陳強(qiáng)

【摘要】隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國出現(xiàn)了越來越多復(fù)雜高層建筑。對(duì)于這些復(fù)雜高層建筑來說，鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和安裝施工是施工重點(diǎn)和難點(diǎn)，本文對(duì)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工中的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題進(jìn)行了剖析，從深化設(shè)計(jì)、施工方案、安裝要點(diǎn)、吊裝計(jì)算等幾個(gè)方面做了重點(diǎn)說明，為業(yè)界提供參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】復(fù)雜；高層建筑；鋼結(jié)構(gòu)；施工；綜合技術(shù)

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021. 11.078

隨著高層建筑物的數(shù)量不斷增加，其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性成為現(xiàn)階段高層建筑施工的重點(diǎn)和管理要點(diǎn)，而在高層建筑物的施工過程中，鋼材質(zhì)結(jié)構(gòu)的搭建成為施工安全的基礎(chǔ)組成部分。

1、鋼柱結(jié)構(gòu)施工安全要點(diǎn)

在鋼材質(zhì)結(jié)構(gòu)施工過程中，鋼材質(zhì)立柱直接影響建筑物的層數(shù)高度，以及建筑總體高度數(shù)據(jù)的豎立方向的結(jié)構(gòu)零部件，尤其在實(shí)際制作和生產(chǎn)過程中，需要按照相應(yīng)的制作標(biāo)準(zhǔn)，并且以此作為基礎(chǔ)，滿足我國對(duì)建筑行業(yè)材料的數(shù)據(jù)規(guī)范。同時(shí)，鋼柱零部件在實(shí)際進(jìn)行生產(chǎn)和技術(shù)加工時(shí)應(yīng)充分考慮鋼材質(zhì)零部件焊接產(chǎn)生的焊縫、收縮形變的數(shù)據(jù)、在豎方向核定載重作用力下，產(chǎn)生的材質(zhì)壓縮形變。因此，在進(jìn)行鋼材質(zhì)立柱翻模過程中，應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注下料的整體長度，不能直接等于方案設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)長度，即使所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)僅僅有幾毫米，也不能有所忽略。并且在上下的兩層結(jié)構(gòu)鋼材質(zhì)立柱的橫截面，在完全相同時(shí)，也不能進(jìn)行數(shù)據(jù)之間的互換，同時(shí)，需要技術(shù)人員要求針對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的鋼材質(zhì)立柱，根據(jù)其使用的規(guī)格、參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)字編號(hào)，進(jìn)行區(qū)別，以此實(shí)現(xiàn)正確模式下的鋼材質(zhì)結(jié)構(gòu)安裝。在進(jìn)行鋼材質(zhì)結(jié)構(gòu)安裝過程中，利用矩形模式以及方形的鋼材質(zhì)立柱，實(shí)際進(jìn)行安裝過程中，應(yīng)該按照現(xiàn)有的生產(chǎn)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，使用熔嘴電渣焊，不能在箱板上直接開孔，或者使用槽塞焊等方式[1]。

2、施工方案設(shè)計(jì)

2.1施工條件分析

施工環(huán)境對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)施工有很大的影響和制約，所以在制定施工計(jì)劃之前，首先要做好施工條件的分析，包括區(qū)域環(huán)境的氣候特征、晝夜溫差、雨季期、日照等情況，施工場區(qū)的地下水分布情況，施工場地的巖土結(jié)構(gòu)，臨時(shí)用水、電、場內(nèi)道路等問題。

2.2做好施工場地基礎(chǔ)處理

高層建筑鋼結(jié)構(gòu)安裝施工，地基處理是最為關(guān)鍵的基礎(chǔ)性工作，安裝之前必須做好地基處理和質(zhì)量驗(yàn)收。質(zhì)量控制的重點(diǎn)包括混凝土基礎(chǔ)的強(qiáng)度、基礎(chǔ)軸線標(biāo)志、標(biāo)高基準(zhǔn)點(diǎn)，以及預(yù)埋的地腳螺栓的位置，預(yù)埋件與混凝土的牢固程度、緊貼性等。要嚴(yán)格檢查驗(yàn)收基礎(chǔ)支承面和地腳螺栓位置尺寸，誤差值必須控制在允許的偏差范圍內(nèi)。

