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[摘 要] 钢结构建筑体系因其自身所具有的自重轻、强度高、施工快的优点，与钢筋混凝土结构相比，更具有“高、大、轻”三方面发展的优势。主体建筑使用钢结构的工程由于造价低、结构性能好、施工速度快，在超高层建筑领域得到普遍应用，施工质量的好坏直接影响了建筑结构的安全性，本文针对工程实例阐述如何更好地掌握超高层钢结构的施工技术要点。
[关键词] 超高层 钢结构 施工技术
随着炼钢技术和成型制造工艺的发展给钢结构工程的应用带来新活力，在建筑工程领域钢结构的优越性越来越被人们所认同，随工程建设量的日益增加，推动着钢结构的设计与施工技术的不断进步与完善。笔者通过工程实例对超高层钢结构的施工技术要点进行阐述。
一、钢结构施工技术的分析
结合超高层钢结构的施工流程主要表现为：钢构件制作→构件运输→构件验收→够吊装→节点连接→楼板铺设→混凝土浇捣等环节。下面针对超高层钢结构的施工技术要点进行阐述。
超高层钢结构施工技术要点包含以下几个方面内容：塔吊的选择、布置及装拆；构件进场、验收与堆放、吊装、测量控制、焊接、质量控制、安全施工。
1、塔吊
塔吊是超高层钢结构工程施工的核心设备，内爬式塔吊的起重能力和幅度要求没有附着式塔吊那样苛刻，采用附着塔吊的造价要远高于同类型起重能力稍小的内爬式塔吊，比如本工程设计高度为150m，采用附着式塔吊的塔身高度约180m，其中考虑钢结构3层柱12m，吊索4～6m，吊钩滑轮及小车全高4m，安全操作距离2m，加上地下部分高度共200m，采用内爬式塔吊的塔身约为40～50m，附着塔吊的租赁成本要大于内爬式塔吊。因此，从经济上考虑，为节约成本，优先选用内爬式塔吊进行钢结构超高层建筑的施工。
2、吊装
吊装是钢结构施工的龙头工序，吊装速度与质量对整个工程起着举足轻重的作用。钢结构吊装前应根据结构平面和立面形状、结构形式、塔吊的数量和位置、现场施工条件等因素确定吊装分区与吊装顺序。
吊装总的原则：平面内均从中心核心筒向四周扩展，即从中间的一个单元开始，先组装成一个稳定的刚度柱网单元，先吊柱后吊梁，一个柱网单元吊装并临时固定后，再在其左右或前后吊装两个单元，待3个单元构件全部吊装完成后，进行全面的精确校正。竖向吊装顺序（以一柱三层为例）：先安4根钢柱→下层框架梁→测量校正→螺栓初拧→中层框架粱→上层框架粱→测量校正→螺栓初拧→测量校正→终拧高强螺栓→焊接→焊缝检测→散铺上层压型钢板与栓钉焊接→下、中层压型钢板散铺与栓钉焊接→下、中、上层钢梯、平台吊装→楼盖钢筋混凝土楼板施工。在工程主体钢结构施工中，通过采取“区域吊装”、“一机多吊”、“双机抬吊”的技术解决工期紧与工程量大的矛盾，从钢结构施工流程可以看出，各工序问既相互联系又相互制约，选择何种测量控制方法直接影响到工程的测量精度与进度。在工程测量施工中，我们采取“预先控制”与“跟踪校正”相结合，即在吊装前对楼层柱标高及定位进行测定，并对构件进行标线控制，吊装后在柱梁框架形成前将柱子初步校正并及时纠偏，形成单元体后进行最终校正，这样大大减轻了校正难度，并实现了区域施工各工序问良性循环的目标。在结构整体测量控制方面，根据结构无标准层及空问双曲面的特点，摸索出一整套采用激光铅直仪与全站仪进行“空间坐标点定位”与“双系统复核控制”的测量方法，很好地解决了双曲面结构定位难题，保证了项目质量控制目标的实现。
3、焊接
超高层钢结构具有工期紧、结构复杂、工程量大、质量要求高的特点，而焊接作为钢结构施工的重要工序，其焊接顺序与工艺参数的选择与施焊水平对工程的“安全、优质、高速”的完成影响重大。项目工程约15000工钢结构安装施工任务，月施工最快能完成9层；采用CO2气体保护保护焊完成了厚钢板的焊接施工（最厚达100mm），所有焊缝采用100%的超声波探伤，一次探伤合格率达98%。钢构件吊装方面经项目技术人员不断探索与总结，解决了超高层钢结构空间的定位及折线形钢结构箱型柱的吊装技术问题，整体垂直度最大偏差9mm。确定焊接顺序为①平面内：应从建筑平面中心向四周扩展，采取结构对称、节点对称和全方位对称的顺序焊接。②竖向上：L层框架梁→压型钢板支托→下层框架梁→玉型钢板支托→中层框架梁→压型钢板支托→焊接检验（柱柱焊接可在梁焊接前进行，也可于之后进行）。