级钢(Φ25)的环箍;浇灌之前,在钢管柱内壁刷二道水泥浆。 

　　3.2.2 基础节安装:钢管柱柱脚与基础连接是端承式。安装时,在桩面放出柱轴线及螺栓位置,然后用植筋方法植8Φ32钢筋以定位调节螺栓。安装预埋钢板,利用定位调节螺栓调平及对准轴线,最后采用电焊固定。 

　　3.2.3 钢柱吊运:起吊前,用垫木将钢管柱根部垫高,并将吊装索具、调整好的缆风绳、溜绳等固定在钢柱上。钢管柱起吊方法采用两点捆绑垂直起吊;为了防止柱根部在起吊过程中变形,吊点位置按图8设置。在起吊过程中,起重机边起钩,边回转起重臂直至把柱子吊直为止;吊装钢管柱时,将其上口包封,防止异物落入管内。钢管柱现场对接钢管柱从地下室至顶层无变径,只存在同径连接。对接前对对接区域打磨除锈,定出柱轴线与水平标高标记。 

　　3.2.4 钢柱垂直度校正:钢管对接时,在对接处设置限位板及调节螺杆,用调节螺杆校正柱的垂直度,分别在x、y轴方向各架设1台经纬仪,测出柱底偏差,调整调节螺杆,使柱顶标记与柱底十字线重合。 

　　3.2.5 现场焊接:钢钢管柱的现场焊接形式为水平焊,为确保对接处的焊接质量,在对接处设置附加衬管,其宽度为20mm,厚度为10mm,并与管内壁保持0.5mm的间隙。钢管柱焊接环焊缝均采用CO2气体保护焊;焊接采用分段分向顺序,分段施焊保持对称,防止焊接变形影响安装精度。焊缝两端设置引弧板和引出板。焊接完毕后,采用气割切除引弧和引出板,并修磨平整。 

　　3.3 钢梁吊装 

　　3.3.1 本工程钢梁安装要求:当梁宽大于或等于1200mm时,腹板取消摩擦型高强螺栓的连接,采用全熔透坡口焊接;当梁宽小于1200 mm时,腹板采用摩擦型高强螺栓的连接,上下翼缘板采用全熔透坡口焊接。 

　　3.3.2 钢梁吊运:钢梁起吊前检查梁的几何尺寸、节点板位置与方向,清除磨擦面上的浮锈和污物。钢梁起吊前加焊吊码,安装后割除。吊码设置如图9所示。 

　　部分重量过大的钢梁分两段吊运,然后再进行接驳,处理方式如图10所示。 

　　3.3.3 进行临时性普通螺栓及永久性高强螺栓连接。 

　　3.3.4 现场焊接:对于整个转换层框架而言,梁、柱刚性接头的焊接顺序为从整个结构的中间开始,向外扩展施焊。梁焊接时,先焊顶层梁,后焊下层梁,再焊中间层,同一节点先焊下翼缘,后焊上翼缘,梁两端不同时焊接;对于梁与柱的焊接,采取相隔一道梁进行焊接的方式,避免梁的两端同时焊接受热,以防变形。 

　　4结语 

　　本文对广州市某超高层在建工程的钢结构吊装施工进行了分析和描述。根据工区现场情况对本工程吊装施工进行了策划及准备,并在吊装施工时通过合理的吊装顺序以及有效的钢柱、钢梁吊装方法很好地完成了吊装任务,最终解决了工程中的难题并按工期完成吊装任务。同时,本文技术方法对其他类似工程也具有借鉴作用。 

　　参考文献: 

　　[1]徐伟良,何余良.多高层钢结构住宅的建筑技术与工程应用[J].建筑技术,2009,40(3):208-211. 

　　[2]路克宽,庞京辉.奥运场馆钢结构工程综合安装技术[J].建筑技术, 2008,39(3):168-171. 

　　[3]刘旭光,王靖,王亮等.中山博览中心工程钢结构综合施工技术[J]. 施工技术, 2008, 37(5): 64-65, 68. 

　　[4]封叶剑,魏义进,刘子祥.国家体育场(鸟巢)工程钢结构空间巨型桁架安装工艺[J].工业建筑,2007,37(1): 30-33.