超高层钢结构安装工法

超高层钢结构安装工法 目 录1、 前言 2、工法特点3、适用范围 4、工艺原理5、施工工艺流程及操作要点 6、材料与设备 7、质量控制 8、安全措施 9、环保措施 10、效益分析 11、应用实例 12、实例图片 1、前言超高层钢结构建筑施工在我国起步较晚，成熟及可借鉴的经验不多。近年来，许多“高、大、新、尖”的现代化建筑如雨后春笋般耸立，成为国民经济高速发展的重要标志。而钢结构因其自重轻、施工周期短、抗震能力强等优势和特点被人们广泛应用于高层尤其是超高层建筑中。四平昊华电石渣2500t/d熟料新型干法水泥生产线窑尾预分解系统工程钢结构安装中取得的重大成功，仅用90天的工期便“安全、优质、高速”地完成了窑尾预分解系统工程钢结构施工任务。受到业主及各界的高度赞誉，填补了我公司在超高层钢结构施工中的空白。2、工法特点2.1 四平昊华电石渣2500t/d熟料新型干法水泥生产线窑尾预分解系统工程，自13.9米以上即为全钢结构框架，高度98.3米。建筑面积15.5米*16.5米。立柱不同高度层规格分别为95020、16，材质Q345B， 管内浇筑C40混凝土)，立柱采用钢砼形式，钢管本身作为浇筑混凝土的模板。减少了支模的工作量，节省了大量模板及脚手架。免去了钢筋下料、切断、弯曲、绑扎、成型一系列工艺过程，简化了施工工艺。 2.2 使混凝土浇筑变得非常容易，同时也能保证砼浇筑的速度，各层平台的钢梁采用H钢，柱间支撑采用45012、48012、53014的钢管。2.3 针对性强。工法针对超大直径钢管混凝土柱的钢管重、管径大、定位难、接头精度不易保证等特点而制定，并结合其工厂加工、预拼装、分段运输、现场安装等施工要求，2.4 操作方便，安装快捷，施工质量可靠。超大直径钢管在工厂成型，经过制作、检验的严格把关，能保证出厂质量；而工法中的钢管柱定位、节点安装等具体措施简单、操作容易，并能有效利用现有技术设备，在保证安装质量的前提下加快安装的进度，经济效益明显。 2.5 推广应用价值高。由于超大直径钢管混凝土柱在工程上的应用越来越多，工法为其广泛使用提供了施工技术和质量保证，因此，具有极大的推广应用前景。具有承载力高、自重轻、塑性和韧性好，经济效益显著、美观、施工工期短等优点。3、适用范围本工法适用于超高层钢结构安装工程，特别适用于水泥项目和冶金焙烧炉项目钢结构工程施工。4、工艺原理 钢结构工厂化生产，提前进行分层集中制作，按现场要求分批运输，采用塔式起重机，汽车式起重机配合，钢结构正装法施工。柱、梁单根吊装、组对、找正、找平。采用二氧化碳保护焊进行焊接，炉体与钢结构同步进行安装，优化工艺形成流水作业。5、施工工艺流程及操作要点5.1 预制工艺流程：材料验收 放样下料 校核组装 定位焊接 构件尺寸检验 焊接 喷砂 涂刷底漆 面漆 质量检验 编号出场 5.2 安装工艺流程基础验收放线 柱底板安装 二次灌浆 第一段柱安装 验收浇筑砼 第二节柱安装 验收 主梁安装 次梁安装 钢平台围护结构安装 非标设备安装 下一层依次安装 浇筑砼5.3 梁柱的预制 立柱（900钢管）的制作：钢柱是高层以上建筑决定层高和建筑总高度的主要竖向构件，在加工制作中必须满足现行施工规范的验收标准。钢柱在放样下料制作过程中应考虑焊缝的收缩变形和竖向荷载作用下引起的压缩变形，所以在钢柱放样下料的长度不等于设计长度，几毫米也不能忽略不计。上下两节柱截面相等情况下也不能互换，要及时编号，正确安装就位。钢柱标高可以按相对标高和设计标高制作，但是必须符合每节柱的累加尺寸总和符合设计要求的总尺寸。梁的制作：高层钢结构梁一般采用H钢。