超高层钢结构工程安装施工的重点难点及对策

论高层超高层钢结构工程安装施工的重点、难点及对策

摘要：高层超高层钢结构工程的安装施工控制是一项艰巨而复杂的技术。对工程的质量和进度有很大的影响。本文从国内外高塔学习、实践（迪拜塔/700米；广州新电视塔/610米等等）进行了总结，对塔吊选择、布置及装拆、吊装、测量控制、焊接技术、安全施工等为高层超高层钢结构工程安装施工控制中的重点、难点及对策等进行了全面分析与总结。

关键词：塔吊选择测量控制高塔

1.前言

当今世界高层与超高层钢结构安装工程方兴未艾，大有“欲与天公试比高”之势。迪拜塔高700米；广州新电视塔高度为610米；台北101大楼高度509米；上海环球金融中心高度492米；上海东方明珠塔高度468米；马来西亚国家石油大厦（双峰塔）高度452 米；广州双子塔高度430米；上海金茂大厦高度421米；广州中信广场高度391米；深圳地王大厦高度384米；台湾高雄85大楼高度378米；东北地区大连双子塔最高263米；安徽国际金融中心242米；厦门洪文世界山庄188.51米。国内外高层与超高层钢结构工程的出现是人类美好愿望、社会需求、科技进步和经济发展的完美结合。我国现有高层建筑162000多栋，其中超过100米的超高层建筑就有1500余栋，多数为钢结构。如上海：超高层建筑达400多栋，建筑数量已经远远超过中国香港，成为全球高楼建筑数量第一的城市。又如广州：18层以上建筑有7000多座。重庆高层建筑达10754座。超高层建筑能有效解决城市空间问题，对于“寸土寸金”的上海来说，超高层建筑的建造是适合城市发展需要的。高层与超高层钢结构一般都具备结构新颖独特、技术要求高、工期紧、吊装、焊接与连接工程量大、施工难度大、危险性大、安全防护困难等特点。但是，在发展超高层建筑的过程中，要在经济效益与城市环境、当前需求与可持续发展之间找到平衡点。

2.塔吊的选择

塔吊是高层超高层钢结构工程安装施工的核心设备，其选择与布置要根据钢结构体系的特点、外形尺寸、场地的布置、现场条件、安装施工队伍的技术力量及钢结构的重量等因素综合考虑，并保证塔吊装拆的安全、方便、可靠。并且有专项装拆方案。

塔吊有内爬塔和附着式自升外爬塔两种，按照塔吊使用安全、经济、方便、可靠的原则，建议优先选用内爬塔。因内爬塔有如下优点：

（1）有效施工能力大。内爬式塔式起重机安装在建筑物内部（电梯井道或楼梯间等特设开间），施工面为整圆，有效作业能力在80%以上。附

着式塔式起重机安装在建筑物一侧，施工面为半圆。所以，可以运用小型号的内爬式塔式起重机代替大型号的附着式塔式起重机使用，减少塔机的数量和台数。

（2）制作成本低。内爬式塔式起重机塔身标准节长度在32m以下，不需随楼层升高而增加塔身标准节，所以整台塔吊所耗钢材少，总的制作成本（售价）低，比同样施工能力的附着式塔式起重机低到20%〜30%。（3）使用费用低。附着式塔式起重机需构筑塔式起重机基础和总附墙预埋件，有效施工能力小，相应吊装量也小。内爬式塔式起重机安装在建筑物内部的特设开间结构上，无需另外构筑塔式起重机基础和架设水平支撑构件，且有效施工能力大，塔式起重机就位后每小时的吊次比附着式塔机多20%〜30%,相应的作业台班吊装量比同样施工高度的附着式塔机高30%以上，所以总的使用费用比同样施工能力的附着式塔式起重机使用费用低。

（4）安全性好。如前所述，在狭窄工地起重垂直起伏式起重臂作业的安全性比水平式起重臂作业的安全性好。而内爬式塔式起重机采用起伏式起重臂。另外由于内爬式塔式起重机塔身不高，塔式起重机底座和部分塔节位于建筑的内部空间，所以整座塔式起重机的受风面积小，抗风（特别是强风和台风）能力强，能抗55m/s风速的强风，抗震能力亦强。这对多台风和地震带而言，该优点十分突出。

（5）由于塔节少并且无水平支撑杆等附件，所以塔吊装机组件材料库占地面积较小，塔身在建筑物内部也不占地，所以能适应狭窄工地的安装施工。但是，内爬式塔式起重机基座位于钢结构躯体上，此处钢结构的躯体需补强。为了适应不同级别建筑物的安装施工需要，国内外开发了内爬式塔式起重机系列产品，主要机型有：80t.m级、150t.m级、400t.m 级、450t.m级、500t.m级、600t.m级、900t.m 级、1500t.m级。另外，还开发了利用钢结构大楼钢立柱为塔身的塔身内爬式塔式起重机，可在钢结构大楼安装施工时使用，使塔式起重机结构更为简化，也增加了内爬式塔式起重机的新机种供大家选用。目前最大力矩为3200t.m。最大吊重可达100吨。可满足超高层钢结构最重件的吊装。

3.吊装

吊装是钢结构工程安装施工的龙头工序，吊装的速度、质量、安全对整个工程起举足轻重的作用。在吊装过程中值得注意的是在核心筒尚未形成的情况下，为保证整体结构稳定及柱网的校正而合理的划分吊装必须采取如下对策：

（1）吊装前做好构件的进场、验收与堆放。一般因安装施工流水作业区

场地狭小、施工条件差，是确定安装施工方案的难题，是当前高层钢结构安装施工工程普遍存在的困难。着重抓好构件堆场布置、构件的堆放顺序等工作。为有效解决超高层钢结构以下三个带有普遍性施工难点：即塔楼安装施工现场狭小、交叉作业多、实现立体流水交叉作业困难，一般将塔楼主体与裙楼分开，以塔楼为控制的重点，以每排核心筒加密柱及与之对应的主楼大柱构成一个施工作业区。这样在建筑平面上将全部构件吊装分成了若干个作业区，使构件吊装、构件校正、高强螺栓拧固及焊接四个主要工序组织成相互联系的立体交叉流水施工。一般规律是在裙楼安装施工阶段完成后，再连续向上进行塔楼安装施工。一般优先采用内爬式塔吊，内爬塔塔吊在钢结构框架上爬升，满足钢结构内筒的吊装施工程序。除根据吊装需要周密的考虑进场的构件外，还根据吊装顺序和堆场规划特点将进场构件进行有序排列编号，既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。

（2）钢柱吊装

吊装前对柱基的定位轴线间距，柱基面标高和地脚螺栓预埋位置进行检査，复测合格并将螺纹清理干净，在柱底设置临时标高支承块后方可进行钢柱吊装；钢柱根部要垫实，起吊时钢柱必须垂直，吊点设在柱顶，利用临时固定连接板上的螺孔进行。钢柱安装前应将登高爬梯固定在钢柱预定位置，起吊钢柱至安装位置临时固定地脚螺栓，用缆风绳、经纬仪校正垂直度，并利用柱底垫板对底层钢柱标高进行调整。上节柱安装时钢柱两侧装有临时固定用的连接板，与下节柱对接就位；吊装过程中应注意避免同其他已吊好的构件相碰撞；上节钢柱对准下节钢柱柱顶中心线后，即用螺栓固定连接板做临时固定，并用风缆绳成三点对钢柱上端进行稳固；用临时连接板，大六角高强螺栓进行临时固定，先调标高，再对正上下柱头。

（3）钢梁吊装

所有钢梁吊装前应核查型号和选择吊点，以起吊后不变形为准，并平衡和便于解绳，吊索与水平面角度控制在60°,构件吊点处采用蔴布或橡胶皮进行保护；钢梁水平吊至安装部位，用两端控制缆绳旋转对准安装轴线，随之缓慢落钩。钢梁吊到位时，要注意梁的方向和连接板靠向。为防止梁因自重下垂而发生错孔现象，梁两端临时安装螺栓不得少于该节点螺栓数的1/3,且不少于2颗拧紧。钢梁找正就位后用高强螺栓固定，固定稳妥后方可脱钩；安装梁时预留好经试验确定好的焊缝钢柱收缩量；梁头挂吊拦，吊装到位后进行校正、检査、初拧、终拧高强螺栓、焊接；钢梁的吊装可采用两吊点或4吊点布置。注意4 吊点用两根绳布置双平衡滑轮。吊点捆绑处吊点与相临的吊点的穿绕方向要一正一反。确保大梁始终处于平衡状态。做好棱角切绳的防止保护工作。可将管子一分为二处理，垫于棱角处。随着楼层不断升高，为缩短楼层梁等较轻构件吊装吊升时间，为提高塔吊利用率，可在梁两端腹板设置吊装孔的方法布