超高层钢结构安装新工法.doc

超高层钢构造安装工法

目 录

1、前言
2、工法特点
3、合用范畴
4、工艺原理
5、施工工艺流程及操作要点
6、材料与设备
7、质量控制
8、安全办法
9、环保办法
10、效益分析
11、应用实例
12、实例图片

1、前言
超高层钢构造建筑施工在国内起步较晚，成熟及可借鉴经验不多。近年来，许多“高、大、新、尖”当代化建筑如雨后春笋般矗立，成为国民经济高速发展重要标志。而钢构造因其自重轻、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特别是超高层建筑中。四平昊华电石渣2500t/d熟料新型干法水泥生产线窑尾预分解系统工程钢构造安装中获得重大成功，仅用90天工期便“安全、优质、高速”地完毕了窑尾预分解系统工程钢构造施工任务。受到业主及各界高度赞誉，弥补了我公司在超高层钢构造施工中空白。
2、工法特点
2.1 四平昊华电石渣2500t/d熟料新型干法水泥生产线窑尾预分解系统工程，自13.9米以上即为全钢构造框架，高度98.3米。建筑面积15.5米*16.5米。立柱不同高度层规格分别为φ950×20、16，材质Q345B， 管内浇筑C40混凝土)，立柱采用钢砼形式，钢管自身作为浇筑混凝土模板。减少了支模工作量，节约了大量模板及脚手架。免除了钢筋下料、切断、弯曲、绑扎、成型一系列工艺过程，简化了施工工艺。
2.2 使混凝土浇筑变得非常容易，同步也能保证砼浇筑速度，各层平台钢梁采用H钢，柱间支撑采用Φ450×12、Φ480×12、Φ530×14钢管。
2.3 针对性强。工法针对超大直径钢管混凝土柱钢管重、管径大、定位难、接头精度不易保证等特点而制定，并结合其工厂加工、预拼装、分段运送、现场安装等施工规定，
2.4 操作以便，安装快捷，施工质量可靠。超大直径钢管在工厂成型，通过制作、检查严格把关，能保证出厂质量；而工法中钢管柱定位、节点安装等详细办法简朴、操作容易，并能有效运用既有技术设备，在保证安装质量前提下加快安装进度，经济效益明显。
2.5 推广应用价值高。由于超大直径钢管混凝土柱在工程上应用越来越多，工法为其广泛使用提供了施工技术和质量保证，因而，具备极大推广应用前景。具备承载力高、自重轻、塑性和韧性好，经济效益明显、美观、施工工期短等长处。
3、合用范畴
本工法合用于超高层钢构造安装工程，特别合用于水泥项目和冶金焙烧炉项目钢构造工程施工。
4、工艺原理
钢构造工厂化生产，提迈进行分层集中制作，按现场规定分批运送，采用塔式起重机，汽车式起重机配合，钢构造正装法施工。柱、梁单根吊装、组对、找正、找平。采用二氧化碳保护焊进行焊接，炉体与钢构造同步进行安装，优化工艺形成流水作业。
5、施工工艺流程及操作要点
5.1 预制工艺流程：
材料验收 放样下料 校核组装 定位焊接 构件尺寸检查 焊接 喷砂 涂刷底漆 面漆 质量检查 编号出场
5.2 安装工艺流程
基本验收放线 柱底板安装 二次灌浆 第一段柱安装 验收浇筑砼 第二节柱安装 验收 主梁安装 次梁安装 钢平台围护构造安装 非标设备安装 下一层依次安装

浇筑砼
5.3 梁柱预制
立柱（φ900钢管）制作：
钢柱是高层以上建筑决定层高和建筑总高度重要竖向构件，在加工制作中必要满足现行施工规范验收原则。
钢柱在放样下料制作过程中应考虑焊缝收缩变形和竖向荷载作用下引起压缩变形，因此在钢柱放样下料长度不等于设计长度，几毫米也不能忽视不计。上下两节柱截面相等状况下也不能互换，要及时编号，对的安装就位。
钢柱标高可以按相对标高和设计标高制作，但是必要符合每节柱累加尺寸总和符合设计规定总尺寸。
梁制作：
高层钢构造梁普通采用H钢。在放样下料制作过程中应考虑焊缝收缩变形，严格控制H钢加工工艺，质量原则。所用钢板必要经常温V型缺口冲击实验合格。
H型钢组装要在专用平台上进行，H型钢为细长形构件，极易变形，且变形复杂，控制变形焊接顺序为：