在放样下料制作过程中应考虑焊缝的收缩变形，严格控制H钢的加工工艺，质量标准。所用钢板必须经常温V型缺口冲击试验合格。H型钢组装要在专用平台上进行，H型钢为细长形构件，极易变形，且变形复杂，控制变形的焊接顺序为： 9（15） 1（7） 2（8） 10（16） 11(13) 3(5) 4(6) 12(14)焊接时应严格遵守焊接工艺，不得自由施焊或者在母材上焊接，多层焊需连续焊接，及时清理检查后在焊接下一层。5.4 梁柱的安装5.4.1 柱底板的安装安装前应在柱底板上平面划出纵横中心线，将柱底板上的纵横中心线与柱基础上的纵横中心线调整重合，调整好螺母上平面标高，即可保证底板下标高，调整合格后，将地脚螺栓上下螺母拧紧并与柱底板点焊固定，防止底板跑偏。5.4.2 立柱的安装 柱子的两端互成90度的四个侧面划出中心线，并作好清晰规范的标记，以便安装立柱时作为垂直度测量的基准。立柱安装前，安装临时爬梯以供人员操作方便。梯子绑扎在不影响安装横梁和支撑的面上。钢柱的调整、找正方法如下:做四根108的可调节的杠杆。每根立柱安装两根互成90度。位于立柱上边三分之一处。就位后调节螺丝来调整立柱的垂直度。 如下图用水准仪对立柱标高线进行检查，用经纬仪分别检测立柱两个方向的垂直度。柱高10m时，H/1000 柱高10m时，H/1000，且25mm多层柱允许偏差如下：单节柱：H/1000，且10.0mm柱全高：35.0mm柱间距及对角线，允许偏差如下：相邻柱间距偏差 4mm相邻柱脚中心对角线偏差 柱距20m，3mm5.4.3 钢梁的安装钢梁采用两点绑扎吊装方式。对空间较小次梁就位缺少空间摆动位置的部位可采用主次梁组合吊装的方法给予克服。单根梁吊装时，在梁的端部焊2块10毫米厚的钢板，作为定位块，钢梁就位后，利用高强螺栓进行左右找正。5.5 施工中注意的事项5.5.1 构件验收工程施工普遍存在的困难就是施工场地小、施工条件差，特别是对高层钢结构工程而言，这种现象尤为突出。工期要求又急。必须对构件进场有个严格的要求。这个问题处理的好坏直接影响结构的吊装和整个工程进度。必须要有周密的进场计划，否则构件进场顺序的混乱，需要的构件压在下面，不用的构件放在上面，存在着大量的翻料、找料等重复工作。设计堆场布置、构件的堆放顺序，根据吊装需要周密的进场构件外，还根据吊装顺序和现场特点将进场构件进行有计划排列，有些问题如不在地面加以消除，吊装到上面势必增加安装的进度，对整个工种质量控制也将产生严重影响。这样保证了验收工作的正常进行，也为吊装创造了良好的外部条件。 5.5.2吊装吊装是钢结构安装施工的龙头工序，吊装的速度与质量对整个工程起举足轻重的作用。另设一台50T汽车起重机配合。单柱吊装时，在圆弧板上焊3个吊耳，挂上3台手动葫芦，利用葫芦进行柱子的调整，如下图所示：框架梁、斜支撑在地面组对成型，整体吊装，减少高空作业，保证安装质量和工程进度。如图支撑平衡梁采用2194.5无缝20#管制作而成，设于支撑杆2/3处,把平衡梁端部的铰支座与斜支撑的铰支座用M30销轴穿上，平衡梁吊装定位后，焊接斜支撑与铰支座之间的焊缝，待框架梁组合件吊装立起后，处于自然受力状态。吊装过程中严格按起重施工规范的要求进行施工。5.6施工组织管理建立科学管理的组织体系，严格按项目管理法施工是保证工程“安全、优质、高速”进行的关键。为此，我们组建了项目经理部，实行项目经理负责制和全员合同管理。在组织形式上，实行定编定员、定岗位、定职责，提倡一专多能、一人多职、工段长与工人一道上前线。既起到了表率作用，又便于现场管理。