全鋼結(jié)構(gòu)的超高層建筑施工技術(shù)介紹上海**國(guó)際財(cái)富中心主樓采用勁性混凝土柱／鋼管柱+鋼梁的全鋼結(jié)構(gòu)體系，針對(duì)工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，合理配備機(jī)械、選定最優(yōu)吊裝方案，同時(shí)對(duì)高強(qiáng)螺栓、焊接施工質(zhì)量以及鋼結(jié)構(gòu)安裝校正提出了相應(yīng)技術(shù)措施，保證了工程的施工質(zhì)量。1工程概況上海**(集團(tuán))有限公司投資的**國(guó)際財(cái)富中心項(xiàng)目，位于**區(qū)**新區(qū)9—4A地塊，基地面積8023m2，呈“L”型，北臨**路，西靠**路，東接**大酒店，南鄰**電話局及**本工程由地下3層地庫(kù)、1幢15層甲級(jí)辦公塔樓和3幢2~4層商業(yè)裙房組成(圖1)，總建筑面積約39454m2，其中地上23887m2，建筑最高69．15m。地下結(jié)構(gòu)層高3．7m，地上一層、二層層高為5．2m、3．9m，標(biāo)準(zhǔn)層層高為4．本工程主樓為勁性框架高層建筑，結(jié)構(gòu)柱為十字鋼、箱型鋼勁性混凝土柱(地下結(jié)構(gòu)，圖2)及混凝土方鋼管和圓鋼管柱(上部結(jié)構(gòu))，梁為焊接工宇型鋼梁，樓板采用自承式組合樓板。鋼結(jié)構(gòu)重量約3000t，壓型鋼板面積1．7萬(wàn)m2，栓釘約10萬(wàn)套。其中鋼管柱為ф900mm×20mm，框柱為700mm×700mm×30mm×30mm和700mm×700mm×2工程特點(diǎn)及方案選擇2．1工程特點(diǎn)本工程為勁性框架結(jié)構(gòu)，有大量的勁性鋼柱、鋼梁、壓型鋼板，且柱、梁尺寸較大：同時(shí)工期較緊，所以，合理進(jìn)行塔吊選型、選定最優(yōu)鋼結(jié)構(gòu)吊裝方案是工程順利實(shí)施的關(guān)鍵。本工程采用勁性鋼混凝土柱／鋼管柱+鋼梁+壓型鋼板結(jié)構(gòu)形式，勁性柱和鋼管柱作為塔樓的主要豎向承力構(gòu)件，其裝配精度要求非常高，施工中需對(duì)鋼柱進(jìn)行校對(duì)和調(diào)正，同時(shí)柱與柱之間、柱梁之間的連接質(zhì)量也非常重要。因此，鋼構(gòu)件吊裝、施工質(zhì)量保證措施、安裝精度控制調(diào)正等，是本工程鋼結(jié)構(gòu)施工必須要注意的重要內(nèi)容。2.2施工設(shè)想2.2.1機(jī)械選擇綜合分析勁性鋼構(gòu)件的分段長(zhǎng)度、平面位置、單件重量、吊裝距離、塔吊參數(shù)等因素，從合理性及經(jīng)濟(jì)性考慮，選擇配備一臺(tái)QTZ315塔吊。塔吊高度92m，首次扶墻高37m，臂長(zhǎng)52．5m，最大起重量16t。QTZ315塔吊的不同工作幅度不同起重量及鋼柱、梁構(gòu)件重，基本能滿(mǎn)足鋼構(gòu)件2～3層一吊，個(gè)別較重構(gòu)件或離塔吊較遠(yuǎn)處為一層一吊。2．2．