3、復(fù)雜高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工綜合技術(shù)研究

BIM技術(shù)廣泛應(yīng)用于重大方案、鋼結(jié)構(gòu)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)、機(jī)電管線綜合排布等優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠準(zhǔn)確地找出模型內(nèi)相關(guān)工序的碰撞節(jié)點(diǎn)位置，能夠提前優(yōu)化型鋼與鋼筋連接節(jié)點(diǎn)，降低施工難度并保證施工質(zhì)量。在鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)階段，采用BIM技術(shù)與Tekla軟件相結(jié)合的方式，提前對(duì)鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行模擬，分析對(duì)鋼筋與鋼骨碰撞節(jié)點(diǎn)的施工難度，解決了鋼筋與型鋼的最佳連接方式。

3.1埋入式鋼柱支撐施工技術(shù)

鋼柱的主要規(guī)格有以下幾種：十字形鋼柱尺寸500mm×250mm×40mm×50mm、H型鋼柱尺寸450mm×400mm×40I砌×50mm和H型鋼柱尺寸450 mm×200mm×40I砌×50mm共30根，鋼柱埋入底板深度為2m。鋼柱埋入?yún)^(qū)域最深處底板厚度達(dá)到9.1m，最淺處底板厚度達(dá)到3.2m。受基礎(chǔ)底板施工工藝的影響，埋入式鋼柱需與大體積基礎(chǔ)底板混凝土一起澆筑，給埋入式鋼柱的安裝與定位帶來了很大的困難。為此，經(jīng)過多種方案的優(yōu)選與優(yōu)化，決定采用型鋼支撐進(jìn)行鋼柱的安裝。型鋼支撐底部與大體積底板鋼筋下部鋼筋進(jìn)行臨時(shí)連接。在基礎(chǔ)底板深度不大于3.2m時(shí)，采用75mm×5mm的角鋼制作成1 000mm～700mm×700mm的型鋼支撐[2]。

3.2鋼板剪力墻安裝與焊接施工技術(shù)

鋼板剪力墻連接采用單面坡口焊接，全熔透一級(jí)焊縫。鋼板剪力墻由8節(jié)墻體鋼板，176塊鋼板組成，安裝周期長、焊接與殘余變形控制難度大。受核心筒空間尺寸與相鄰工序的影響，超高層鋼板剪力墻安裝及焊接難度較大，本工程創(chuàng)新采用了鋼板剪力墻約束連接施工工藝，加快了鋼板剪力墻的安裝進(jìn)度，確保了工程的整體施工進(jìn)度。鋼板剪力墻焊接時(shí)鋼板會(huì)產(chǎn)生很大的變形和殘余應(yīng)力，給后序工作帶來很大的影響，為此，通過調(diào)整鋼板剪力墻的焊接參數(shù)與焊接工藝順序，采用對(duì)稱跳焊、應(yīng)力釋放口等科學(xué)的方法，消除了鋼板剪力墻內(nèi)部的殘余應(yīng)力，確保了鋼板剪力墻的整體施工質(zhì)量。

3.3勁性鋼骨柱連接技術(shù)

通過調(diào)整勁性鋼柱對(duì)接接口臨時(shí)連接板的厚度，可大幅度提高勁性鋼骨柱的抗風(fēng)壓能力，從部分到整體、從中間向兩邊安裝鋼構(gòu)件，能有效減少勁性結(jié)構(gòu)的累積誤差。因此，采用BIM技術(shù)進(jìn)行勁性鋼骨的建模與詳圖深化，能準(zhǔn)確地找出鋼筋與鋼骨的碰撞連接節(jié)點(diǎn)，通過在鋼骨腹板區(qū)域預(yù)留鋼筋孔，翼緣區(qū)域設(shè)置連接鋼板進(jìn)行鋼筋的連接，方便施工，保證了連接質(zhì)量。

3.4超厚鋼板焊接技術(shù)

