王光振

（中國建筑第八工程局有限公司 上海市 200100）

1 超高層鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

（1）結(jié)構(gòu)用鋼量大，鋼板材質(zhì)等級高，厚板占用比例大。

（2）抗震等級高，焊縫質(zhì)量等級要求高。

（3）焊接量大，焊接變形大。

（4）構(gòu)件單體重量大，對吊裝設(shè)備要求高。

（5）鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)交叉施工作業(yè)多，施工作業(yè)面小。

（6）核心筒鋼板墻多，現(xiàn)場焊接變形控制難度大。

2 超高層鋼結(jié)構(gòu)制作重點(diǎn)、難點(diǎn)分析及控制措施

超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)多采用箱型，十字型號，圓管形，H型，由30～100mm厚的鋼板制成，主受力焊縫多為一級熔透焊縫，需100%超聲波檢測。針對超高層鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，對鋼構(gòu)件制作的難點(diǎn)，重點(diǎn)實施分析，并提出針對性控制措施，以確保鋼構(gòu)件制作質(zhì)量，具體如下：

（1）鋼構(gòu)件焊縫質(zhì)量關(guān)系到建筑結(jié)構(gòu)安全性能，焊縫質(zhì)量控制是構(gòu)件加工的重點(diǎn)，必須重點(diǎn)控制。①焊接前應(yīng)根據(jù)鋼板厚度、材質(zhì)、節(jié)點(diǎn)形式、焊接方法進(jìn)行焊接工藝評定試驗，焊接工藝評定合格后，制定焊接指導(dǎo)工藝，車間必須依據(jù)焊接工藝施焊；②對于超過20mm的板焊接，實施焊前預(yù)熱，預(yù)熱溫度滿足規(guī)范要求；③坡口角度需滿足設(shè)計要求，裝配間隙控制在0～3mm，對于超標(biāo)間隙需進(jìn)行處理后焊接。

（2）構(gòu)件變形主要是焊接受熱收縮引起，焊接變形控制是構(gòu)件制作的難點(diǎn)，尤其是厚板焊接，極易產(chǎn)生焊接變形。焊接變形主要通過焊接順序和坡口形式加以控制，焊接采取對稱焊、分段退焊、跳焊等方法減少焊接變形。對于大于30mm鋼板，開設(shè)雙面坡口，一側(cè)開t/3，另外一側(cè)開設(shè)2t/3，且兩側(cè)交替焊接，坡口形式見圖1，焊接順序見圖2。

圖2 焊接順序

（3）鋼構(gòu)件制作精度是現(xiàn)場順利安裝的保證，工序控制是保證制作精度的關(guān)鍵，制作精度應(yīng)重點(diǎn)控制如下幾個方面：

①零件切割采用數(shù)控切割，切割完成的零件，尺寸復(fù)核。

②對箱體構(gòu)件、十字型構(gòu)件、H型構(gòu)件組立時，根據(jù)經(jīng)驗并結(jié)合理論計算，預(yù)留一定的焊接收縮余量，確保焊接后的構(gòu)件截面尺寸滿足規(guī)范要求。

③根據(jù)工藝要求，在箱體內(nèi)部增設(shè)工藝隔板，增強(qiáng)箱體剛度。

④構(gòu)件最終完成后，對構(gòu)件總長度、截面尺寸、彎曲度、扭度，牛腿及孔位全面檢查。

（4）焊接應(yīng)力對結(jié)構(gòu)是不利的，尤其是厚板焊接，根據(jù)板厚采取焊前預(yù)熱，焊后保溫的措施減小焊縫應(yīng)力，對特別重要的焊縫或設(shè)計有要求的焊縫，采取焊后熱處理消除焊接應(yīng)力。

（5）鋼結(jié)構(gòu)是極易發(fā)生銹蝕的材料，尤其是外露的鋼結(jié)構(gòu)，防腐涂裝不到位，直接影響到結(jié)構(gòu)的使用年限。涂裝前，鋼構(gòu)件表面除銹等級必須滿足設(shè)計及工藝要求，且不低于Sa2.5級，除銹完成的構(gòu)件需再4h內(nèi)完成底漆涂裝，涂裝環(huán)境溫度宜為5～38℃，相對濕度不大于85%，防腐材料必須根據(jù)建筑所處的環(huán)境條件相適應(yīng)。

3 超高層鋼結(jié)構(gòu)施工措施及質(zhì)量控制

（1）超高層建筑通常位于城市中心區(qū)，施工材料用量大，施工場地狹小，為便于場地周轉(zhuǎn)，鋼構(gòu)件進(jìn)場計劃必須作為一個重點(diǎn)控制，根據(jù)現(xiàn)場進(jìn)度合理制定構(gòu)件加工發(fā)運(yùn)計劃，確保構(gòu)件進(jìn)場與現(xiàn)場施工順序一致，避免構(gòu)件現(xiàn)場積壓，實現(xiàn)進(jìn)場的構(gòu)件及時吊裝。

（2）鋼構(gòu)件合理分段直接關(guān)系到后續(xù)運(yùn)輸及吊裝，在施工技術(shù)準(zhǔn)備階段應(yīng)重點(diǎn)控制，在設(shè)計階段應(yīng)充分熟悉垂直運(yùn)輸設(shè)備的性能參數(shù)，根據(jù)起重設(shè)備的吊重，并結(jié)合運(yùn)輸車輛的載重對構(gòu)件分段，構(gòu)件分段后的重量嚴(yán)禁超出起重設(shè)備的吊重能力，構(gòu)件長度和寬度不宜超出運(yùn)輸車輛的限制。構(gòu)件分段位置應(yīng)考慮現(xiàn)場焊接的可行性，確保現(xiàn)場無障礙焊接。

