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经验交流:高层钢结构施工技术与管理
 
近年来钢结构因其质轻、工期短、抗震性、环保性优越等特性在我国高层、超高层建筑中得到广泛应用。我们通过对金龙大厦钢结构工程的施工管理介绍,简要阐述高层钢结构工程的施工技术与管理特点。
  高层钢结构工程施工技术
  与发达国家相比,我国的高层、超高层建筑虽然起步较晚,但随着改革开放,许多高、大、新、尖的现代化建筑如雨后春笋般建造,为我国的经济建设作出了重大贡献。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、超高层建筑中。浙江中南建设集团钢结构有限公司承建的金龙大厦为钢管混凝土与混凝土核心筒组合结构的高层建筑。该工程结构体系应用钢框架核心筒结构,其中柱子为方形钢管混凝土柱,梁为焊接H型钢梁,楼板采用自承式组合楼板。箱形柱平面布置为34根,其中28层钢柱布置20根,5层钢柱布置14根;钢柱分为10节,局部钢柱分段为11节,钢柱最大重量约4.8吨,钢梁约4500根,钢梁最重约1.2吨,构件总吨位约2200吨。地下2层,地上28层,建筑面积约3.4万平方米,建筑高度99.7米。
  该工程建于杭州市滨江区秋水路和腊梅路交叉口,地处闹市区。钢结构的制作、运输及安装工作量大。
  高层钢结构安装施工技术与管理
  高层钢结构的工艺流程为:构件验收→吊装→质量控制→高强度螺栓→焊接及其检测→压型钢板与熔焊栓钉。高层钢结构安装施工技术主要体现在以下七个方面:构件进场、验收与堆放;塔式起重机的选择、布置及拆装;吊装;测量控制;焊接;工期及质量控制;安全施工。
  构件的进场、验收与堆放。场地狭小、施工条件差是当前施工工程普遍存在的困难,对高层钢结构工程而言,相对紧张的工期对构件堆放要求更高更严格,这个问题不处理好必将对吊装及整个工程施工造成严重影响。金龙大厦施工初期,由于构件堆放较多,钢结构进场量大,需堆叠2~3层,如没有周密的进场计划,势必造成现场构件进场顺序的混乱,其结果是:需要的构件压在下面,不用的构件放在上面,不仅验收工作无法进行,而且造成大量翻料、找料等重复工作。后来在强化现场管理及构件进场计划的基础上,着重抓了现场构件堆放布置、构件的堆放顺序等工作,除根据吊装重要程度周密安排进场构件外,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,既保证验收工作的正常进行,也为吊装创造了良好的外部条件。
  把好构件的验收关是我们在以往施工的高层钢结构工程中的经验体会。金龙大厦共有钢构件5000件,制造及运输过程中难免会出现这样或那样的问题,这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,对整个工程质量控制也将产生严重影响。
  塔式起重机的选择、布置与拆装是高层钢结构工程施工的核心工作,其选择与布置要根据建筑物的布置、现场条件及钢结构的重量等因素综合考虑,并保证装拆的安全、方便和可靠。
  我们根据金龙大厦的施工现场,结构形状及构件的最大起重量,选择一台TC7030-16塔式起重机,70米回转半径,末端起重量为3吨。根据塔式起重机至各较远吊点及各吊点起重量的计算,所有钢柱、钢梁均满足起吊要求。我们还采用“化大为小、化小为零”的方法,较好地解决了塔式起重机的拆除问题。
  吊装——是钢结构施工的龙头工序,所谓“良好的开端是成功的一半”。吊装的速度与质量对整个工程起着举足轻重的作用。在金龙大厦高层钢结构施工中,通过多个吊装机械配合施工,采取“区域吊装”的方法解决了工期紧与工程量大的矛盾(在吊装过程高层施工区域采用25吨汽车式起重机用来吊装第一节钢柱,TC7030吊装二节柱以上的构件,16吨吊车主要用来卸货)。
  测量控制——在高层钢结构施工中,垂直度、轴线和标高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。从钢结构施工流程可以看出,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。
  技术人员和测量人员在进入现场后,经总包单位、监理单位和建设单位的支持和配合,进行了轴线和标高控制点的书面移交,以此作为安装测量及校正检查的依据。对于轴线的控制:我们采用经纬仪进行轴线放测和检查控制,先将轴线弹设于地下室地板上,然后对钢柱划分中心线。对于平面控制:我们根据金龙大厦建筑底部平面是方形,上部平面是矩形,使用设置四条控制轴线,8个轴线控制点(内控点)来测设楼层面上轴线,进行控制。我们从两个不同的方向用两台经纬仪控制。当钢柱安装到一定高度时,结合现场情况在东南西北面各设一个测量控制点,可达到3节柱以上的钢柱在此方向上的通视条件。对于标高的控制:基坑内的标高采用地面上标高控制点按水准测量法向坑内进行传递设置坑内临时标高控制点的方法实现。楼层标高控制点的传递采用沿结构外墙、边柱或电梯间向上竖直进行传递。
  焊接——高层钢结构具有工期紧、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。
  根据该工程的特点,我们编制出一套切实可行的适用本工程的手工电弧焊(SMAW)工艺指导书,并确立相关的工艺参数。根据焊接工艺的要求,在施工前应对焊条按焊接工艺进行烘焙,领用时放在焊条保温筒内,并填好记录。焊接顺序,平面上应从中部对称的向四周扩展,竖向可采取有利于工序调整、方便施工、保证焊接质量的顺序。通过焊接工艺指导书的编制,焊接质量得到有效保证,经济效益和施工工期也有了有效的保证,赢得总包单位及建设单位和信任和好评。
  质量与工期控制
  高层钢结构不同于一般混凝土建筑的显著特点是:质量高、工期紧。质量与工期的保证依赖于科学的管理、严格的施工组织管理。
  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,我们组建了金龙大厦钢结构工程项目经理部,实行项目建造师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。既起到表率作用,又便于现场管理。从项目建造师到劳资、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,解决有关技术、质量、安全等问题,在整个项目管理形成了以项目建造师为核心,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。同时各工段均实行内部经济责任制,明确责、权、利,最大限度地调动一线工人的积极性和责任感,为工程优质按期完成奠定了基础。在施工过程中,焊接QC小组、测量QC小组和安装QC小组严格按照施工蓝图和《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205及时进行检查和复核。在上一道工序不能达到验收要求时,严格禁止下一道工序的施工。这为工程的顺利进行和质量达标提供了坚实而强有力的保证。在所有施工人员的努力下,所有焊缝经第三方100%探伤检测,100%合格。
  安全施工——是钢结构施工中的重要环节,高层钢结构施工的特点是高空、悬空作业点多。金龙大厦仅高强度螺栓就有10万多颗,这些东西虽小,但如果从几十米高空坠落,后果可想而知。为了杜绝安全事故,项目部成立安全监督小组,设立专职安全员,严格管理,制定周密完善的安全生产条例,对职工进行定期安全教育,树立“安全第一,预防为主”的思想。在严格管理的基础上,项目部不惜花费大量人力、物力、财力进行严密的防保。金龙大厦钢结构工程在合同要求工期内如期完成,在工程施工工期内,人员无一伤亡,构件无一坠落。该工程在建设单位组织的竣工验收中,获得建设、监理和总包单位的好评,并获得浙江省钢结构金刚奖。
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