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高原地区超高层建筑钢结构施工技术与管理

发布时间:2021/06/03 点击量:
钢结构施工在超高层建筑中因其自身的优势,应用范围得到相应的延伸和拓展。为提升钢结构的安装精度,在保证工程质量安全的前提下科学合理地提高施工进度,需要加大对钢结构施工技术的研究力度,在施工过程中加强管理,并对相关的技术手段和管理方式进行完善和创新。
 
沿海和内地由于区域不同造成气候、环境均对钢结构技术及管理内容、管理方式均提出不同的要求,大家需要不断总结经验,因地制宜的拿出针对性的措施来改进和完善我国超高层钢结构施工技术和管理。鉴于此,本文以昆明恒隆广场为例分析高原地区超高层建筑钢结构施工技术与管理。
 
一、工程概述
 
昆明恒隆广场办公项目位于昆明市东风广场(见图1),办公楼为钢筋混凝土和钢结构组合而成的混合结构,为“框架-核心筒混合结构”体系,地上66层,地下4层,结构顶标高320.950m,塔冠结构顶标高349.000m,总建筑面积22.3万平方米,总用钢量7.6万t,为高烈度地震区大用钢量超高层建筑。结构从下往上逐渐往内收分,外围18根巨柱从底板往上延伸,在21层、31层、50层设置三道桁架层。钢板用材以Q390C为主,最大板厚达100mm。
 
昆明恒隆广场办公楼施工
图1 昆明恒隆广场办公楼施工
 
二、工程难点和对策
 
1、钢结构重型堆场小,组织难度大
 
恒隆办公楼安装高度达349m,大量的主构件为较重较大件,如外框钢柱重达60多t,截面宽度约2m,主钢梁长度多为10~20m长。每区每层都需要安装大量的构件,而施工堆场受现场实际限制非常狭小,对构件堆场的布置、构件的运输及进场、构件的吊装、辅助机械的停放等造成极大影响。
 
对策:项目选用最大起重量100t,最大起重力矩2450t·m的M1280D塔吊。在首层顶板(或栈桥板)上优化堆场场地,并拆除生活区作为钢结构构件堆场,同时停放辅助吊装机械设备,优化钢结构分段,减少吊装和现场焊接工作量。
 
2、塔楼结构构造复杂,专业方案协调难
 
恒隆办公楼塔楼核心筒剪力墙分18个宫格,剪力墙内预埋大量钢板,不仅影响构件测量定位的视角,而且构件的重量、分段高度和宽度、对接焊缝的留设高度、焊接的操作空间与剪力墙土建预留钢筋的长度、整体钢平台的高度、核心筒混凝土浇筑都有密切关系。塔楼核心筒内设塔吊爬升梁等,这些结构件与布置在核心筒内的楼梯、剪力墙的模板、水平预留钢筋、机电设备洞口的预留等工程均有冲突。上述种种均涉及各专业间的关系,错综复杂,要面面俱到、左右兼顾,协调工作任务非常艰巨。
 
对策:针对剪力墙钢板吊装,在水平面上减少分段,竖向分割以2层一段为原则,预留对接高度,与各专业单位和设计单位协商沟通。塔吊爬升和吊装作业在核心筒内部进行,塔身所在楼梯结构后续施工。安排专人负责专项方案,对口协商,加强方案的预先沟通,统一协调策划。
 
3、剪力墙钢板占总楼层数80%,施工难度大
 
由于地处抗震带且设计时结构为偏心受压,核心筒构件大小、重量存在不对称现象,核心筒从B4层到35层,49层至66层均设置钢板剪力墙,钢板剪力墙占总楼层数的80%,对加快施工进度难度大。
 
对策:由于核心筒剪力墙构件复杂程度不一,造成相应土建的设计不同,尤其是钢筋的规格和配筋“难上加难”。先难后易还是先易后难,直接影响施工工期、工种配合以及等工等问题。恒隆办公楼将工作量细化、工种工序细化,由原来的核心筒钢结构构件先易后难的吊装顺序改为先难后易的吊装顺序,施工时间缩短了半天,加快了整体结构的施工工期。
 
