超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工的關(guān)鍵技術(shù)和措施

1超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展

           超高層建筑是人類(lèi)征服自然，不斷取得進(jìn)步的重要標(biāo)志，是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，也是一個(gè)國(guó)家科技發(fā)展水平和綜合實(shí)力的集中體現(xiàn)之一。因此無(wú)論是發(fā)達(dá)國(guó)家，還是發(fā)展中國(guó)家都把興建超高層建筑作為展示社會(huì)發(fā)展成就的重要手段。而超高層建筑通常采用鋼結(jié)構(gòu)作為主要構(gòu)成部分，因此超高層建筑一般都是超高層鋼結(jié)構(gòu)。現(xiàn)代超高層建筑起源于美國(guó)，已有110年的發(fā)展歷史，超高層建筑的興建不但具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，能夠展現(xiàn)一個(gè)時(shí)代、～個(gè)國(guó)家的科技發(fā)展成就，而且可以極大地促進(jìn)相關(guān)領(lǐng)域科技的發(fā)展。因此目前興起了超高層建筑建設(shè)的新高潮。不僅高度越來(lái)越高，如高達(dá)492m的上海環(huán)球金融中心，508m的臺(tái)北國(guó)際金融中心，阿聯(lián)酋超過(guò)700m高的Burj Dubai大廈(迪拜塔)，圖l。而且超高層建筑造型也更加多樣化，扭轉(zhuǎn)的廣州新電視塔和傾斜的中央電視臺(tái)新臺(tái)址建設(shè)工程就是其中典型的代表。

2.現(xiàn)代大型超高層鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

           大型超高層鋼結(jié)構(gòu)通常具有高、重等突出特點(diǎn)和共性；而最近十幾年間，大型超高鋼結(jié)構(gòu)又呈現(xiàn)出斜、扭、懸等更多特異性特點(diǎn)。參見(jiàn)圖2。1）高：高度帶來(lái)施工高風(fēng)險(xiǎn)。2)重：結(jié)構(gòu)構(gòu)件重，用鋼量大，對(duì)機(jī)械設(shè)備要求高。3）斜，如西班牙馬德里的歐洲之門(mén)雙塔（The Twin Towers of Puerta De Europa）是人造斜塔，傾斜度達(dá)15。平變形。，施工過(guò)程會(huì)發(fā)生較大的水4)扭：如廣州新電視塔，鋼結(jié)構(gòu)外筒自下而上扭轉(zhuǎn)45。，使結(jié)構(gòu)呈三維傾斜，施工過(guò)程中不僅定位復(fù)雜，而且受溫度等隨機(jī)荷載影響較大。5)懸：如CCTV新臺(tái)址，高空巨大的懸臂挑出，使得結(jié)構(gòu)吊裝和變形控制異常復(fù)雜和困難。

           大型超高層鋼結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)和措施確定大型超高層鋼結(jié)構(gòu)工程施工技術(shù)路線(xiàn)時(shí)，首先應(yīng)該對(duì)所施工的結(jié)構(gòu)對(duì)象有充分地了解，并綜合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境各方面的因素來(lái)考慮。對(duì)于結(jié)構(gòu)本身的準(zhǔn)確理解以及對(duì)環(huán)境、自身資源的充分認(rèn)識(shí)是確定施工總體技術(shù)路線(xiàn)的前提。最優(yōu)秀的技術(shù)路線(xiàn)一定是符合主客觀條件，并充分利用時(shí)間、空間和自身特長(zhǎng)的技術(shù)路線(xiàn)。主要考慮的方面有：1)要理解結(jié)構(gòu)的基本組成和荷載傳遞途徑。只有分析清楚結(jié)構(gòu)的基本組成，才能恰當(dāng)?shù)貏澐值跹b單元，只有分析清楚結(jié)構(gòu)荷載傳遞路徑，才能確定合理的施工順序，保證施工完成狀態(tài)與設(shè)計(jì)要求一致。對(duì)于超高層鋼結(jié)構(gòu)，鋼柱、鋼梁、鋼桁架是通常的組成部分，也是結(jié)構(gòu)分析的主要對(duì)象。2)熟悉施工場(chǎng)地條件和周邊環(huán)境是合理選擇施工設(shè)備，有效進(jìn)行施工組織和規(guī)劃施工的重要前提之一。施工環(huán)境還包括業(yè)主對(duì)工程建設(shè)的要求(如工期等)，場(chǎng)外運(yùn)輸條件以及土建施工和設(shè)備安裝等上下道工序?qū)︿摻Y(jié)構(gòu)安裝的制約等。充分利用施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境和空間條件，實(shí)現(xiàn)連續(xù)、高效、快速施工，是確定安裝技術(shù)路線(xiàn)的主要考慮因素之一。3)了解資源配置情況及技術(shù)能力，這也是確定安裝方案的重要前提。各施工企業(yè)有其特定的資源環(huán)境和技術(shù)特長(zhǎng)，確定施工技術(shù)路線(xiàn)時(shí)應(yīng)充分發(fā)揮自己的長(zhǎng)處和優(yōu)勢(shì)，才能取得事半功倍的效果。對(duì)于大型超高層鋼結(jié)構(gòu)，關(guān)鍵的施工技術(shù)和措施主要有如下幾個(gè)方面。

