刘帅
华润建筑有限公司青岛分公司 山东省青岛市266000
摘要：超高层建筑整体高度高,施工时对房屋结构的稳定性有着较高要求,因此,施工期间需要施工单位对影响结构质量的因素进行有效控制,保证钢结构工程有着良好的施工质量。钢结构工程在超高层建筑中应用时,具有施工难度大、技术要求高的特点,因此,施工单位需要结合工程每个环节的施工内容,制定详细的施工方案,要求施工人员严格按照方案施工,以有效降低难点问题对于施工质量造成的不良影响。
关键词：超高层；钢结构工程；安装施工；难点；处理办法
1工程概况
青岛华润大厦A座项目建筑面积约167500m2，建筑高度为247.5m，地下4层，地上56层，标准层高4.0m，平面尺寸为48.0m×41.04m，核心筒平面尺寸27.2m×14.15m。采用框架+剪力墙结构体系。
主塔楼共设有17根钢柱，自基础底板至12F楼面，采用十字截面，钢柱最大截面为十1600×600×42×60+1600×600×42×60，最小截面规格为十1300×400×20×25+1300×400×20×25。
2F~4F裙房及主塔楼部分区域设置少量劲性梁结构，为H型截面，最大截面为H1100×500×20×24。其中所有梁、柱、预埋件所用钢板、型钢均采用Q345钢，栓钉采用Q235B，高强螺栓采用10.9级摩擦型高强度螺栓。
基坑开挖后，基坑周边不能站位大型移动式吊车以吊装地下室区域钢结构，只能设置塔吊或者移动式吊车进入底板区域实施吊装。
2超高层钢结构工程安装施工的重难点及对策
2.1厚板焊接
超高层钢结构中许多构件内力很大,为满足强度要求,故有大量构件采用厚板,巨型结构多采用60~100mm厚钢板,CCTV央视大楼最大板厚甚至达到135mm。钢结构现场安装连接多以焊接为主,厚板焊缝数量多,焊接量大,焊接变形大。厚板焊接尽可能采用带垫板的CO2气体保护焊代替手工电弧焊,不用换焊条,半机械化程度高,无需除渣,焊缝成型快、熔敷效率高,其功效是手工电弧焊的2~3倍,可大大提高焊接速度。由于CO2气体保护焊的线能量小,电弧热量集中,加上CO2气流的冷却作用,使焊接热影响区小,焊后残余变形比手工电弧焊小50%左右。有条件的工位也可采用埋弧自动焊,焊接速度快、效率高、焊接变形小。厚板焊接变形控制要坚持多层多道焊接原则,并做好焊前预热、焊接过程中控制焊缝层间温度、焊后保温工作,必要时可以使用安装临时变形约束板、角撑、反变形等措施尽可能减小焊接变形。
2.2对拉螺杆加固困难
本项目标准层以上采用铝合金模板，铝模在拼装过程中，对拉螺杆无法直接穿过型钢柱腹板及翼缘板，导致剪力墙端柱铝模板拼装困难。(1)根据钢柱深化图中，钢柱所在位置和对拉螺栓间距及数量，需对型钢柱进行开孔，此过程需在钢柱加工场进行，严禁现场开孔，要求孔洞的标高及孔径大小要精准，这样施工中对拉螺杆才能一步装到位，起到加固的作用，通过采取对拉螺栓加固，能够很好地保证铝模板的适用性和安全性，进而保证型钢混凝土柱的成型质量。(2)也可在型钢上对拉螺杆的位置采用焊接对拉螺栓的连接头，将对拉螺杆直接固定于型钢上，施工中可以达到较好的加固效果，并且不对型钢安全和施工稳定性产生太大的影响。
2.3钢柱的质量控制
首先,确保进场半成品构件的质量,依照包装清单,清点构件数量；检查构件是否有明显的弯曲变形,涂层是否有片状脱落,并及时将检查结果向制作单位反馈(特别对于一些共性缺陷)；开包之后,对构件逐根进行测量,检查对接接头坡口是否已加工。其次,焊缝质量控制主要控制焊接变形与焊接残余应力,其中焊接变形控制主要措施有减小焊缝截面积、采用较小的热输入、电流值取下限、尽可能采用多层焊接代替单层焊；焊接残余应力的控制主要措施有从单元中部开始向两端扩展焊接、锤击法减小焊接残余应力。焊接完成后,需及时检查焊缝外观并做100%的无损焊缝探伤检测。
2.4钢梁安装施工
在钢梁安装施工中，其安装数量远少于钢柱数量，但钢梁重量较轻，可以采用快速绑扎和提升方法，提高吊装施工效率。钢梁采用高强螺栓与焊接连接形式，在吊装就位后，可采用普通螺栓进行临时固定，先完成腹板连接板的临时连接，经过校正后，再改用高强螺栓固定，保证其拧紧和焊接质量。钢梁平面施工可以按照从里向外的顺序进行对称吊装，立面则按照从下至上的顺序进行施工。总体安装顺序随钢柱进行，在钢柱安装完毕后，连接柱间钢梁，形成稳定框架结构。在钢梁安装施工过程中需要做好轴线和标高校正工作，确保框架整体安装精度。同时应注意检查钢梁和连接板贴合方向，及时处理出现偏差的螺栓孔，在处理过程中不能采用气割扩孔方法，而应采用绞孔机进行扩孔。
2.5大型节点高强螺栓安装
高强螺栓是超高层钢结构安装中仅次于焊接的连接方式。超高层钢结构大型复杂节点多,每个节点高强螺栓数量多,质量要求高,施工时螺栓难以穿入或高强螺栓终拧后板件与垫圈产生变形,板件与板件之间无法连接紧密,存在缝隙,影响结构受力。大型节点高强螺栓施工应遵循从中间向四周施工的原则。高强螺栓施工不能一次施拧到位,必须分初拧、复拧、终拧进行施工。初拧扭矩约为终拧扭矩的60%~80%,复拧扭矩同初拧扭矩。终拧扭矩大六角头螺栓按100%拧紧扭矩来进行终拧,扭剪型螺栓以螺栓头拧断为止,以消除板件与垫圈的变形和板间缝隙,使节点间内力能完全有效传递,以满足设计和施工规范的要求。
2.6核心筒安装施工
在核心筒安装施工中，L1、L2层的核心筒结构由5根工字型钢+混凝土剪力墙组成，采用塔吊分段和分片吊装施工技术，按照先柱后梁的顺序进行施工。为确保内外框架支撑体系的稳定性，在核心筒主要钢构件安装完成后，要及时进行外框架钢构件安装。在该工程中，核心筒钢构件安装均在塔吊吊装能力范围内，钢柱分块的最大质量为8.5t，采用的塔吊设备最大吊装质量为16t，可确保施工的顺利进行。在转换钢构件吊装施工中，由于其分块质量小于塔吊最大吊装质量，可直接采用塔吊设备完成外框架转换钢构件吊装施工，确保内外结构施工的同步性。
2.7安全施工
超高层建筑结构施工要面临长时间高空作业情况,需要施工单位在现场为施工人员配备安全装备,并随时检查作业人员是否佩戴；定期对施工人员进行高空安全作业培训,提高施工人员的安全施工意识,使施工时能够在保护自身安全的前提下保质保量地进行钢结构工程施工；应用先进技术搭建上下钢梯、双层安全网,构建安全防护体系对施工人员进行施工安全保护。
结论
综上所述，超高层建筑钢结构加工及安装施工工作量大、技术难度高，通过把握好每个环节的重点施工技术，可以确保钢结构施工质量，从而为超高层建筑使用安全性提供保障，促进工程施工技术水平的整体提升。
参考文献：
[1]李业绩,马德志,段斌,等.建筑高性能结构钢Q550GJC的焊接性试验研究[J].焊接技术,2019,48(12):7-11.