③柱一柱焊接应由两名焊工相对，两面等温、等速对称施焊。④柱梁节头的焊接，一般先焊H型钢的下翼缘板，再焊上翼缘板。一根梁的两个端头应先焊一个端头，待其冷却至常温后，再焊另一端。焊接工艺工程的确定克服了钢结构工程施工难度大的特点，不仅在厚钢板，双曲面焊接方面，取得进展。设计中采用大量斜撑及斜柱，造成立焊、斜立焊较多，此类结构不仅处于结构的重要部位，而且大多处于外向、斜向，安全操作与施工防护都比较困难。尤其是紧迫的工期与较大焊接工程量之间的矛盾，工程现场采用CO2气体保护半自动焊应用于立焊、斜立焊和俯角焊的工艺，从根本上解决手工电弧焊速度慢影响进度的问题，满足了焊接施工的需要。确定焊接参数并选定工艺后，焊接QC成果小组在项目组的带动下通过工艺评定，编制有一整套切实可行适用工程特点的CO2气体保护半自动焊接方法及参数。首先确定攻关目标，用ABC法找出影响质量的原因，并进行系列分析，针对这些问题找出相应的对策措施；建立了有效的质量保证体系，制定完善的工艺指导书。经过反复试验，确定了运用于横焊、平焊、立焊、斜立焊的丁艺参数；通过对焊丝的伸出长度、焊缝层问清理，焊枪施焊角度反复摸索，形成了一整套的操作要领；为使焊接环境处于相对稳定状态，加强了施丁防护措施和辅助措施。经过项目组和焊接QC小组全体成员的努力，很好地解决了CO2气体保护焊应用在超厚件立向、斜立向接头上的焊接工艺问题。
二、超高层钢结构建筑施工安装技术要求
1、立面施工流水段 由于超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。
2、每节流水段
按每节框架设定流水段，标准节的框架和特殊节框架的施工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。特殊节框架的施工特殊节框架，是指不同于标准节的框架。
3、钢柱的安装方法
（1）钢柱安装前应对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。待钢柱对接施焊完成且验收合格后，再将端部的耳板割除。
（4）钢柱一般采用两点就位，一点起吊。
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。
5、特殊钢构件的安装
（1）特殊钢构件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构件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，在很大程度上左右着吊装主机的选择与布局，以及施工的总体流程。特殊钢构件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。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。
例如杭州某超高层建筑位于武林商业圈，地下3层、地上31层，建筑总高度114.27米，结构包括地下室部分、主楼地上部分、裙房部分以及连廊部分。中央核心区采用型钢混凝土柱与型钢混凝土梁进行组合，主楼地上部分采用核芯筒-框架结构体系，外框架采用矩形钢管混凝土构件和型钢混凝土构件进行组合，四个角柱设置T形截面的型钢混凝土柱，角柱型钢钢骨的吊装在整个结构的施工过程中起到关键性的特定作用，施工现场采用提升法进行角柱型钢钢骨的吊装。
例如上海某超高层建筑设有3道大型桁架（跨度达43米），每榀桁架最重约为120T。第一道桁架的安装选用两台M440D动臂式塔机，将43米的大桁架分为3段，采用分段安装的方式，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。
结束语
超高层钢结构建筑是城市化、工业现代化的产物，现代建筑科技含量高，施工安装的质量要求高，其施工过程必须兼顾空间位置的合理布置要求，建筑工程施工技术只有掌握要点，才能在施工管理过程中逐步达到高质量、高品质、高效率的要求。
参考文献：
[1]齐明，杨海光.北京电视中心综合业务楼超高层钢结构施工安全防护技术[J].建筑技术.
[2]张海升，王康强.超高层办公楼钢结构安装的施工方法[J].建筑技术.
[3]于德江，杨金星.高层建筑施工控制要点[J].施工技术，2009-06-28.
[4]陈坚毅，浅析建筑工程质量与施工技术的探讨[J].科协论坛，2008-5.
[关键词] 超高层 钢结构 施工技术
随着炼钢技术和成型制造工艺的发展给钢结构工程的应用带来新活力，在建筑工程领域钢结构的优越性越来越被人们所认同，随工程建设量的日益增加，推动着钢结构的设计与施工技术的不断进步与完善。笔者通过工程实例对超高层钢结构的施工技术要点进行阐述。
一、钢结构施工技术的分析
结合超高层钢结构的施工流程主要表现为：钢构件制作→构件运输→构件验收→够吊装→节点连接→楼板铺设→混凝土浇捣等环节。下面针对超高层钢结构的施工技术要点进行阐述。
超高层钢结构施工技术要点包含以下几个方面内容：塔吊的选择、布置及装拆；构件进场、验收与堆放、吊装、测量控制、焊接、质量控制、安全施工。
1、塔吊
塔吊是超高层钢结构工程施工的核心设备，内爬式塔吊的起重能力和幅度要求没有附着式塔吊那样苛刻，采用附着塔吊的造价要远高于同类型起重能力稍小的内爬式塔吊，比如本工程设计高度为150m，采用附着式塔吊的塔身高度约180m，其中考虑钢结构3层柱12m，吊索4～6m，吊钩滑轮及小车全高4m，安全操作距离2m，加上地下部分高度共200m，采用内爬式塔吊的塔身约为40～50m，附着塔吊的租赁成本要大于内爬式塔吊。因此，从经济上考虑，为节约成本，优先选用内爬式塔吊进行钢结构超高层建筑的施工。
2、吊装
吊装是钢结构施工的龙头工序，吊装速度与质量对整个工程起着举足轻重的作用。钢结构吊装前应根据结构平面和立面形状、结构形式、塔吊的数量和位置、现场施工条件等因素确定吊装分区与吊装顺序。
吊装总的原则：平面内均从中心核心筒向四周扩展，即从中间的一个单元开始，先组装成一个稳定的刚度柱网单元，先吊柱后吊梁，一个柱网单元吊装并临时固定后，再在其左右或前后吊装两个单元，待3个单元构件全部吊装完成后，进行全面的精确校正。竖向吊装顺序（以一柱三层为例）：先安4根钢柱→下层框架梁→测量校正→螺栓初拧→中层框架粱→上层框架粱→测量校正→螺栓初拧→测量校正→终拧高强螺栓→焊接→焊缝检测→散铺上层压型钢板与栓钉焊接→下、中层压型钢板散铺与栓钉焊接→下、中、上层钢梯、平台吊装→楼盖钢筋混凝土楼板施工。在工程主体钢结构施工中，通过采取“区域吊装”、“一机多吊”、“双机抬吊”的技术解决工期紧与工程量大的矛盾，从钢结构施工流程可以看出，各工序问既相互联系又相互制约，选择何种测量控制方法直接影响到工程的测量精度与进度。在工程测量施工中，我们采取“预先控制”与“跟踪校正”相结合，即在吊装前对楼层柱标高及定位进行测定，并对构件进行标线控制，吊装后在柱梁框架形成前将柱子初步校正并及时纠偏，形成单元体后进行最终校正，这样大大减轻了校正难度，并实现了区域施工各工序问良性循环的目标。在结构整体测量控制方面，根据结构无标准层及空问双曲面的特点，摸索出一整套采用激光铅直仪与全站仪进行“空间坐标点定位”与“双系统复核控制”的测量方法，很好地解决了双曲面结构定位难题，保证了项目质量控制目标的实现。
3、焊接
超高层钢结构具有工期紧、结构复杂、工程量大、质量要求高的特点，而焊接作为钢结构施工的重要工序，其焊接顺序与工艺参数的选择与施焊水平对工程的“安全、优质、高速”的完成影响重大。项目工程约15000工钢结构安装施工任务，月施工最快能完成9层；采用CO2气体保护保护焊完成了厚钢板的焊接施工（最厚达100mm），所有焊缝采用100%的超声波探伤，一次探伤合格率达98%。钢构件吊装方面经项目技术人员不断探索与总结，解决了超高层钢结构空间的定位及折线形钢结构箱型柱的吊装技术问题，整体垂直度最大偏差9mm。确定焊接顺序为①平面内：应从建筑平面中心向四周扩展，采取结构对称、节点对称和全方位对称的顺序焊接。②竖向上：L层框架梁→压型钢板支托→下层框架梁→玉型钢板支托→中层框架梁→压型钢板支托→焊接检验（柱柱焊接可在梁焊接前进行，也可于之后进行）。③柱一柱焊接应由两名焊工相对，两面等温、等速对称施焊。④柱梁节头的焊接，一般先焊H型钢的下翼缘板，再焊上翼缘板。一根梁的两个端头应先焊一个端头，待其冷却至常温后，再焊另一端。