从项目经理到劳资、安全、技术等职能部门到现场办公，及时了解、掌握工程的进度情况，解决有关的技术、质量、安全等问题，在整个项目管理形成了以项目经理为核心，集施工组织网络的安全质量保证体系及新技术攻关应用和QC小组为一体的短小精悍的施工队伍。6、材料与设备控制6.1工程主材全部由建设单位提供，施工单位配合材料验收，符合设计要求及时进行材料报验。6.2所有乙供材料均建立合格的供应商短名单，进行供货商评价，择优选则。二氧化碳气体纯度要求99.5。6.3塔吊的选用塔吊是超高层钢结构工程施工的核心起重设备，其选择与安装要根据构筑物的设计平面布置图、现场条件及钢结构的重量等因素综合考虑，并且要保证安装拆卸的安全可靠，经济合理。QTZ7520塔吊的性能幅 度 m3.2-20.522242628303234起重量Kg16000147751341012255112651040596568990幅 度 m3638404244464850起重量Kg84007875740069756585622559005600我们根据窑尾框架的平面位置、结构形状及大量的特殊构件选择一台中联重科QTZ 7520大型塔吊,并将其布置在窑尾框架北侧，满足了所有构件的垂直运输和水平运输。塔吊平面布置图主要施工机具设备序号名 称规 格单位数量备 注1塔吊QTZ7520台12液压式汽车吊50t台13液压式汽车吊25t台14逆变直流电焊机ZX7-400台65交流电焊机BX3-500台86二保焊机DC-400台107焊条烘干箱500CZYHX-100台28水准仪台29经纬仪台27、质量控制7.1执行的国家及行业标准7.1.1钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程 JGJ82917.1.2钢结构扭剪型高强度螺栓连接 GB3622GB36337.1.3钢结构工程施工及验收规范 GB5020520017.1.4石油化工钢结构工程施工及验收规范 SH/T350720027.1.5钢管混凝土结构设计与施工规程 JCJ01-8972质量管理建立质量管理体系，实行项目经理负责制和质量一票否决权的管理。在整个项目管理形成了以项目经理为核心，质量保证体系高效运行及建立QC质量小组。明确了责、权、利并实行质量风险管理制度，项目制定严格的质量控制目标，以分项工程目标控制分部工程，分部工程目标控制单位工程目标的质量管理模式。采用“跟踪测量”和“双系统复核控制”技术，成功地将垂直度总偏差控制到25mm，并且焊缝经权威的第三方探伤，100合格，工程优良率达95。 7.3安装允许偏差安装允许偏差表序号项 目允许偏差（mm）1柱轴线对行、列定位轴线的平移或扭曲位移32上下柱连接处的错口33同一层柱的各柱顶高度差54总的柱标高H/1000，且305垂直度单节柱H/1000，且10整根柱H/2500+10，且506两柱层间对角线长度差57相邻柱间距离3钢结构和防护栏杆安装的允许偏差序号项 目允许偏差（mm）1平台标高102平台梁水平度L/1000，且203平台表面平整度（1m范围内）3.04平台支柱垂直度H/1000，且155承重平台梁侧向弯曲L/1000，且106承重平台梁垂直度H/250，且157栏杆高度108栏杆立柱间距109直梯垂直度L/1000，且15 7.4测量 超高层钢结构施工中，轴线、标高和垂直度的偏差是衡量工程质量的重要指标，测量作为工程质量的控制阶段，必须为施工检查提供依据。 钢结构各工序间既相互联系又相互制约，选择何种测量控制方法直接影响到工程的进度与测量，主要采用经纬仪，水准仪进行工程测量。