3.1機(jī)械設(shè)備選擇

           根據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，選用合理的吊裝機(jī)械，是鋼結(jié)構(gòu)吊裝最重要的工作。目前，塔式起重機(jī)是鋼結(jié)構(gòu)高空吊裝的主力設(shè)備。而履帶吊、門(mén)式起重機(jī)可以作為低空吊裝以及構(gòu)件駁運(yùn)的輔助機(jī)械。目前得到快速發(fā)展的液壓集群千斤頂可以用于大型構(gòu)件或組件乃至整體結(jié)構(gòu)的提升、平移和旋轉(zhuǎn)就位作業(yè)。如根據(jù)廣州新電視塔外框筒鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況和結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，選用2臺(tái)1200tm級(jí)的M900D塔吊作為主力起重設(shè)備，進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的吊裝和就位。2臺(tái)M900D分別安裝于核心筒南北兩側(cè)。另外，考慮到工期和結(jié)構(gòu)重量的分布以及M900D安裝的時(shí)間，100m以下吊裝時(shí)，輔助以?xún)膳_(tái)300t的履帶吊，構(gòu)成4條作業(yè)線(xiàn)，同步吊裝，大大提高了速度。見(jiàn)圖3。

3．2測(cè)量技術(shù)

           配備適用完好的儀器，精心布設(shè)測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)和基準(zhǔn)網(wǎng)，選擇正確的測(cè)校方法和數(shù)值傳遞路線(xiàn)，是工程測(cè)量的基本要素。超高層由于結(jié)構(gòu)高，通視條件差等因素的影響，結(jié)構(gòu)測(cè)量的難度很大。目前比較先進(jìn)的方法是建立雙重控制網(wǎng)，選用GPS定位系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量基線(xiàn)網(wǎng)的測(cè)設(shè)，并以高精度全站儀為重要手段，進(jìn)行構(gòu)件空中三維坐標(biāo)定位，見(jiàn)圖4。

3．3焊接技術(shù)

超高層鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件多數(shù)采用等強(qiáng)焊接連接，不僅焊接量大，而且質(zhì)量要求高。同時(shí)由于結(jié)構(gòu)超高，大多數(shù)焊接作業(yè)需在高空完成，安全控制難，氣候影響顯著。因此，需要根據(jù)不同的鋼材特性和現(xiàn)場(chǎng)施工條件，選擇合理的焊接工藝、設(shè)備和材料，關(guān)注高空施焊的操作條件，培訓(xùn)熟練的焊接技工，落實(shí)防風(fēng)防雨的技術(shù)措施，適時(shí)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)等，是鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)焊接作業(yè)的關(guān)鍵所在。此外，焊接方案也必須從保證焊接質(zhì)量、提高焊接功效、減少焊接變形等因素進(jìn)行綜合考慮。目前以二氧化碳?xì)怏w保護(hù)半自動(dòng)焊為主，手工焊為輔的焊接工藝最為常用，施焊時(shí)不僅需要考慮總體和區(qū)段的焊接順序，對(duì)一個(gè)焊接節(jié)點(diǎn)也需采用對(duì)稱(chēng)分布焊接的施焊順序，以最大限度控制焊接變形的不利影響。

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