焊接工艺工程的确定克服了钢结构工程施工难度大的特点，不仅在厚钢板，双曲面焊接方面，取得进展。设计中采用大量斜撑及斜柱，造成立焊、斜立焊较多，此类结构不仅处于结构的重要部位，而且大多处于外向、斜向，安全操作与施工防护都比较困难。尤其是紧迫的工期与较大焊接工程量之间的矛盾，工程现场采用CO2气体保护半自动焊应用于立焊、斜立焊和俯角焊的工艺，从根本上解决手工电弧焊速度慢影响进度的问题，满足了焊接施工的需要。确定焊接参数并选定工艺后，焊接QC成果小组在项目组的带动下通过工艺评定，编制有一整套切实可行适用工程特点的CO2气体保护半自动焊接方法及参数。首先确定攻关目标，用ABC法找出影响质量的原因，并进行系列分析，针对这些问题找出相应的对策措施；建立了有效的质量保证体系，制定完善的工艺指导书。经过反复试验，确定了运用于横焊、平焊、立焊、斜立焊的丁艺参数；通过对焊丝的伸出长度、焊缝层问清理，焊枪施焊角度反复摸索，形成了一整套的操作要领；为使焊接环境处于相对稳定状态，加强了施丁防护措施和辅助措施。经过项目组和焊接QC小组全体成员的努力，很好地解决了CO2气体保护焊应用在超厚件立向、斜立向接头上的焊接工艺问题。
二、超高层钢结构建筑施工安装技术要求
1、立面施工流水段 由于超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。
2、每节流水段
按每节框架设定流水段，标准节的框架和特殊节框架的施工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。特殊节框架的施工特殊节框架，是指不同于标准节的框架。
3、钢柱的安装方法
（1）钢柱安装前应对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。待钢柱对接施焊完成且验收合格后，再将端部的耳板割除。
（4）钢柱一般采用两点就位，一点起吊。
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。
5、特殊钢构件的安装
（1）特殊钢构件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构件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，在很大程度上左右着吊装主机的选择与布局，以及施工的总体流程。特殊钢构件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。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。
例如杭州某超高层建筑位于武林商业圈，地下3层、地上31层，建筑总高度114.27米，结构包括地下室部分、主楼地上部分、裙房部分以及连廊部分。中央核心区采用型钢混凝土柱与型钢混凝土梁进行组合，主楼地上部分采用核芯筒-框架结构体系，外框架采用矩形钢管混凝土构件和型钢混凝土构件进行组合，四个角柱设置T形截面的型钢混凝土柱，角柱型钢钢骨的吊装在整个结构的施工过程中起到关键性的特定作用，施工现场采用提升法进行角柱型钢钢骨的吊装。
例如上海某超高层建筑设有3道大型桁架（跨度达43米），每榀桁架最重约为120T。第一道桁架的安装选用两台M440D动臂式塔机，将43米的大桁架分为3段，采用分段安装的方式，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。
结束语
超高层钢结构建筑是城市化、工业现代化的产物，现代建筑科技含量高，施工安装的质量要求高，其施工过程必须兼顾空间位置的合理布置要求，建筑工程施工技术只有掌握要点，才能在施工管理过程中逐步达到高质量、高品质、高效率的要求。
参考文献：
[1]齐明，杨海光.北京电视中心综合业务楼超高层钢结构施工安全防护技术[J].建筑技术.
[2]张海升，王康强.超高层办公楼钢结构安装的施工方法[J].建筑技术.
[3]于德江，杨金星.高层建筑施工控制要点[J].施工技术，2009-06-28.
[4]陈坚毅，浅析建筑工程质量与施工技术的探讨[J].科协论坛，2008-5.