在柱梁框架形成前将柱子初步校正并及时纠偏，大大减轻了校正难度，即可交给下道工序作业，实现了区域施工各工序间良性循环的目标。多层及高层钢结构每一层柱子的定位轴线，必须从地面控制线引上来，避免从下层柱的轴线引上来，以免产生积累误差。多层及高层钢结构在一个单元的安装、校正、栓接、焊接全部完成并检验合格后，再开始下一个单元的安装。当天安装的构件，要形成空间稳定体系，保证结构的安全。多层及高层钢结构安装测量时，要注意日照等影响引起的偏差。7.5焊接 高层钢结构具有结构复杂、工程量大、质量要求高的特点，而焊接作为钢结构施工的重要工序，其工序的选择与施焊水平对工程的“安全、优质、高速”的完成影响重大。加强焊接管理，主要采用二氧化碳保护焊焊接工艺，通过4M1E管理，焊接质量高，焊接速度快，工期提前。7.6立柱钢管砼施工钢管在运输和吊装过程中须严防管内积水和落入杂物，管内混凝土宜逐层浇筑，混凝土的搅拌时间比普通混凝土延长5分钟。每台班抽测塌落度2次，强度1次，混凝土从搅拌到浇筑完毕时间不超过1小时。管内混凝土采用振捣的施工方法：混凝土一次浇筑高度不应超过振捣器的有效工作范围，并不大于2米，振捣时间不少于30秒；混凝土不宜分散抛落。7.7钢结构安装工程质量控制钢结构安装工程质量控制序号作业程序名称质量控制内容1原材料、钢构件等的检查核对材质规格，出厂证明书检查，各部尺寸的测量，构件外观检查，必要的理化试验2堆存内运外观检查，防变形措施3基础复测水平线，柱轴线4垫扳设备填实情况，尺寸位置，固定情况5吊装就位与调整吊装垂直度、水平度、位移偏差等尺寸检查6高强度螺栓连接试验报告，初拧与终拧矩，摩擦面的处理情况，终拧后的检查7焊 接预热情况，焊渣清除，焊道尺寸，焊接缺陷与处理，必要的理化试验和无损检测8矫 正网架纠偏措施实施情况9实测记录实测数据核实认证10除 锈表面清洁度，外观油污等11涂 装测定干干膜度，气候情况，补漆处的处理等12交工验收资料准备情况，实物质量情况 8、安全施工 8.1安全施工安全施工是超高层钢结构施工中的重要环节，超高层钢结构施工的特点是高空、悬空作业点多，易出现安全事故。高强螺栓等这些东西虽小，但如果从百米高的地方掉下去，后果可想而知。 8.2安全措施8.2.1为了杜绝安全事故，项目成立了安全监督小组，设立了专职安全员，严格管理，制定了周密完善的安全生产条例，对职工进行定期的安全教育，树立“安全第一”的思想。8.2.2在严格管理的基础上，项目不惜花大量的人力、物力、财力进行严密的防护。采取搭设双层安全网及木模板铺设工艺，创造了超高层钢结构施工中，人员无一伤亡，构件无一坠落的奇迹。8.2.3严格按操作规程施工，班组建立安全小组，人人管理安全。8.2.4每层钢梁根据具体情况设置11安全水平扶绳，并用标准绳夹固。8.2.5共铺设6层挑檐安全网，防止异物坠落。挑檐安全网布置图 9、环保措施9.1环保指标中华人民共和国环境保护法中华人民共和国环境噪声污染防治条例,施工过程中产生的固体废弃物控制在国家现行标准范围内。施工、生产过程中产生的污水、噪声、扬尘、固体废弃物控制在“中华人民共和国行业标准”（建筑施工现场环境与卫生标准）范围内。9.2措施在生产、生活区、办公区分开设置活动垃圾箱，并设置专人清理管理。卫生包干到人，设立临时垃圾堆放场，及时清理垃圾及边角预料加强日常维护和管理。施工道路及时洒水禁止扬尘。施工材料堆放整齐，工完料净场地。各类易燃易暴物品入库专人保管，封闭隔离，设置禁烟区域 放置灭火器材。设置排水沟及时排水，废液、 废水禁止随便排放。夜间施工征得建设单位和监理单位的书面同意。施工现场采用封闭理。 1