2施工順序(1)施工流程：鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)場(chǎng)→鋼柱安裝→鋼梁安裝→形成一個(gè)穩(wěn)定體系→銅結(jié)構(gòu)復(fù)測(cè)→高強(qiáng)螺栓置換→鋼結(jié)構(gòu)調(diào)整→主體銅結(jié)構(gòu)安裝→鋼結(jié)構(gòu)焊接→鋼結(jié)構(gòu)復(fù)測(cè)→高強(qiáng)螺栓施工→鋼結(jié)構(gòu)復(fù)測(cè)→壓型鋼板施工→下一批銅結(jié)構(gòu)施工。(2)每層鋼結(jié)構(gòu)安裝順序：鋼結(jié)構(gòu)的平面吊裝由核心筒向周邊進(jìn)行(圖3)。(3)鋼柱的安裝分段進(jìn)行，六層以下根據(jù)塔吊起重量以及鋼柱所在位置，按1～3層一吊進(jìn)行安裝，六層以上結(jié)構(gòu)按照3層一吊進(jìn)行施工。(4)鋼梁安裝順序，鋼梁按照3層一吊進(jìn)行吊裝，采用從上向下的順序進(jìn)行安裝。3施工技術(shù)方案3．1勁性柱施工3．1．1準(zhǔn)備工作柱身彈線：鋼柱吊裝前，須對(duì)鋼柱的定位軸線、基礎(chǔ)軸線和標(biāo)高等進(jìn)行檢查和驗(yàn)收，并對(duì)鋼柱的編號(hào)、外形尺寸、連接板方位等進(jìn)行全面復(fù)核，確認(rèn)符合設(shè)計(jì)要求后，劃出鋼柱上下兩端的安裝中心線和柱下端標(biāo)高線。輔助準(zhǔn)備：鋼柱起吊前，將吊索具、操作平臺(tái)、爬梯、溜繩以及防墜器等固定在鋼柱上。3．1．2首節(jié)柱吊裝鋼柱吊裝采用一點(diǎn)吊裝，上端連接板上的吊裝孔作為吊耳。起吊時(shí)鋼柱的根部必須墊實(shí)，在根部不離地的情況下，通過(guò)吊鉤的起升、變幅及吊臂的回轉(zhuǎn)，逐步將鋼柱扶直，停止晃動(dòng)后繼續(xù)提升。首節(jié)鋼柱吊裝前，在所有螺栓孔上擰進(jìn)1個(gè)螺母和1塊下墊板，調(diào)節(jié)螺母將下墊板頂標(biāo)高調(diào)至柱底板底設(shè)計(jì)標(biāo)高(圖4)。鋼柱吊裝就位后，先把鋼柱中心線與基礎(chǔ)中心線對(duì)準(zhǔn)，然后將地腳螺栓的螺母微微擰緊，最后下鉤解繩。通過(guò)微調(diào)螺母來(lái)調(diào)整鋼柱垂直度，當(dāng)鋼柱垂直度偏差校正到零時(shí)，擰緊螺母，然后焊接螺母墊板。鋼柱的標(biāo)高可能會(huì)發(fā)生微小變化，但一般情況下不會(huì)超過(guò)規(guī)范規(guī)定的±2mm的要求。3．I．3上節(jié)柱安裝首節(jié)柱以上的其余鋼柱基礎(chǔ)為已裝好鋼柱的柱項(xiàng)，安裝前先檢查柱頂標(biāo)高、軸線，柱距偏差應(yīng)嚴(yán)格控制在4-3mm范圍內(nèi)。定位軸線的交點(diǎn)是柱基中心點(diǎn)，是鋼柱安裝的基準(zhǔn)點(diǎn)。其余鋼柱按首節(jié)柱方式吊裝就位后，先調(diào)整標(biāo)高，再調(diào)整扭轉(zhuǎn)，最后調(diào)整垂直度。首先通過(guò)吊鉤升降及節(jié)點(diǎn)板間隙中打入鋼楔進(jìn)行鋼柱標(biāo)高調(diào)整，標(biāo)高調(diào)整后在上、下柱臨時(shí)耳板的不同側(cè)面加墊板，再夾緊連接板，即可調(diào)整鋼柱扭轉(zhuǎn)。鋼柱垂直度測(cè)量使用線墜和經(jīng)緯儀，分別在相互垂直的兩個(gè)方向上進(jìn)行控制。垂直度校正依靠柱底千斤頂調(diào)節(jié)節(jié)口間隙進(jìn)行(圖5)。柱項(xiàng)部依靠攬風(fēng)繩葫蘆調(diào)整柱項(xiàng)部，在保證單節(jié)柱垂直度不超標(biāo)的前提下，盡可能將柱頂偏向鋼柱軸線，然后擰緊臨時(shí)接頭的M20mm×90mm大六角高強(qiáng)度螺栓，緊固力矩取1000N·3．2鋼管柱上部結(jié)構(gòu)框架柱為鋼管混凝土柱，共18根，包括10根圓鋼管，8根方鋼管。管柱安裝應(yīng)將下層杯口偏離網(wǎng)絡(luò)線的位置數(shù)據(jù)做分析后，確定管柱的偏移和傾斜數(shù)據(jù)，按此數(shù)據(jù)進(jìn)行安裝。根據(jù)鋼管柱截面高度變化形式及鋼柱的分節(jié)長(zhǎng)度，每3層澆筑一次，澆筑高度約為12．3m。混凝土采用立式高位拋落無(wú)振搗法，利用混凝土下落時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)能達(dá)到振實(shí)混凝土的目的。當(dāng)澆搗至8．3m高度時(shí)，上端4m范圍采用振搗器內(nèi)部振搗振實(shí)。一次拋落的混凝土量宜在0．7m3。左右，用料斗裝填或設(shè)置澆筑漏斗，料斗的下口尺寸應(yīng)比鋼管內(nèi)徑小100~200mm現(xiàn)場(chǎng)利用1．2m3。吊斗進(jìn)行澆筑，并在擬澆筑混凝土的鋼柱頂部布置高500m，邊長(zhǎng)1m的漏斗進(jìn)行下料，漏斗下口邊長(zhǎng)為160～180mm，進(jìn)入鋼柱內(nèi)的斗口高度約200mm為使上下節(jié)鋼管接頭位置的混凝土密實(shí)，可選用下列兩種方法：(1)當(dāng)混凝土澆灌到鋼管頂端時(shí)，可使混凝土稍為溢出后再將留有排氣孔的層間橫隔板或封頂板緊壓在管端，隨即進(jìn)行點(diǎn)焊，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的50％后，再將橫隔板或封頂板按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行補(bǔ)焊。(2)將混凝土澆灌到稍低于鋼管的位置，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的50％后再用相同等級(jí)的水泥砂漿補(bǔ)填至管口，并將橫隔板或封頂板一次封焊到位。管內(nèi)混凝土的澆灌質(zhì)量，可用敲擊鋼管的方法進(jìn)行初步檢查，如有異常，則應(yīng)用超聲波檢測(cè)。對(duì)不密實(shí)的部位，應(yīng)采用鉆孔壓漿法進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，然后將鉆孔補(bǔ)焊封固。3．3鋼梁施工鋼梁吊裝采取“兩點(diǎn)法”吊裝，實(shí)施“三梁一吊”。鋼梁安裝前，必須對(duì)鋼梁的位置，編號(hào)、外形尺寸、連接板的方位等等，進(jìn)行全面復(fù)核，確認(rèn)符合設(shè)計(jì)圖紙要求后方可施工。安裝時(shí)按照由上至下的順序，先裝上層梁、后裝中層梁、再裝下層梁。在吊裝與柱牛腿連接的梁時(shí)，不能對(duì)柱有較大的碰撞，微動(dòng)撬棍使梁螺栓孔、柱牛腿螺栓孔與連接板螺栓孔對(duì)正。若螺栓孔錯(cuò)位較大，則復(fù)測(cè)梁、牛腿、連接板尺寸及柱安裝軸線，針對(duì)不同情況進(jìn)行分析處理，嚴(yán)禁強(qiáng)行安裝。由于梁與柱牛腿通過(guò)兩塊連接板連接，吊裝就位后其上表面往往比牛腿低，因此在牛腿上安置1臺(tái)千斤頂，其頂部頂在梁端，微升千斤頂使梁上表面與牛腿平齊。安裝前必須對(duì)柱子連接件與混凝土核心筒壁上的埋件以及鋼梁進(jìn)行預(yù)檢。預(yù)檢內(nèi)容包括：梁長(zhǎng)度、螺栓孔、磨擦面、剖口要求、梁的撓曲以及埋件的平整度?？蚣茕摿旱倪B接螺孔的孔洞直徑一般比高強(qiáng)螺栓直徑大1．5mm～2．0mm。鋼梁安裝到位后，先用與螺孔同直徑的中釘作定位，然后用與永久螺栓同直徑的普通螺栓作臨時(shí)固定，普通螺栓的數(shù)量不少于節(jié)點(diǎn)總螺栓數(shù)的三分之一，且不少于二只。臨時(shí)固定按上述要求完成后，方可拆除吊梁索具。3．4壓型鋼板施工主樓樓板采用壓型鋼板一混凝土組合樓板。非辦公區(qū)采用閉口壓型鋼板上澆混凝土形式，樓板厚150mm辦公區(qū)采用ф16焊釘將壓型鋼板焊于鋼梁上，上澆混凝土，樓板厚130mm。壓型鋼板為鍍鋅鋼板雙面鍍鋅量不少于275g／m，最小屈服強(qiáng)度不小于300MPa，最小板厚0．75mm。鋪板前，先測(cè)出支承壓型鋼板梁的頂部標(biāo)高；并對(duì)鋪板區(qū)沿搭接方向在鋼梁上翼緣彈出梁的中心線，以確定板的縱向鋪放位置，主梁上翼緣中心線是作為鋪放壓型鋼板位置的控制線。鋪放完壓型鋼板后，再將各梁的中心錢(qián)，返彈到壓型鋼板上，同時(shí)彈出各梁上翼緣邊線，這樣才能更清楚了解板的搭接位置和長(zhǎng)度，從而保證栓釘焊接位置的正確。壓型鋼板鋪放要注意以下點(diǎn)：①要保證板端搭接在梁上的長(zhǎng)度；②要保證縱向鋪板的2塊板中間的搭接長(zhǎng)度；⑧要根據(jù)彈好的基準(zhǔn)線，進(jìn)行鋪板，保證板側(cè)邊尺寸、平整、順直，位置正確，使壓型鋼板槽形開(kāi)口貫通、整齊、不錯(cuò)位；④建筑平面不規(guī)則或變截面梁上的壓型鋼板鋪設(shè)，應(yīng)從中間設(shè)基準(zhǔn)線，向兩側(cè)布板鋪設(shè)，至建筑平面邊緣后再調(diào)整補(bǔ)缺。4質(zhì)量保證措施4．1高強(qiáng)度螺栓施工本工程使用的高強(qiáng)度螺栓均為10．9級(jí)扭剪型，規(guī)格有M22和M24，總數(shù)量約10萬(wàn)套。高強(qiáng)度螺栓安裝前，對(duì)運(yùn)抵施工現(xiàn)場(chǎng)的構(gòu)件磨擦面進(jìn)行100％檢查。構(gòu)件吊裝前進(jìn)行高強(qiáng)度螺栓連接副配套，在所吊裝的構(gòu)件節(jié)點(diǎn)部位掛上帆布口袋，將該節(jié)點(diǎn)處所需高強(qiáng)度螺栓連接副按件數(shù)、規(guī)格放入布袋中隨構(gòu)件吊裝至安裝部位。構(gòu)件就位后，用沖子穿入節(jié)點(diǎn)的螺栓孔，錘擊中子以使各螺孔對(duì)正，沖子數(shù)量一般每節(jié)點(diǎn)2只。待螺孔對(duì)正后，從布袋中取出高強(qiáng)度螺栓，自由穿入螺孔，用梅花扳手將其擰緊。安裝高強(qiáng)度螺栓時(shí)嚴(yán)禁強(qiáng)行穿入，對(duì)于個(gè)別不能穿入的采用電動(dòng)絞刀或圓銼刀擴(kuò)孔，擴(kuò)孔后的孔徑不得超過(guò)1．2d。高強(qiáng)度螺栓安裝后，立即進(jìn)行初擰。為了提高勞動(dòng)效率，初擰采用電動(dòng)扳手進(jìn)行，初擰扭矩值應(yīng)為終擰值的60％～70％。初擰結(jié)束半小時(shí)后，宜進(jìn)行終擰，不得拖延到12h以上。終擰采用專(zhuān)用電動(dòng)扳手，其終擰過(guò)程：先將扳手內(nèi)套筒套入梅花頭上，輕壓扳手，再將外套筒套在螺母上晃動(dòng)扳手，確認(rèn)內(nèi)、外套筒是否均已套好，且調(diào)整套筒使其與連接板面垂直；按下扳手開(kāi)關(guān)，外套筒旋轉(zhuǎn)，直至切口擰斷；扳手開(kāi)關(guān)關(guān)閉，將外套筒從螺母上卸下；啟動(dòng)項(xiàng)桿開(kāi)關(guān)，將內(nèi)套筒中已擰掉的梅花頭頂出。梅花頭必須收集在專(zhuān)用容器內(nèi)，禁止隨便丟棄，以免高空墜落傷人。無(wú)論是初擰還是終擰都應(yīng)按一定順序施擰，其順序：同一節(jié)柱，上層梁→下層梁→中層梁；同一層梁，主梁→次梁；同一節(jié)點(diǎn)，從中間向四周擴(kuò)散。4．2焊接施工現(xiàn)場(chǎng)焊接主要是柱一柱、柱一梁、梁拼接、支撐、鋼樓梯及隅撐焊接，構(gòu)件材質(zhì)主要為Q345C。柱一柱接頭為I級(jí)焊縫，100％超聲波探傷；其余熔透焊縫為Ⅱ級(jí)焊縫，20％超聲波探傷抽查。焊接順序：為減少局部和整體焊接變形，將焊接殘余應(yīng)力降低到最小限度，必須制定并實(shí)施合理的焊接順序。焊接順序遵循總原則：在平面上，從中心框架向四周擴(kuò)散焊接；先焊收縮量大的焊縫，再焊收縮量小的焊縫：嚴(yán)格對(duì)稱(chēng)焊接；同一根梁、支撐先焊一端，待其冷卻后再焊另一端。一個(gè)流水段內(nèi)的焊接順序：上層梁一柱、梁拼接及支撐→下層梁一柱、梁拼接及支撐→中間梁一柱、梁拼接及支撐→柱一柱節(jié)點(diǎn)。單層作業(yè)面焊接順序?yàn)椋毫阂恢?、梁拼焊→支撐→隅撐?．2．1鋼柱焊接鋼結(jié)構(gòu)安裝焊接關(guān)鍵是柱一柱節(jié)點(diǎn)的焊接。箱型／圓管柱一柱焊接工藝：在上下柱無(wú)耳板側(cè)，由兩名焊工在兩側(cè)對(duì)稱(chēng)等速焊至板厚1／3，切去耳板在切去耳板側(cè)由兩名焊工在兩側(cè)焊至板厚1／3；1名焊工在一面焊完一層后，立即轉(zhuǎn)過(guò)9O°接著焊另一面；而另一面焊工在對(duì)稱(chēng)側(cè)，以相同的方式保持對(duì)稱(chēng)同步焊接，直至焊接完畢；兩層間焊道接頭相互錯(cuò)開(kāi)，兩名焊工焊接的焊道接頭每層也要錯(cuò)開(kāi)。在焊縫外觀檢查合格且焊接完成24h后進(jìn)行超聲波檢測(cè)。4、2，2梁、支撐焊接梁焊接：先焊下翼板焊縫再焊上翼板焊縫，上下翼板的焊接方向相反。支撐焊接：先焊一側(cè)焊縫，焊完之后再另一側(cè)焊縫。焊接前清理坡口及兩側(cè)的油污、銹等雜質(zhì)，點(diǎn)固引、滅弧板和墊板，然后按照焊接工藝卡的參數(shù)進(jìn)行施焊。焊縫厚度達(dá)到母材厚度1／2以上時(shí)，方可短暫停息。施焊過(guò)程中，每一焊層都要進(jìn)行清渣及層問(wèn)檢查，發(fā)現(xiàn)缺陷及時(shí)處理后方可繼續(xù)施焊。焊后清理焊接飛濺，自檢合格后在焊縫的左上角打上焊工鋼印。4．3鋼結(jié)構(gòu)安裝校正4．3．1影響安裝精度的因素(1)安裝誤差。主要由安裝過(guò)程中碰撞及鋼柱本身幾何尺寸偏差引起，也包括校正過(guò)程中測(cè)量人員操作誤差，須通過(guò)加強(qiáng)施工管理進(jìn)行保證。(2)焊接變形。鋼梁施焊后，焊縫橫向收縮變形對(duì)鋼柱垂直度影響很大，由于本工程焊縫較厚，所以累計(jì)誤差的影響比較大。施工前需采取的有效措施為：①校正時(shí)外側(cè)柱柱頂向外側(cè)傾斜3mm。②焊接過(guò)程中進(jìn)行抽樣軸線變化觀察，并相應(yīng)調(diào)整焊接順序。③焊接時(shí)在柱9O°兩側(cè)掛磁力線錘，測(cè)定焊接過(guò)程中的軸線變化，并作相應(yīng)焊接順序調(diào)整。(3)日照溫差。日照溫差引起的偏差與柱子的細(xì)長(zhǎng)比、溫度差成正比。一年四季的溫度變化會(huì)使鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的變形，尤其是夏季，在太陽(yáng)光照射下，向陽(yáng)面的膨脹量較大，故鋼柱便向背向陽(yáng)光的一面傾斜。(4)纜風(fēng)繩松緊不當(dāng)。嚴(yán)禁利用攬風(fēng)繩強(qiáng)行改變柱子垂偏值。4．3．2校正流程平面控制網(wǎng)測(cè)設(shè)，豎向投測(cè)→確定螺栓偏差，確定柱頂偏差→高程基準(zhǔn)點(diǎn)確定，豎向傳遞鋼柱幾何尺寸檢測(cè)→柱頂抄平，并與下節(jié)鋼柱綜合比較→鋼柱就位→初擰時(shí)初?！K擰前復(fù)校→施焊過(guò)程中跟蹤監(jiān)測(cè)一焊接后垂直度測(cè)量。當(dāng)一片區(qū)域的鋼柱、梁和斜撐安裝完畢后，對(duì)此區(qū)域鋼柱進(jìn)行整體測(cè)量校正；對(duì)于局部尺寸偏差，用干斤項(xiàng)或倒鏈頂緊合攏或松開(kāi)來(lái)調(diào)校；對(duì)于整體偏差，可用鋼絲繩+倒鏈調(diào)校。當(dāng)高強(qiáng)螺栓緊固(初擰)完成后，對(duì)區(qū)域內(nèi)的鋼柱再進(jìn)行一次整體觀測(cè)，并做好記錄，根據(jù)記錄的偏差值大小及偏差方向，決定對(duì)焊前偏差是否還需要進(jìn)行局部尺寸調(diào)整以及確定焊接順序、焊接方向、焊接收縮的傾斜預(yù)留量，然后交付焊接班組進(jìn)行施焊。當(dāng)焊接完成后，對(duì)該片區(qū)域的鋼柱、鋼梁再次復(fù)測(cè)，并做好記錄，作為資料保存。4．3．3標(biāo)高控制鋼柱安裝前，對(duì)每根鋼柱的基礎(chǔ)進(jìn)行測(cè)量，按照每根鋼柱的設(shè)計(jì)標(biāo)高進(jìn)行復(fù)核，利用連接板和焊縫縫隙對(duì)制作