钢结构施工工艺
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摘要：文章介绍了钢结构的施工工艺，并介绍了钢结构吊装过程中应注意的事项。钢结构作为当代先进的施工材料，具有强度高、稳定性、施工高效性等优点，适用于各种大型建筑。
关键词：钢结构、设计、安装、焊接
中图分类号：TU391文献标识码： A
1、工程概况
中海油大厦项目位于深圳市南山后海中心区，创业路与后海滨路交界处。总建筑面积约25.4万平方米，地上45层，地下4层，建筑高度为199.75米，建筑造型高度为210米，是集办公、商业于一体的超高层综合体项目。其中1至5层为办公配套、商业，塔楼6层及以上为办公空间。其中15层、31层为避难层。钢结构部分主要包括1#塔楼和2#塔楼外框钢骨柱、钢骨梁，以及裙房结构的十字钢骨柱、钢桁架、钢梁，其中塔楼外框柱在标高-20.92米~+99.35米之间设置有圆管钢骨柱。
2、钢结构加工
2.1、焊接H型钢的制作方案
（1）.焊接H形构件组装采用在专用H型钢自动组装机上组装。
（2）.焊接H形构件焊接采用在专用H型钢生产线上进行，采用龙门式自动埋弧焊机在船形焊接位置焊接。
（3）焊接H构件的矫正采用在H型钢翼缘矫正机上进行翼板角变形矫正，采用弯曲矫直机进行挠度变形的调整。
（4）焊接H形杆件的钻孔采用数控钻床进行出孔，根据三维数控钻床的加工范围，优先采用三维数控钻床制孔，对于截面超大的杆件，则采用数控龙门钻床进行钻孔。
2.2、卷制钢管的制管成型工艺和方法
3、钢结构安装工艺
3.1、钢柱安装一般工艺
（1）施工工艺概述：钢柱起吊前应将登高爬梯和缆风绳等挂设在钢柱预定位置并绑扎牢固，钢柱起吊时钢柱根部必须垫实，尽量做到回转扶直，根部不拖。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。起吊回转过程中应注意避免同其它已安装好的构件相碰撞，吊索保持一定的有效高度。钢柱起吊就位后临时固定，拉紧缆风绳，调节定位，并确保垂直度，松开吊钩，进行下一根钢柱吊装。
（2）测量放线
根据钢柱布置图，进行钢柱的测量放线。当基坑开挖后，即开始钢柱安装放样工作。放样时若发现模板施工尺寸有误差时，及时提出并要求整改。此项工作我司将派专人跟进施工进度，并做好测量记录。
（3）一般钢柱安装流程
钢柱安装工艺流程
（4）吊装准备
详细核对构件编号，确保无误。清理钢柱表面的渣土、浮锈等，检查钢柱长度、几何尺寸、油漆等，变形、油漆破损等在吊装前进行校正和修补，并对钢柱的中线，轴线、标记进行检查。
（5）钢丝绳绑扎
一般钢柱吊装采用2点吊装方法，根据构件的重量计算选定合适的钢丝绳。
（6）安装临时设施
在钢柱吊装前，先在钢柱上绑扎软爬梯，软爬梯与钢柱的连接必须牢固可靠。除软爬梯本身的卡扣与钢柱相连外，每隔3m左右用8#铁丝把钢柱与软爬梯连接，以防软爬梯飘动。绑扎软爬梯的目的是为了摘除吊装钢柱的吊绳。钢丝绳绑扎好后起钩，钢柱头高出地面1m左右停止起钩，安装操作平台、缆风绳、溜绳等，位置为靠近柱头或者构件中上部不影响操作的部位。安装钢柱定位板等，钢柱上定位板穿上高强螺栓一并吊装就位用。
裙房十字形钢骨柱安装示意图
3.2、外框架钢管柱安装工艺
外框架钢管柱安装定位要求高，定位难度大，钢柱安装过程中需采取特定的措施确保钢柱安装就位精度。根据上述特点，外框架钢管柱拟采取以下的安装施工方法进行安装施工。根据钢柱的分段划分情况，外框架钢管柱地上各个位置分段不同，钢柱就位状态为竖直，应控制钢柱的安装标高及位置精度。外框架钢管柱为1层1节、2层1节，钢柱安装时根据实际情况设置临时揽风或固定支架。
具体安装示意图如下图示。
地上首节以上钢柱安装过程中应进行钢柱的安装标高、接头间隙、钢柱安装空间位置精度进行调整控制，上段钢柱吊装定位时通过临时连接件与下段钢柱进行初定位，然后采用千斤顶进行钢柱竖向标高和水平位置的调整，调整至钢柱安装标高、位置精度符合要求采用缆风绳或固定架进行固定，具体安装方法如右图所示。
3.3、楼层钢梁安装工艺
本工程钢梁的安装顺序为先主梁后次梁，由内部向外部，先下层后上层。即平面上先安装钢柱与钢柱之间相连钢梁，再安装柱梁与梁之间的次梁，立面由下至上安装。
钢梁吊装工艺：先在钢梁两端拴棕绳作溜绳。这样有利于保持钢梁空中平衡，以提高安装效率。钢梁的吊装钢丝绳绑好后，先在地面试吊二次，离地20cm左右，观察其是否水平，是否歪斜。如果不合格应落地重新绑扎吊点钢丝绳。对较长的构件，应由专业工程师事先计算好吊点位置，经试吊平衡后方可正式起吊。说明：先在钢梁两端拴棕绳作溜绳。这样有利于保持钢梁空中平衡，以提高安装效率。钢梁的吊装钢丝绳绑好后，先在地面试吊，离地50cm左右，观察其是否水平，是否歪斜。如果不合格应落地重新绑扎吊点钢丝绳。对较长的构件，应由专业工程师事先计算好吊点位置，经试吊平衡后方可正式起吊。
（2）钢梁吊装就位、临时固定
当钢梁徐徐下落到接近安装部位时，起重工方可伸手去触及钢梁，并用带圆头的撬棍穿眼、对位，先用普通的安装螺栓进行临时固定。次梁安装高强螺栓时，必须用过眼洋冲将高强螺栓孔调整到最佳位置，而后穿入高强螺栓，不得将高强螺栓强行打入，以防损坏高强螺栓，影响结构安装质量。严禁发生梁不到位，起重工就用手生拉硬拽强行就位现象发生。
（3）校正
钢梁的轴线控制:吊装前每根钢梁标出钢梁中线，钢梁就位时确保钢梁中心线对齐钢柱牛腿上的轴线。主次梁、牛腿与主梁的高低差用精密水平仪测量，并使用自制简易校梁器进行校正。
（4）高强螺栓连接施工
调整好钢梁的轴线及标高后，用高强螺栓换掉用来进行临时固定的安装螺栓。一个接头上的高强螺栓应从螺栓群中部开始安装，逐个拧紧。初拧、复拧、终拧都应从螺栓群中部向四周扩展逐个拧紧，每拧一遍均用不同颜色的油漆做上标记，防止漏拧。终拧1h后、48 h内进行终拧扭矩检查。
3.4、裙房钢构件安装工艺
（1）、裙房钢构件施工总体思路
本工程裙房钢构件主要包括钢柱、钢梁及钢桁架，所有构件均为H型构件。根据现场塔吊布置及钢结构特点，1#~4#塔吊能全覆盖所有裙房钢结构安装范围，超长、超重构件主要集中在施工通道（轴线位置N轴线至J轴线）之间，且按照总包施工计划，此施工通道后施工。因此裙房钢结构总体按照思路为：先行施工部分的钢柱及钢梁采用1#~4#塔吊安装，施工通道后施工部分的桁架及钢梁采用100吨汽车吊进行安装。
（2）、裙房十字形钢骨柱安装工艺
裙房钢骨柱吊装就位后,用两台经纬仪架设在柱子轴线互为垂直的方向观测柱顶中心标志，在柱顶分段处加设缆风绳挂手拉葫芦调节柱顶位移。钢柱的垂直度误差控制在±3mm 内。钢柱吊装就位时，应采用千斤顶进行钢柱标高和水平位置调整。
（3）、裙房先施工部分的安装
裙房先施工部分包括轴线Q至轴线N、轴线J至轴线G之间的钢结构，含轴线上的钢柱、钢梁及钢桁架。此部分钢结构靠近塔楼，距1#~4#塔吊较近，采用塔吊进行安装，先分段安装钢柱，再逐步安装其间钢梁，完成此部分钢结构的安装。钢柱的安装：裙房钢柱根据钢柱截面、设计分段位置及塔吊起重性能，对裙房钢柱进行分段划分，并尽量减少分段，同时采取钢柱上带上下钢梁节点的分段方法，每根钢柱分成3~7节进行分段吊装。钢梁及桁架的安装：主框架梁截面最大H800*450*25*35，单根轴线间距离8.4米，重量3.3吨；次梁截面主要为H600*250*12*12，单根长度8.4米，重量0.85吨，塔吊能全部覆盖，且满足吊装起重性能，因此吊装机械全部为塔吊，主要吊装机械为1#R7015B型塔吊和3#MC230A型塔吊，对其不能覆盖部分钢梁的采用21CJ550型塔吊。
（4）、裙房后施工部分的安装
用一台80吨的汽车吊辅助安装，对裙楼部分大钢梁进行双机抬吊。吊装过程见下图：
汽车吊进行18.5米跨钢梁的安装
3.5、焊接方法
根据现场焊接特点，并结合工程实际，拟采用CO2药心焊丝气体保护焊和焊条手工电弧焊相结合的焊接方法。选用CO2药心焊丝气体保护焊，一是熔敷速度高，其熔敷速度为手工焊条的2～3倍，熔敷效率可达90％以上；二是气渣联合保护，电弧稳定、飞溅少、脱渣易、焊道成型美观；第三，对电流、电压的适应范围广，焊接条件设定较为容易。对本工程这种结构外露型构件的焊接比较适宜。因此，构件的焊接将主要采用CO2药心焊丝气体保护焊。同时由于焊条手工焊简便灵活，适应性强，将作为辅助焊接方法。
4、结束语
目前，钢结构的安装已顺利完成，过程中，钢结构的深化与结构设计互动，不断完善设计，使工程建设能优质高效地进行，希望本文能够给同行们在钢结构施工方面提供帮助。
参考文献：
1、《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205-2001
2、《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99-98
3、《钢结构焊接规范》GB 50661-2011