菏泽万福新城金融中心钢结构安装技术研究

菏泽万福新城金融中心钢结构安装技术研究

祁祥吉、樊海汐

中建二局第三建筑工程有限公司   北京市   100070

【摘要】

本项目为钢框架-支撑（钢板剪力墙）结构，楼板为楼承板，无混凝土剪力墙

【关键词】

钢结构安装、流水、技术措施

1. 工程概况

1工程总体概况

本工程钢结构部分地上共16层，地下共2层，顶标高为72.900m。主要包括北楼、东楼、南楼三部分，整体呈U型，展开尺寸约273.8m×25m。其中北楼为78.1m×25m，东楼为124.5m×25m，南楼为71.2m×25m。

主体结构采用钢框架-支撑（钢板剪力墙）结构体系，总用钢量约9140t。

整体效果图

2钢结构工程概况

2.1钢柱概况

钢柱地下部分为劲性结构，由地下二层顶板生根；地上部分为钢管混凝土柱，北楼钢柱局部最高通至机房层72.900m，东楼钢柱最高通至16层64.400m，南楼钢柱局部最高通至15层60.200m。

钢柱分为矩形柱和圆管柱两种，矩形柱最大截面为口700*700*30，最小截面为口350*350*10；圆管柱最大截面为P700*25，最小截面为P650*16，钢柱分段后最大重量约9.9t，材质均为Q355C，总用钢量约3700t。

2.2钢梁概况

钢梁由地下一层顶板开始设置，截面主要为焊接H型、矩形。钢梁总用钢量约5067t。

焊接H型钢梁最大截面为H1050*300*20*25，最小截面为H300*150*6*8；矩形梁最大截面为口900*250*18*18，最小截面为口600*500*20*20，主梁材质为Q355C，次梁截面为Q355B。

东楼15层及16层顶局部设置21m大跨钢梁，截面为H1200*250/400*16*16/25，最大重量约5.8t。

东楼2层～4层内侧设置13.5m大跨弧形钢梁，截面为H550*180*10*12、H550*200*10*14，最大重量约1.3t。

2. 施工部署

1施工区段划分

地上1层～5层流水段划分及施工顺序

3钢柱安装

3.1钢柱吊装准备

（1）本工程钢柱为钢管柱，根据钢构件的重量及吊点情况，准备足够的不同长度、不同规格的钢丝绳以及卡环。准备好爬梯、缆风绳、工具包以及扳手等小型工具。

（2）吊装前应清除柱身上的油污、泥土等杂物等以及连接面上的浮锈。

（3）检查钢柱质量符合设计要求和现行国家《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）中有关规定后，应在柱身上测放出十字中心线并在上下端适当部位用白色或红色标出中心标记，以便就位对中和校正钢柱垂直偏差。

（4）在构件弹线的同时，应按照施工图，核对构件上的编号与标记，如不齐全、不明显时，应加以补编，不易判别方向的应在构件上加以标明，以免装错。

（5）将吊索具、防坠器、缆风绳、爬梯，溜绳等，固定在钢柱上的相应位置上，固定要牢靠

（6）起吊前，钢柱应横放在垫木上，柱脚板位置垫好木方，起吊时，不得使柱的底端在地面上有拖拉现象。钢柱起吊时必须边起钩、边转臂使钢柱垂直离地。

（7）通过吊索具，分别与塔吊吊钩连接，起吊时采用单机回转法起吊。

3.2第一节钢柱的安装测量控制

（1）在第一节钢柱未吊装前，在钢柱上把钢柱的中心线标记，此标记在距钢柱端部0.600m以及钢柱底的四周中心标出，在第一节钢柱安装时，钢柱底所标示的钢柱中心线必须对准在混凝土上用墨线弹出的地脚螺栓钢柱十字定位轴线，此时的测量允许误差为±3mm。

（2）钢柱就位前，进行柱脚锚栓螺母调整，使钢柱就位后标高满足要求。

（3）钢柱吊装就位以后，先对准钢柱中心线与基础中心线，确定钢柱的平面位置，由于地脚螺栓孔与地脚螺栓之间有调整余量，可以将钢柱中心线与基础中心线的误差控制在规范要求的范围以内，然后将地脚螺栓的螺母微微拧紧。

（4）观测钢柱顶端面的纵、横向轴线标记，用架设在纵、横定位轴线上的两台经纬仪进行控制。

首先选取要测得钢柱的任意两个垂直面，然后把两台经纬仪分别架设在已经弹好墨线的混凝土面上。利用两台经纬仪进行垂直交会定位，当钢柱位置有偏差时，拉动倒链进行校正，直到钢柱顶部中线与柱根部中心线在同一垂直面内为止。

（4）通过微微调节螺母的高低可以控制钢柱的垂直度，要求型钢柱在自由状态下，两个正交方向的垂直度偏差校正到零。

（5）待首节型钢柱的平面位置、标高和垂直度调整完毕，拧紧型钢柱柱脚底板上的地脚螺栓和调节螺栓，调整后每个柱脚板各用4组垫铁塞实、点焊固定，然后进行二次灌浆。

3.3利用全站仪进行钢柱安装控制

采用坐标法作为工程测量的基本方法，控制每段安装结构的空间位置，坐标采用X、Y、Z三个控制参数，其中X、Y用于控制构件平面位置，Z用于控制构件的标高。

钢柱测量校正采用全站仪直接观测柱顶轴线、标高偏差进行测量校正。将全站仪架设在控制点上，整平对中后，输入测站点（X，Y，Z）坐标数据，用全站仪十字丝中心照准棱镜中心，所测设数据与控制点设计三维坐标值进行对比得出偏差，如偏差较大进行校正，直到偏差符合规范要求，各点安装到位后再由电焊工对接口进行点焊加固，加固好后再进行一次全面测量复核。