筒内地上七节柱及钢板墙平面布置图
图2 筒内地上七节柱及钢板墙平面布置图
 
三、超高层钢结构施工技术管理
 
1、属地化钢结构构件加工及验收
 
相比沿海,西南地区的钢结构加工设备、加工技术等较落后,因此把沿海的成套设备、管理力量、高水平操作工人整体迁移到西南地区,进行属地化加工,虽然前期投入成本较大,但对超高层整体的施工进度和施工质量提供了极大保障。钢结构构件的制造需要经过大量工序,如深化设计、材料采购、工艺编制、工艺实验、加工制造、质量控制、成品校验等,最终在进入施工现场时进场验收。采用属地化加工,既能及时掌握钢结构的原材料采购、构件加工信息,又能对构件在加工过程中每道工序的质量进行监控,把构件进场验收的环节放到加工厂,保证构件“零缺陷”出厂,避免出现构件进场验收时发现问题再整改的现象,为超高层施工的塔吊有效利用率提供保障。
 
2、构件安装精度以及工件测量校正
 
施工过程中要保证安全、质量,在各个环节上紧抓不放,控制好工期,在工件安装、组装顺序上进行多方面检查,确保安全性。质量上严格检查,在完全达到标准后再进行下一项施工。根据施工现场地理位置、结构形式以及结构特点选择施工工具的布置与安装,尤其在吊装的安装精度上必须加以保证,为施工安全、高效及工期创造有利条件。工件的校正,超高层钢结构施工中的垂直度、轴线和标高的偏差要精准,质量必须得到保证,这也是工程中的控制手段,为施工检查提供依据。
 
垂直度控制是超高层钢结构施工的关键所在,穿插于整个安装施工过程中。钢结构安装施工必须实施现场跟从测量。由于超高层建筑高度大,测量精度要求高,造成测量难度比普通建筑大大提高,因此要用先进的测量仪器和合理的测量方法进行测量,确保所测数据的准确性。
 
3、吊装施工
 
吊装是建筑施工中极为重要的环节,分“吊运”和“安装”两步。吊装作业的准确性直接影响工程质量,从而影响工程目标的实现。因此,在钢结构吊装作业之前,根据结构形式、施工条件以及塔吊选型来编制合理的施工方案,明确构件的位置和吊装顺序。在施工过程中,必须严格控制塔吊的最大起重量、吊装半径等技术参数,坚决实行“十不吊”原则。
 
钢结构吊装主要分平面吊装和竖向吊装两种,吊装方式的不同造成构件的吊装顺序亦不同。顾名思义,平面吊装是在水平面上从内向外依次吊装固定,竖向吊装是由下而上逐层吊装框架梁。这两种吊装方式均需边测量边固定,再校核再固定,直至楼层钢筋砼的楼板施工。
 
4、厚板焊接工艺措施
 
钢结构施工中,焊接是最重要的环节。保持焊接的稳定性对整个施工的质量和工期至关重要。恒隆广场办公楼工期紧,钢结构体量大、厚板多,质量要求高,项目根据焊接特点进行了工艺试验,采用合适的工艺参数,由技术水平高的焊工进行操作,确保焊接的检验合格率。对钢柱之间的对接焊缝和梁、柱之间的焊缝,采取了多样工艺措施,如焊前预热、焊后保温、对称焊接、层温控制等,实现了焊接质量的良好保证。超高层钢结构厚板焊接连接工艺在焊接控制中最难,厚板焊接多数在上下钢柱之间的连接处,焊接时间特别长,且超高层上风大、温度变化明显,给焊接的质量和控制带来了一定的困难,需要在焊接工艺的要求下做好事前控制。
 
结语
 
目前,我国的超高层建筑越来越多,钢结构在超高层建筑主体结构中使用普遍,但是不同地域、不同环境、不同气候条件下超高层钢结构的施工技术和管理方式有不同的要求,必须在实际工作中不断总结和完善。
 
编辑概况:罗成刚(1975.11-),本科/工程师,从事工程项目管理工作。
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