冯均才

（中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司，四川 成都 611134）

0 引言

钢结构具有施工速度快、工业化水平高、绿色环保等优势，在高层建筑、超高层建筑中得到了广泛应用。钢结构的导热性比较好，一旦发生火灾，会对整个钢结构建筑造成毁灭性的影响。因此，在进行钢结构建筑施工中，需要进行防火施工，以降低火灾造成的损失。此外，钢结构自重大，仅凭人力难以完成安装工作，需要借助大型塔吊设备，才能将装配好的钢结构吊运到施工位置，通过焊接或者是螺栓连接的方法连接成一个稳定的建筑结构。钢结构安装施工现场条件复杂、工序多，任何一道工序控制不当，都会影响施工进度以及最终的施工质量，这就要求在钢结构安装施工中能够控制好每道工序的质量，并加强工序之间的衔接管理，以保证钢结构安装施工任务能够高质量、安全有序地完成。本文以中国电建西部科创中心项目为例，探讨超高层商业办公建筑钢结构安装施工技术。

1 工程概述

中国电建西部科创中心项目净用地面积9596.15m2，规划总建筑面积106492.56m2：其中地上建筑面积74947.11m2，地下建筑面积31545.45m2。地上29层，建筑高度130m，项目以办公为主，兼顾企业文化展览馆、多功能会议中心及商务酒店、商业服务。项目采用框架-核心筒结构，7度抗震设防，属于一类高层公共建筑。下设4层地下室，地面上共29层，其中1～5层为商业及酒店、办公配套用房；6～10层为酒店；12～19层、21～29层为办公（11层、20层为避难层），房屋高度129.4m。外框采用钢管混凝土，屋顶设置天幕钢结构，总用钢量1800t。该工程规模大，工期长，在实际施工中存在很多重难点。

2 钢结构安装施工重难点和解决措施

2.1 变截面柱和树杈桩的制作精度、安装质量及安全控制

钢结构在加工厂生产前，按照设计要求搭设好拼装胎架，在胎架之上开展钢结构加工生产，以保证各构件生产制作的质量和精度能够满足施工要求。针对变截面柱空间狭小的问题，为保证钢结构安装施工的安全性和质量，在柱内筋板上焊接操作时，需要做好通风措施，在专门的操作平台上进行现场拼接。

2.2 屋顶天幕钢结构安装的安全及质量控制

该工程屋顶天幕的面积比较大，但质量轻，安装位置比较高，需要采用地面拼装，分块吊装的方法进行安装施工，以尽量减少高空作业，提升施工的安全性。并在施工前利用专业的计算机软件对屋顶天幕钢结构的受力情况进行分析计算，以找到受力薄弱的位置，并进行加固处理[1]。在实际施工中需要对结构的位移、变形等进行跟踪监测，一旦超过允许范围，要立即停止施工，施工人员尽快撤离到安全地带，由专业人员寻找问题的成因，并进行有效处理后，再继续施工。

2.3 超高层的测量控制

测量控制是钢结构安装施工的关键环节，也是重难点，为解决这一问题，在进行测量控制中，需要采用全站仪、经纬仪、GPS等相互结合的测量方法，以便为钢结构安装施工提供准确的测量数据。特别是在每道工序开始施工前，需要先进行测量复核和调整，在施工中进行跟踪测量，发现偏差并及时调整。

3 钢结构安装施工技术的应用要点

3.1 钢柱结构安装施工

在钢柱结构安装施工前，需要结合钢柱重量以及吊点情况，提前准备好不同长度、不同规格的钢丝绳和卡环。钢柱分段制作完成运输到施工现场后，通过单机回转法进行吊装。正式吊装前，需要将钢爬梯悬挂在柱顶之上，并用绳索固定在钢柱顶部。绑扎方式采用两点绑扎法，绑扎位置为卡环连接的耳板，吊装用的两根短头需要挂设在两个基本处于水平面的吊耳上，以免在吊装中因受力不均匀引起钢柱倾覆问题。吊装前钢柱需要横放在枕木上，起吊时不能拖拉钢柱，当钢柱吊离地面2m以上后方可进行回转操作。当钢柱提升就位后，通过连接板连接柱段端头耳板的方法进行固定。钢柱吊装就位后，现场操作人员通过钢爬梯爬到钢柱顶端摘钩，摘钩人员的安全带需要牢牢挂在钢柱耳板上，绝不允许不系安全带冒险作业。

在进行第一节钢柱安装前，需要提前对定位轴线、平面封闭角、底层柱的位置线等进行测量放线和多次复核，经现场监理人员检验合格后，方可进行正式安装。为保证钢柱安装的垂直度符合要求，该工程采用“固位找直”法进行校正，具体的做法为先标高，再位移，最后校正调整垂直度，等第一节钢柱的安装标准全部达到设计要求后，通过缆风绳进行固定。