（1）构件截面控制点选取

为了便于构件定位安装，应在构件上选取若干特征点。本工程钢柱截面形式主要为圆管，由于选取构件截面中心为特征点不易观测，因此考虑选择钢顶四等分点为特征点，通过观测其数据来反映构件位置、标高以及截面扭转的偏差情况，构件截面控制点见图。

钢管柱四等分控制点

四等分点具体选择如下：

1）四等分点的水平投影与圆管柱的定位十字线重合；

2）在构件断口处将四等分点用红油漆标示，同一构件各断面的等分点对应相同母线；

3）为防止截面扭转，柱断口处的各连接板对应相同的母线。

（2）钢柱测量步骤

1）计算上一节将要吊装的钢柱四等分点的三维坐标；

2）平面和高程控制点复测校核；

3）吊装前复核下节钢柱顶四等分点的三维坐标，为上节柱的垂直度、标高预调提供依据

4）对于标高超差的钢柱，可切割上节柱的衬垫板（3mm内）或加高垫板（5mm内）进行处理，如需更大的偏差调整将由制作厂直接调整钢柱制作长度

5）全站仪测量各柱顶四等分点的三维坐标。

架设全站仪在投递引测上来的测量控制点上，照准一个或几个后视点。

输入后视点、测站点坐标值、仪高值、棱镜常数、棱镜高度值，确定本测站坐标位置。

小棱镜测量各柱顶四等分点的三维坐标。

6）结合下节柱顶焊后偏差和单节钢柱的垂直度偏差，矢量叠加出上一节钢柱校正后的三维坐标实际值

7）向监理报验钢柱顶的实际坐标，焊前验收通过后开始焊接

8）焊接完成后再次测量柱顶三维坐标，为上节钢柱安装提供测量校正依据，如此循环。

9）采用激光垂准仪复测钢柱的垂直度。

4钢梁安装

本工程钢梁主要为H型钢梁，连接形式有栓接和栓焊连接。钢梁吊装就位时必须用普通螺栓进行临时连接，在塔吊的起重性能内可对钢梁进行串吊。

4.1钢梁安装顺序

总体随钢柱的安装顺序进行，相临钢柱安装完毕后，及时连接钢梁形成稳定的框架，依次向四周扩展。先主梁后次梁，先下层后上层的安装顺序进行安装。

（1）同平面钢构件吊装，采用由里向外、对称吊装的方法进行。

（2）立面上钢构件吊装，采用由下至上，顺序安装的方法进行。

4.2钢梁吊装准备

(1）吊装前，必须对钢梁的编号、定位轴线、方向、标高、长度、截面尺寸特别是连接节点、螺孔直径及位置，节点板表面质量，高强度螺栓连接处的摩擦面质量等进行全面复验，符合设计要求和规范规定后，才能进行附件安装。

(2）用钢丝刷清除摩擦面上的浮锈，保证连接面上平整，无毛刺，飞边、油污、水、泥土等杂物。

(3）梁端节有连接板时，应将腹板的连接板用螺栓连接在梁的腹板相应的位置处，并与梁齐平不能伸出梁端。

(4）节点连接用的螺栓，按所需数量装入帆布包内挂牢在梁端节点处，一个节点用一个帆布包。

(5）在梁的一端装溜绳，便于钢梁吊装。

4.3钢梁安装

(1）安装钢梁时安排两名安装工，待钢梁接近就位位置时，两名安装工人要分别用手扶住钢梁，将钢梁拖至就位位置并用螺栓将钢梁与柱（梁）上的连接板连接，钢梁与柱（梁）连接后，将安全绳固定在柱（梁）上后摘掉吊钩。

（2）将钢梁吊装到位后，使用安装临时螺栓进行连接，临时安装螺栓不能用高强度螺栓代替，临时安装螺栓的数量一般应占连接板组孔群中的1/3，不能少于2个。吊装完毕后，及时用高强度螺栓替换临时安装螺栓。

(3）钢梁吊升到位后，正、反方向和柱（梁）上连接板的方向不可按错，然后开始安装高强螺栓，待两端高强螺栓就位后开始拧紧，拧紧时要从中间向两端逐个拧紧，具体的安装操作见高强螺栓安装内容。

(4）吊装固定钢梁时，要进行测量监控，保证钢梁安装精度。

(5）主梁安装完后进行次梁的安装，可在次梁焊接马板，便于安装就位。

（6）钢梁与埋件连接时，考虑到钢梁定位的准确，先在埋件上焊接临时托板和定位板，托板焊接在钢梁安装位置的正下方处，保证其安装位置，钢梁吊装到位后即可松勾，人员焊接时采用焊接吊笼。

(7）钢支撑的安装参见钢梁的安装进行。

4.4钢支撑吊装

钢支撑采用高空散拼的安装方法。

由于本工程柱间支撑可视为平面桁架体系，根据结构特点以及拟采用的安装方法，总体按照下弦杆（下层钢梁）→上弦杆（上层钢梁）→斜腹杆的吊装顺序进行。

吊装时可将吊绳绑上倒链，以便调节角度，倒链设置副绳，防止倒链崩断。

3. 施工质量

施工允许偏差

注：表中ah为柱的制造长度允许误差；aw为柱经荷载压缩后的缩短值；n为柱子节数。

参考文献

1. 钢结构设计规范

2. 钢结构工程施工质量验收标准GB50205-2020

3. 建筑施工高处作业安全技术规范JGJ80-2016

4. 钢结构焊接规范气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝GB50661-2011

5. 气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝GB/T8110-2008