建筑結(jié)構(gòu)｜昆明第一高樓鋼結(jié)構(gòu)加工及安裝

孫延生孫新先生 2016-02-05

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一、工程概況及重難點分析

1.1 工程概況

本工程建成后將成為昆明第一高樓，結(jié)構(gòu)形式為圓管混凝土柱鋼梁（鋼桁架）鋼骨核心筒外框內(nèi)筒體系；
南樓（地上地下）66層，3層；北樓（地上地下）67層，3層；
結(jié)構(gòu)高度南樓307.8m，北樓306.7m；
主樓外筒圓管鋼柱共16榀，截面尺寸Ф1200×20~Ф2400×50 ，材質(zhì)Q390GJC為主。
在22～23層、34～35層、46～47層、58～59層設(shè)置加強層，包括伸臂桁架和腰桁架, 箱形截面桿件，材質(zhì)Q420GJC。

1.2 重難點分析

1、深化設(shè)計

（1）單座塔樓鋼結(jié)構(gòu)總用鋼量約為28000t；每根桿件、每個節(jié)點、每個連接板都牽涉到詳圖的深化設(shè)計，工期短，鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計工作量非常大。

（2）工程很多鋼柱牛腿為空間角度，這就要求在深化設(shè)計時，空間角度表示準(zhǔn)確和直觀；以便能夠更加適應(yīng)工人的生產(chǎn)制作。

（3）加強層伸臂桁架和腰桁架節(jié)點與零部件拆分段的劃分和拆分順序。

解決措施：

（1）本工程深化主要以Xsteel為主，輔助AutoCAD相結(jié)合的方式，規(guī)則的柱與梁采用Xsteel高效建模，復(fù)雜節(jié)點采用AutoCAD實體建模。

（2）同時在深化時執(zhí)行和考慮以下技術(shù)細(xì)節(jié)：

設(shè)計總說明和施工藍(lán)圖技術(shù)細(xì)節(jié)要求；
確定構(gòu)件分段定位，耳板設(shè)計，坡口設(shè)計，焊縫收縮量、安裝變形量化補償?shù)龋?/span>
與現(xiàn)場拼裝焊接的圖紙配合，如坡口方向、連接板、灌漿孔、穿筋孔等。

2、大直徑鋼柱的加工制作

本工程核心筒外框柱主要為鋼管柱，最大截面尺寸為φ2400×50，最小截面尺寸為φ1000×20，材質(zhì)均為Q390GJC（C）。鋼管加工的質(zhì)量精度直接影響現(xiàn)場的組織安裝，因此，鋼管的加工是整個鋼結(jié)構(gòu)加工的重點。

解決措施：

根據(jù)本工程設(shè)計要求的鋼管規(guī)格（主要是徑厚比）、材質(zhì)、受力狀態(tài)和構(gòu)件類別，考慮到壓制和卷制制管工藝上的特點和應(yīng)用范圍，對直徑大于1400mm的鋼柱采用卷制成型工藝，對于不大于1400mm的鋼柱采用壓制成型工藝。

3、厚板焊接殘余應(yīng)力消減

本工程外框鋼管柱采用Q390C（GJC）材質(zhì)，加強層桁架處為Q420GJC，構(gòu)件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，大量T、K接頭導(dǎo)致焊縫應(yīng)力集中，焊縫拘束度大，易出現(xiàn)層狀撕裂；節(jié)點處厚板全熔透焊接、焊縫密集。因此焊接殘余應(yīng)力消減也是本工程的一個重點。

解決措施:

工廠階段控制

首先保證鋼材和焊材質(zhì)量的過關(guān)，從源頭做起；設(shè)計之初，就對焊接接頭進(jìn)行優(yōu)化，采取窄間隙小坡口焊接技術(shù)； CO2氣體保護(hù)焊施焊時有效控制焊前溫度、層間溫度和后熱溫度，保證焊縫質(zhì)量；通過拼裝反變形、設(shè)置臨時剛性支撐、火工矯正等措施保證節(jié)點的制作精度，減少焊接變形；另外，對構(gòu)件的振動時效（VSR）以及沖砂等工藝對構(gòu)件進(jìn)行殘余應(yīng)力的消減.