[2]贺建敏.建筑钢结构施工综合技术分析[J].工程技术研究,2019,4(22):42-43.刘帅
华润建筑有限公司青岛分公司 山东省青岛市266000
摘要：超高层建筑整体高度高,施工时对房屋结构的稳定性有着较高要求,因此,施工期间需要施工单位对影响结构质量的因素进行有效控制,保证钢结构工程有着良好的施工质量。钢结构工程在超高层建筑中应用时,具有施工难度大、技术要求高的特点,因此,施工单位需要结合工程每个环节的施工内容,制定详细的施工方案,要求施工人员严格按照方案施工,以有效降低难点问题对于施工质量造成的不良影响。
关键词：超高层；钢结构工程；安装施工；难点；处理办法
1工程概况
青岛华润大厦A座项目建筑面积约167500m2，建筑高度为247.5m，地下4层，地上56层，标准层高4.0m，平面尺寸为48.0m×41.04m，核心筒平面尺寸27.2m×14.15m。采用框架+剪力墙结构体系。
主塔楼共设有17根钢柱，自基础底板至12F楼面，采用十字截面，钢柱最大截面为十1600×600×42×60+1600×600×42×60，最小截面规格为十1300×400×20×25+1300×400×20×25。
2F~4F裙房及主塔楼部分区域设置少量劲性梁结构，为H型截面，最大截面为H1100×500×20×24。其中所有梁、柱、预埋件所用钢板、型钢均采用Q345钢，栓钉采用Q235B，高强螺栓采用10.9级摩擦型高强度螺栓。
基坑开挖后，基坑周边不能站位大型移动式吊车以吊装地下室区域钢结构，只能设置塔吊或者移动式吊车进入底板区域实施吊装。
2超高层钢结构工程安装施工的重难点及对策
2.1厚板焊接
超高层钢结构中许多构件内力很大,为满足强度要求,故有大量构件采用厚板,巨型结构多采用60~100mm厚钢板,CCTV央视大楼最大板厚甚至达到135mm。钢结构现场安装连接多以焊接为主,厚板焊缝数量多,焊接量大,焊接变形大。厚板焊接尽可能采用带垫板的CO2气体保护焊代替手工电弧焊,不用换焊条,半机械化程度高,无需除渣,焊缝成型快、熔敷效率高,其功效是手工电弧焊的2~3倍,可大大提高焊接速度。由于CO2气体保护焊的线能量小,电弧热量集中,加上CO2气流的冷却作用,使焊接热影响区小,焊后残余变形比手工电弧焊小50%左右。有条件的工位也可采用埋弧自动焊,焊接速度快、效率高、焊接变形小。厚板焊接变形控制要坚持多层多道焊接原则,并做好焊前预热、焊接过程中控制焊缝层间温度、焊后保温工作,必要时可以使用安装临时变形约束板、角撑、反变形等措施尽可能减小焊接变形。
2.2对拉螺杆加固困难
本项目标准层以上采用铝合金模板，铝模在拼装过程中，对拉螺杆无法直接穿过型钢柱腹板及翼缘板，导致剪力墙端柱铝模板拼装困难。(1)根据钢柱深化图中，钢柱所在位置和对拉螺栓间距及数量，需对型钢柱进行开孔，此过程需在钢柱加工场进行，严禁现场开孔，要求孔洞的标高及孔径大小要精准，这样施工中对拉螺杆才能一步装到位，起到加固的作用，通过采取对拉螺栓加固，能够很好地保证铝模板的适用性和安全性，进而保证型钢混凝土柱的成型质量。(2)也可在型钢上对拉螺杆的位置采用焊接对拉螺栓的连接头，将对拉螺杆直接固定于型钢上，施工中可以达到较好的加固效果，并且不对型钢安全和施工稳定性产生太大的影响。
2.3钢柱的质量控制