9（15） 1（7） 2（8） 10（16）

11(13) 3(5) 4(6) 12(14)
焊接时应严格遵守焊接工艺，不得自由施焊或者在母材上焊接，多层焊需持续焊接，及时清理检查后在焊接下一层。
5.4 梁柱安装
5.4.1 柱底板安装
安装前应在柱底板上平面划出纵横中心线，将柱底板上纵横中心线与柱基本上纵横中心线调节重叠，调节好螺母上平面标高，即可保证底板下标高，调节合格后，将地脚螺栓上下螺母拧紧并与柱底板点焊固定，防止底板跑偏。
5.4.2 立柱安装
柱子两端互成90度四个侧面划出中心线，并作好清晰规范标记，以便安装立柱时作为垂直度测量基准。
立柱安装前，安装暂时爬梯以供人员操作以便。梯子绑扎在不影响安装横梁和支撑面上。
钢柱调节、找正办法如下:做四根φ108可调节杠杆。每根立柱安装两根互成90度。位于立柱上边三分之一处。就位后调节螺丝来调节立柱垂直度。 如下图

用水准仪对立柱标高线进行检查，用经纬仪分别检测立柱两个方向垂直度。
柱高≤10m时，H/1000 柱高＞10m时，≤H/1000，且≤25mm
多层柱容许偏差如下：单节柱：H/1000，且≤10.0mm
柱全高：≤35.0mm
柱间距及对角线，容许偏差如下：
相邻柱间距偏差 ±4mm
相邻柱脚中心对角线偏差 柱距≤20m，≤3mm
5.4.3 钢梁安装
钢梁采用两点绑扎吊装方式。对空间较小次梁就位缺少空间摆动位置部位可采用主次梁组合吊装办法予以克服。
单根梁吊装时，在梁端部焊2块10毫米厚钢板，作为定位块，钢梁就位后，运用高强螺栓进行左右找正。
5.5 施工中注意事项
5.5.1 构件验收
工程施工普遍存在困难就是施工场地小、施工条件差，特别是对高层钢构造工程而言，这种现象尤为突出。工期规定又急。必要对构件进场有个严格规定。这个问题解决好坏直接影响构造吊装和整个工程进度。必要要有周密进场筹划，否则构件进场顺序混乱，需要构件压在下面，不用构件放在上面，存在着大量翻料、找料等重复工作。
设计堆场布置、构件堆放顺序，依照吊装需要周密进场构件外，还依照吊装顺序和现场特点将进场构件进行有筹划排列，有些问题如不在地面加以消除，吊装到上面势必增长安装进度，对整个工种质量控制也将产生严重影响。这样保证了验收工作正常进行，也为吊装创造了良好外部条件。
5.5.2　吊装
吊装是钢构造安装施工龙头工序，吊装速度与质量对整个工程起举足轻重作用。另设一台50T汽车起重机配合。
单柱吊装时，在圆弧板上焊3个吊耳，挂上3台手动葫芦，运用葫芦进行柱子调节，如下图所示：