在进行上层钢柱安装前，需要对各项安全措施进行分析调整，保证全部到位后，再进行钢柱起吊。钢柱吊装就位松钩前，需要先用螺栓对称紧固，并拉设至少3道缆风绳。钢柱的标高和平面位置全部校正完成后，要立即安装上与之相连的钢梁，以形成一个稳定的框架结构体系，对钢柱安装的垂直度进行校正，合格后焊接紧固。

3.2 钢梁结构安装施工

该工程施工中涉及大量钢梁类型，包括钢框梁、次钢梁、悬挑梁等，钢梁种类不同，起到的作用也不相同，安装方法也存在一定的差别。因此，在进行钢梁安装中需要高度重视，比如在进行每个区域外框钢柱安装时，需要及时安装上柱顶楼层的钢框梁，以尽快形成一个稳定的结构体系，而其余钢梁则可以在钢柱完成整体校正后再进行安装[2]。每安装完成一个区域，楼层梁要紧跟着安装完成后，才能进行下一个区域安装，楼层钢梁在安装中，需要严格遵循先主梁，再次梁，最后悬挑梁的安装顺序。为减少现场加工作业，提升钢梁安装效率，该工程所用的钢梁全部在工厂按安装设计图纸进行加工制作而成，在加工时就预留出吊装孔位作为吊点。

钢梁运输到施工现场后，在吊装前需要复核钢梁编号，清理表面污物，若存在锈迹要提前进行除锈处理，等待吊装的钢梁，要提前配置附带的连接板，并用工具包装好螺栓，绑好溜绳；然后启动吊装设备，回转大臂就位；吊装到位之后，及时安装上螺栓，再通过焊接的方法和既有钢结构连接成一个稳定的整体。

钢梁吊装就位后，要及时夹好连接板，对孔洞有少许偏差的连接头，需要通过冲钉配合调整跨间距，再拧紧安装螺栓，安装螺栓的数量需要严格按照规范要求进行确定，最少不能少于该节点螺栓总数的10%，并不能少于4颗。

主梁和钢柱连接，以及主梁和次梁连接，全部在高空中进行，为保证施工人员的人身安全，该工程采用挂笼辅助安装施工的方法，取得良好效果。

为保证施工的安全性，在挂笼辅助施工中，每两根钢柱之间水平拉设两根钢丝绳作为安全绳，安全绳是工人高空水平移动、行走时安全带的系挂点。

3.3 测量控制技术的应用

测量控制长期以来都是钢结构安装施工的重难点，测量控制效果直接关系到整个钢结构安装的总体质量。基于此，该工程为保证钢筋笼安装施工质量，从平面控制网引测、高程控制网引测、变形控制三个方面同时入手，来保证测量控制的有效性[3]。

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（1）平面控制网引测：在进行地下室施工中，平面轴线控制点引测采用“外控法”，在基坑周边的二级测量控制点上架设全站仪，通过极坐标进行细部放样，为各结构施工定位提供准确的测量数据。

（2）高程控制网引测：该工程有4层地下室，按照二级水准控制网将水平线引测到基坑四周的混凝土桩上，在桩基上架设水准仪进行测量。在首层+1.000m标高基准点测量引测中，选择水准仪按照国家二等水准测量规范进行测量。地上各层+1.000m标高基准点测量引测中，地上楼层标高基准点首次由全站仪从首层楼面竖向引测，每升高50m就进行一次引测中转，各楼层的标高可用钢卷尺顺着主楼预留洞口逐步向上量侧。标高竖向传递允许偏差如表1所示。

表1 标高竖向传递允许偏差

（3）变形控制：在钢结构安装施工开始后，沉降观测周期需要结合施工进度合理安排，正常情况下，从施工开始到±0.00为首次观测，每施工一层，就要进行一次沉降变形观测。等钢结构工程主体封顶完成后进行百日观测，后续观测周期按照百日平均沉降值进行合理确定。在沉降变形观测期间，如果出现观测结果突然变大的问题，或者是墙体上出现了结构裂缝，要及时告知现场监理人员，并提升观测的频次，为原因分析和采取措施提供依据[4]。在钢结构施工中若暂停施工，施工停止后重新施工前，各进行一次观测，停工期间需要每隔2个月观测一次。

3.4 钢筋焊接施工

该工程钢结构相互之间的连接有两种方式，一种是焊接连接，另一种是螺栓连接，其中焊接连接工作量大，质量要求高，需要严格控制好焊接变形，以保证钢结构安装施工质量。该工程钢结构安装中大量使用了6～30mm钢板，存在大量高空厚板焊接，焊接施工条件差，而且焊接位置多样，有横焊、平焊、立焊等，焊接难度大，需要制定科学的焊接工艺，以保证焊接质量。具体如下：

（1）做好过程处理。可利用肋板对接板预留反变形，其角度控制在5°～10°之间。

（2）加强预热。在焊接操作前，可采用陶瓷加热片对焊接位置进行预热处理，加热片要布置在焊缝两侧，控制预热温度在100～150℃之间，预热区域应为焊件厚度的2倍以上，且不小于100mm。

（3）加强层间温度控制。为减少焊接变形，在焊接施工中层间温度要控制在150～200℃之间，每焊接完成一道焊缝，需要对层间进行清理和锤击，以减少焊接应力，并用测温仪测量温度，控制温度在150～200℃后方可进行下一道焊缝焊接。

（4）严把焊接工艺要求。在焊接施工中，要加强层间清理和打磨，若一条焊缝采用了多层多道焊，层间起弧点要错开30mm以上，且最后一道焊缝要避免靠近母材两侧，焊接要连续进行[5]。

3.5 高强度螺栓安装

当钢结构吊装到位后，并形成一个稳定的框架单元后，及时开展高强度螺栓安装。在进行扭剪型高强度螺栓安装中，要把控好安装的方向，螺栓的垫圈需要安装在螺母的一侧，垫圈孔有倒角的一侧需要和螺母相互接触。螺栓穿入方向要以后续拧紧操作方便为主，每个节点都要整齐摆放，临时螺栓需要等高强螺栓紧固后才能卸下。在进行高强度螺栓紧固中，必须分两次进行，首次为初拧，拧到设计预紧力的50%即可；二次为终拧，拧紧到设计预紧力的100%。高强度螺栓完成初凝后，要做好标记，以免发生终拧漏拧问题，当天安装的高强度螺栓，需要在当天全部拧紧。

3.6 钢结构防腐和防火涂装

3.6.1 防腐涂装

就案例工程而言，要求钢结构的防腐设计年限能够达到15年，因此，防腐涂层的厚度需要能够满足表2中的规定。

表2 防腐涂料厚度要求

在钢构件安装过程中，随各层结构逐步施工完成，以层划分施工区域，从下至上依次交叉进行现场防腐涂装施工；每个施工区域在立面从上至下逐层涂装，在平面上从中间向两边方向进行涂装。为保证涂装质量，参与防腐涂装的人员必须掌握一定的涂装操作知识，并通过培训考核合格后才能上岗操作。钢结构防腐涂装前，需要进行除锈处理，露出钢结构金属光泽后方可进行涂装操作。经过除锈和清洁处理的钢结构基层，要及时涂刷底漆，暴露在空气中的时间最长不应超过6h。每遍通涂前，需要对焊缝、边角、不宜喷涂的小部件进行预涂。

3.6.2 防火涂装

由于钢结构自身具有的防火性能比较差，为降低火灾对钢结构建筑造成的不良影响，在实际施工中还需进行防火涂装处理，防火涂料要选择能够达到构件耐火等级极限的涂料，并且和防腐漆能够有良好的兼容性，具体的防火喷涂操作如下：

（1）选择压送式喷涂机进行喷涂，控制空气压力在0.4～0.6MPa之间，喷枪口直径选择6～10mm。

（2）喷枪口要垂直于受喷面，且相互之间的距离要控制在6～10cm之间，喷枪移动方向要和钢结构表面平行，不能弧形和曲线移动喷涂[6]。

（3）在防火喷涂中要先移动喷枪，再开启送气阀。停止喷涂要先关闭送气阀，再移动喷枪。

（4）在进行钢结构阳角防火喷涂中，要先由端部从上到下进行喷涂，再水平喷涂。在进行钢管阴角防火喷涂时，要分别从角的两边，按照从上到下的顺序垂直喷涂一遍，再水平方向喷涂。

（5）防火喷涂要分遍分层进行，每遍喷涂厚度控制在5～10mm之间，以提升钢结构防火效果。

4 结束语

综上所述，钢结构安装施工是钢结构建筑工程施工的核心环节，本文结合实际案例，分析超高层商业办公建筑钢结构安装施工技术。由于钢结构具有跨度大、重量大等特点，安装难度比较大，任何一个细节把控不当，都会影响最终的施工质量。这就要求在实际施工中，能够充分结合钢结构建筑的特点，以及钢结构安装施工中存在的重难点，从钢柱安装、钢梁安装、测量控制、焊接施工、高强度螺栓安装、防腐防火喷涂等方面加强施工控制，才能创建出高质量的钢结构建筑工程，促进我国钢结构建筑事业持续健康的发展。