現(xiàn)場施工控制

4、超寬構(gòu)件運輸

本工程鋼柱最大截面尺寸φ2400×50mm，外框大直徑鋼柱、加強桁架鋼柱等處構(gòu)件尺寸較大；該類型柱身寬高范圍為3000～3600mm。單根鋼管柱分段長度5.85～14.6m，最大重量約42.65t，該類型鋼柱為超寬構(gòu)件種類。如何對超寬超長構(gòu)件進(jìn)行運輸，是本工程難點。

解決措施

對寬度或高度超過3.3米的構(gòu)件，牛腿工廠制作，編號后隨車運輸?shù)浆F(xiàn)場組裝；
寬或高不超過3.3米的構(gòu)件，主要采用17.5米超長高低板多軸線加強貨車，載重45噸以上。車輛尺寸：長17500mm*寬2700~3000mm；車箱底板高：高板1400mm、低板1200mm、超低板900mm。
全程走滬昆高速，道路對一般超寬沒有影響.
市區(qū)運輸，構(gòu)件編制“三超”構(gòu)件專項運輸方案，選擇在晚23點~凌晨5點，構(gòu)件四周設(shè)置警示標(biāo)志，并由當(dāng)?shù)亟痪块T協(xié)作，走指定路線進(jìn)場。

5、大直徑圓管柱的吊裝、定位、焊接

圓管柱分段最長達(dá)15.75m，定位難；重量最大為42.65t，吊裝工況需進(jìn)行詳細(xì)分析；圓管柱最大壁厚為50mm，最大焊縫長度7.37米，厚板焊接質(zhì)量保證難。

解決措施

統(tǒng)計每段鋼柱重量，并進(jìn)行吊裝分析，確定起吊區(qū)域。
采用經(jīng)過驗算的臨時連接耳板定位,4塊或6塊；
采用全站儀、經(jīng)緯儀精確調(diào)整標(biāo)高及垂直度；
利用工裝和千斤頂進(jìn)行局部調(diào)整；使四邊中心線對齊；
每段鋼柱上設(shè)置爬梯和操作欄；
現(xiàn)場采用雙人對稱、多道多層焊接，大風(fēng)、雨季時設(shè)置防風(fēng)防雨棚。

6、超高層鋼結(jié)構(gòu)定位測量

塔樓高度將近310m，受到風(fēng)力、日照、溫差等多種動態(tài)作用的影響，整體安裝過程中處于偏擺運動狀態(tài)。

解決措施：

綜合運用GPS、全站儀測控技術(shù)等先進(jìn)的測量手段進(jìn)行跟蹤測量校正。即在每個構(gòu)件安裝的同時，進(jìn)行鋼柱鋼梁水平及垂直度測量校正，隨時監(jiān)控和調(diào)整構(gòu)件位置。當(dāng)若干構(gòu)件形成框架結(jié)構(gòu)體系后，對此進(jìn)行復(fù)測，當(dāng)水平層面結(jié)構(gòu)安裝完成后，再對整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行測量，始終使構(gòu)件處于監(jiān)控當(dāng)中，確保構(gòu)件處于準(zhǔn)確位置。

二、加工制作方案

2.1 加工制作說明

本工程鋼構(gòu)件加工主要安排在公司本部和分公司兩個地方完成。

總部公司制作：外框圓管柱、鋼骨柱、鋼梁高度超過500mm，板厚超過30mm的構(gòu)件在公司本部加工制作;

公司制作：其余構(gòu)件

2.2 加工設(shè)備

2.2.1 大直徑鋼管加工設(shè)備

電液伺服數(shù)控折彎成型機

水平下調(diào)式三輥卷板機

2.2.2 箱型、H型構(gòu)件制作設(shè)備

2.3 大直徑鋼管加工工藝

1、鋼管壓制工藝介紹（D≤1400mm）

2、鋼管卷制工藝介紹（D>1400mm）

2.4 檢驗檢測

原材料試驗檢測設(shè)備

三、現(xiàn)場安裝方案

安裝思路

所有的構(gòu)件均采用現(xiàn)場3臺塔吊吊裝，鋼柱按照1~3層分段，鋼梁整榀吊裝，加強桁架均散件吊裝；
為保證制作精度，加強桁架層均需要在工廠預(yù)拼裝；
構(gòu)件（均編號）發(fā)貨到現(xiàn)場，堆放在指定堆場；現(xiàn)場配置80t汽車吊和平板拖車進(jìn)行構(gòu)件卸貨和轉(zhuǎn)運；
靠近建筑南北和東側(cè)設(shè)置構(gòu)件起吊區(qū)，該區(qū)域需要進(jìn)行加固。

立面流水施工安排：

核心筒領(lǐng)先外框鋼結(jié)構(gòu)安裝4~6層；

外框鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)先鋼筋桁架樓層板安裝3~4層；

樓層板安裝領(lǐng)先鋼筋綁扎1層；

樓面鋼筋綁扎領(lǐng)先樓板混凝土澆筑1層；

平面施工順序安排：

平面上根據(jù)塔吊的起重性能分為3個施工區(qū)；

順時針同時吊裝施工；

先安裝鋼柱，再連接頂端與核心筒間的鋼梁；再安裝鋼柱間頂層的框架梁；最后安裝其余樓層框架梁和次梁

1 鋼柱分段

塔樓外框柱兩種，KZ1和KZ2，其分段原則如下：