3.4.1焊接環(huán)境控制

復(fù)雜高層焊接受風(fēng)力影響較大，尤其是采用CO2氣體保護(hù)焊時(shí)，風(fēng)速須控制在2m/s以內(nèi)，焊件作業(yè)區(qū)焊接濕度不得大于90%，且不得在雨、冰、雪環(huán)境中施焊。當(dāng)環(huán)境溫度在0～10℃時(shí)需進(jìn)行預(yù)熱處理，高處焊接作業(yè)區(qū)周圍須設(shè)置防風(fēng)棚，焊口處雜物與浮銹必須清理打磨干凈方可施焊。

3.4.2焊接順序工藝控制

鋼柱采用對(duì)稱焊接，焊完兩面，再焊另外兩面。鋼梁為先焊鋼柱端托座，后焊核心筒端節(jié)點(diǎn)；伸臂、環(huán)形桁架焊接依據(jù)梁柱焊接方式進(jìn)行。拼接焊縫采用對(duì)稱跳焊工藝確保連接節(jié)點(diǎn)的焊接質(zhì)量，保證焊縫強(qiáng)度不低于母材強(qiáng)度，焊縫及熱影響區(qū)沖擊韌性要求等同母材，不同強(qiáng)度的鋼板焊接時(shí)，焊接材料強(qiáng)度的選擇應(yīng)按強(qiáng)度較低的鋼材選用，全部焊段盡可能保持連續(xù)施焊，避免多次熄弧、起弧。穿越安裝連接板處工藝孔時(shí)須將接頭送過連接板中心，接頭部位均應(yīng)錯(cuò)開。

3.4.3焊接工藝參數(shù)控制

依據(jù)焊接工藝評(píng)定參數(shù)進(jìn)行厚鋼板的焊接，為減小厚鋼板的焊接變形量，中間層采用多層、多道焊接，層間溫度控制在120～150℃之間。（1）打底層。焊接電流均控制在180～200A之間，間斷焊接長度不大于500mm。在焊縫起點(diǎn)前方50mm處的引弧板上引燃電弧，然后運(yùn)弧進(jìn)行焊接施工。熄弧時(shí)，電弧不允許在接頭處熄滅，而是應(yīng)將電弧引帶至超越接頭處50mm的熄弧板熄弧，并填滿弧坑，運(yùn)弧采用往復(fù)式運(yùn)弧手法，在兩側(cè)稍加停留，避免焊角與坡口產(chǎn)生夾角，達(dá)到平緩過渡的要求[3]。（2）中間填充層。嚴(yán)格按照焊接工藝評(píng)定采用多層多道焊接，焊接電流均控制在200～280A之間，間斷焊接長度不大于500mm。在進(jìn)行填充焊接前應(yīng)清除首層焊道上的凸起部分及引弧造成的多余部分，清除粘連在坡壁上的飛濺物及粉塵，檢查坡口邊緣有無未熔合及凹陷夾角，如有須用角向磨光機(jī)除去。（3）面層焊接。鋼板立縫蓋面層焊縫焊接電流控制在22～60A；橫縫蓋面層焊縫電流控制在240～280A之間，間斷焊接長度不大于50mm。開始焊接前應(yīng)對(duì)全部焊縫進(jìn)行修補(bǔ)，消除凹凸處，尚未達(dá)到合格處應(yīng)先予以修復(fù)，保持該焊縫的連續(xù)均勻成型。

結(jié)語：

復(fù)雜高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工環(huán)境復(fù)雜，技術(shù)要求高，具有一定的危險(xiǎn)性，要保證順利實(shí)施，必須提前做好結(jié)構(gòu)件深化設(shè)計(jì)和施工組織設(shè)計(jì)，對(duì)施工過程中可能存在的環(huán)境、人員、技術(shù)、設(shè)備等各種因素提前做出分析，提前制定策略，做好事前預(yù)防、事中控制、事后檢查驗(yàn)收和技術(shù)方案總結(jié)，只有這樣，才能保證鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)持續(xù)提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊文瑋.超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)要點(diǎn)[J].工程技術(shù)研究，2020（10）：49-50.

[2]柳長誼.關(guān)于高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的研究[J].綠色環(huán)保建材，2020（05）：164+166.