首先,确保进场半成品构件的质量,依照包装清单,清点构件数量；检查构件是否有明显的弯曲变形,涂层是否有片状脱落,并及时将检查结果向制作单位反馈(特别对于一些共性缺陷)；开包之后,对构件逐根进行测量,检查对接接头坡口是否已加工。其次,焊缝质量控制主要控制焊接变形与焊接残余应力,其中焊接变形控制主要措施有减小焊缝截面积、采用较小的热输入、电流值取下限、尽可能采用多层焊接代替单层焊；焊接残余应力的控制主要措施有从单元中部开始向两端扩展焊接、锤击法减小焊接残余应力。焊接完成后,需及时检查焊缝外观并做100%的无损焊缝探伤检测。
2.4钢梁安装施工
在钢梁安装施工中，其安装数量远少于钢柱数量，但钢梁重量较轻，可以采用快速绑扎和提升方法，提高吊装施工效率。钢梁采用高强螺栓与焊接连接形式，在吊装就位后，可采用普通螺栓进行临时固定，先完成腹板连接板的临时连接，经过校正后，再改用高强螺栓固定，保证其拧紧和焊接质量。钢梁平面施工可以按照从里向外的顺序进行对称吊装，立面则按照从下至上的顺序进行施工。总体安装顺序随钢柱进行，在钢柱安装完毕后，连接柱间钢梁，形成稳定框架结构。在钢梁安装施工过程中需要做好轴线和标高校正工作，确保框架整体安装精度。同时应注意检查钢梁和连接板贴合方向，及时处理出现偏差的螺栓孔，在处理过程中不能采用气割扩孔方法，而应采用绞孔机进行扩孔。
2.5大型节点高强螺栓安装
高强螺栓是超高层钢结构安装中仅次于焊接的连接方式。超高层钢结构大型复杂节点多,每个节点高强螺栓数量多,质量要求高,施工时螺栓难以穿入或高强螺栓终拧后板件与垫圈产生变形,板件与板件之间无法连接紧密,存在缝隙,影响结构受力。大型节点高强螺栓施工应遵循从中间向四周施工的原则。高强螺栓施工不能一次施拧到位,必须分初拧、复拧、终拧进行施工。初拧扭矩约为终拧扭矩的60%~80%,复拧扭矩同初拧扭矩。终拧扭矩大六角头螺栓按100%拧紧扭矩来进行终拧,扭剪型螺栓以螺栓头拧断为止,以消除板件与垫圈的变形和板间缝隙,使节点间内力能完全有效传递,以满足设计和施工规范的要求。
2.6核心筒安装施工
在核心筒安装施工中，L1、L2层的核心筒结构由5根工字型钢+混凝土剪力墙组成，采用塔吊分段和分片吊装施工技术，按照先柱后梁的顺序进行施工。为确保内外框架支撑体系的稳定性，在核心筒主要钢构件安装完成后，要及时进行外框架钢构件安装。在该工程中，核心筒钢构件安装均在塔吊吊装能力范围内，钢柱分块的最大质量为8.5t，采用的塔吊设备最大吊装质量为16t，可确保施工的顺利进行。在转换钢构件吊装施工中，由于其分块质量小于塔吊最大吊装质量，可直接采用塔吊设备完成外框架转换钢构件吊装施工，确保内外结构施工的同步性。
2.7安全施工
超高层建筑结构施工要面临长时间高空作业情况,需要施工单位在现场为施工人员配备安全装备,并随时检查作业人员是否佩戴；定期对施工人员进行高空安全作业培训,提高施工人员的安全施工意识,使施工时能够在保护自身安全的前提下保质保量地进行钢结构工程施工；应用先进技术搭建上下钢梯、双层安全网,构建安全防护体系对施工人员进行施工安全保护。
结论
综上所述，超高层建筑钢结构加工及安装施工工作量大、技术难度高，通过把握好每个环节的重点施工技术，可以确保钢结构施工质量，从而为超高层建筑使用安全性提供保障，促进工程施工技术水平的整体提升。
参考文献：
[1]李业绩,马德志,段斌,等.建筑高性能结构钢Q550GJC的焊接性试验研究[J].焊接技术,2019,48(12):7-11.
[2]贺建敏.建筑钢结构施工综合技术分析[J].工程技术研究,2019,4(22):42-43.