（3）超高層建筑施工，通常鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋、模板，幕墻等工種交叉施工，施工作業(yè)面有限，如何在有限的作業(yè)面上有效穿插施工是一個難點(diǎn)。針對作業(yè)場地特點(diǎn)：①根據(jù)作業(yè)面的實際狀況，制作移動的作業(yè)設(shè)備工具箱，以便施工設(shè)備隨作業(yè)點(diǎn)整體移動；②掌控好施工窗口時間，鋼柱在模板鋪設(shè)后緊跟安排吊裝焊接，并及時組織驗收，以便為后續(xù)作業(yè)提供工作面；③依據(jù)工作面情況合理安排施工人員，在最有利的時間窗口內(nèi)完成節(jié)點(diǎn)施工。

（4）超高層建筑的建筑高度往往超過100m，甚至超過600m或更高，對施工測量精度要求極高，精準(zhǔn)的測量控制是施工的重點(diǎn)。施工前，對給定的坐標(biāo)復(fù)查，對儀器進(jìn)行計量校準(zhǔn)，確保儀器的精度，并編制測量專項方案，準(zhǔn)確建立一級控制網(wǎng)，二級控制網(wǎng)，并根據(jù)需求增加輔助坐標(biāo)點(diǎn)。為消除施工過程中的累計誤差，必須對每節(jié)鋼柱的標(biāo)高、坐標(biāo)、垂直度、扭曲度測定，尤其是造型復(fù)雜的鋼構(gòu)件，應(yīng)在構(gòu)件上布置測控點(diǎn)，采用三維坐標(biāo)法控制安裝精度。

（5）考慮到高層建筑的構(gòu)件單體較重，重則會超過50t，吊裝必須按照安全規(guī)范要求選用鋼絲繩，鋼絲繩應(yīng)無斷絲、無死折，吊裝時，鋼絲繩水平夾角應(yīng)大于60°。吊裝前在構(gòu)件上標(biāo)定出安裝方向，在構(gòu)件上設(shè)置控位纜風(fēng)繩。為便于構(gòu)件就位，在下節(jié)柱兩個相鄰側(cè)面設(shè)置導(dǎo)向擋板，如圖3所示。鋼柱就位后用連接板連接固定，并調(diào)整垂直度，扭度及標(biāo)高，校正完成后及時焊接固定構(gòu)件。

圖3 安裝導(dǎo)向板圖示

（6）鋼構(gòu)件間現(xiàn)場連接多為焊接連接，焊縫質(zhì)量等級要求高，現(xiàn)場焊接作業(yè)環(huán)境差，如何保證焊縫質(zhì)量是施工的一個重點(diǎn)，針對高空焊接的特點(diǎn)，采取如下措施保證焊縫質(zhì)量：

①現(xiàn)場用焊絲存放在干燥通風(fēng)的倉庫，焊工必須持證上崗，銹蝕的焊絲不得使用。焊絲使用前進(jìn)行力學(xué)性能復(fù)檢，合格后方能使用。

②焊接前，根據(jù)實際的節(jié)點(diǎn)形式進(jìn)行現(xiàn)場焊接工藝評定試驗，并根據(jù)焊接工藝評定編制焊接工藝指導(dǎo)文件，焊接操作必須按照焊接工藝文件規(guī)定的電流、電壓、速度施焊，并按照要求預(yù)熱，層間溫度不應(yīng)超過220℃。對鋼柱焊接先焊接翼緣板，后焊接腹板，翼緣板應(yīng)2人同時對稱焊接，采取小電流，多道焊接，每道焊縫厚度不宜大于6mm，以減小焊接變形。

③當(dāng)風(fēng)速度大于2m/s時，需搭設(shè)防風(fēng)棚，雨天嚴(yán)禁焊接作業(yè)，如特殊情況需在雨天焊接時，必須設(shè)置遮雨布。當(dāng)氣溫低于0℃時，焊縫區(qū)需加熱到20℃或規(guī)定的最低預(yù)熱溫度后焊接，當(dāng)溫度低于-10℃時，必須進(jìn)行相應(yīng)的環(huán)境下工藝評定試驗，試驗合格后方能焊接。

（7）核心筒鋼板墻為片狀結(jié)構(gòu)，整體剛度小，在運(yùn)輸及存放過程中容易變形，鋼板墻吊裝前檢查構(gòu)件尺寸及鋼板墻的平整度，對尺寸不匹配的或變形過大的鋼板墻裝前校正。鋼版墻卸貨時應(yīng)放平墊穩(wěn)，不應(yīng)堆疊過高?？紤]到鋼板墻豎向、橫向焊縫較長，焊接應(yīng)力大，焊接極易產(chǎn)生焊接變形，故拼接焊縫應(yīng)開設(shè)雙面坡口，兩側(cè)交替焊接，并增設(shè)橫向加筋板，以控制焊接變形。

4 結(jié)束語

超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)復(fù)雜，測量難度高，焊接量大，焊縫質(zhì)量要求高，施工周期長，施工部署難度大。針對超高層鋼結(jié)構(gòu)施工的這些實際特點(diǎn)，預(yù)先對施工重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行分析，并制定出針對性的解決措施方案，在很大程度可以提高工程施工質(zhì)量，節(jié)約施工資源投入，提高施工效率，縮短施工工期，確保工程質(zhì)量。