框架梁、斜支撑在地面组对成型，整体吊装，减少高空作业，保证安装质量和工程进度。如图

支撑平衡梁采用φ219×4.5无缝20#管制作而成，设于支撑杆2/3处,把平衡梁端部铰支座与斜支撑铰支座用M30销轴穿上，平衡梁吊装定位后，焊接斜支撑与铰支座之间焊缝，待框架梁组合件吊装立起后，处在自然受力状态。
吊装过程中严格按起重施工规范规定进行施工。
5.6　施工组织管理
建立科学管理组织体系，严格按项目管理法施工是保证工程“安全、优质、高速”进行核心。为此，咱们组建了项目经理部，实行项目经理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，倡导一专多能、一人多职、工段长与工人一道上前线。既起到了表率作用，又便于现场管理。从项目经理到劳资、安全、技术等职能部门到现场办公，及时理解、掌握工程进度状况，解决关于技术、质量、安全等问题，在整个项目管理形成了以项目经理为核心，集施工组织网络安全质量保证体系及新技术攻关应用和QC小组为一体短小精悍施工队伍。
6、材料与设备控制
6.1　工程主材所有由建设单位提供，施工单位配合材料验收，符合设计规定及时进行材料报验。
6.2　所有乙供材料均建立合格供应商短名单，进行供货商评价，择优选则。二氧化碳气体纯度规定≥99.5。
6.3　塔吊选用
塔吊是超高层钢构造工程施工核心起重设备，其选取与安装要依照构筑物设计平面布置图、现场条件及钢构造重量等因素综合考虑，并且要保证安装拆卸安全可靠，经济合理。
QTZ7520塔吊性能
幅 度 m
3.2-20.5
22
24
26
28
30
32
34
起重量Kg
16000
14775
13410
12255
11265
10405
9656
8990
幅 度 m
36
38
40
42
44
46
48
50
起重量Kg
8400
7875
7400
6975
6585
6225
5900
5600

咱们依照窑尾框架平面位置、构造形状及大量特殊构件选取一台中联重科QTZ 7520大型塔吊,并将其布置在窑尾框架北侧，满足了所有构件垂直运送和水平运送。

塔吊平面布置图

重要施工机具设备
序号
名 称
规 格
单位
数量
备 注
1
塔吊
QTZ7520
台
1

2
液压式汽车吊
50t
台
1

3
液压式汽车吊
25t
台
1

4
逆变直流电焊机
ZX7-400
台
6

5
交流电焊机
BX3-500
台
8

6
二保焊机
DC-400
台
10

7
焊条烘干箱
500．CZYHX-100
台
2

8
水准仪

台
2

9
经纬仪

台
2

　7、质量控制
　7.1　执行国家及行业原则
　7.1.1　钢构造高强度螺栓连接设计、施工及验收规程 JGJ82－91
　7.1.2　钢构造扭剪型高强度螺栓连接 GB3622~GB3633
　7.1.3　钢构造工程施工及验收规范 GB50205－
　7.1.4　石油化工钢构造工程施工及验收规范 SH/T3507－
　7.1.5　钢管混凝土构造设计与施工规程 JCJ01-89
　7．2　质量管理
建立质量管理体系，实行项目经理负责制和质量一票否决权管理。在整个项目管理形成了以项目经理为核心，质量保证体系高效运营及建立QC质量小组。明确了责、权、利并实行质量风险管理制度，项目制定严格质量控制目的，以分项工程目的控制分部工程，分部工程目的控制单位工程目的质量管理模式。采用“跟踪测量”和“双系统复核控制”技术，成功地将垂直度总偏差控制到25mm，并且焊缝经权威第三方探伤，100％合格，工程优良率达95％。
7.3　安装容许偏差

安装容许偏差表
序号
项 目
容许偏差（mm）
1
柱轴线对行、列定位轴线平移或扭曲位移
3
2
上下柱连接处错口
3
3
同一层柱各柱顶高度差
5
4
总柱标高
H/1000，且≤±30
5
垂直度
单节柱
H/1000，且≯10
整根柱
H/2500+10，且≤±50
6
两柱层间对角线长度差
5
7
相邻柱间距离
±3

钢构造和防护栏杆安装容许偏差
序号
项 目
容许偏差（mm）
1
平台标高
±10
2
平台梁水平度
L/1000，且≤20
3
平台表面平整度（1m范畴内）
3.0
4
平台支柱垂直度
H/1000，且≤15
5
承重平台梁侧向弯曲
L/1000，且≤10
6
承重平台梁垂直度
H/250，且≤15
7
栏杆高度
±10
8
栏杆立柱间距
±10
9
直梯垂直度
L/1000，且≤15
7.4　测量
超高层钢构造施工中，轴线、标高和垂直度偏差是衡量工程质量重要指标，测量作为工程质量控制阶段，必要为施工检查提供根据。
钢构造各工序间既互相联系又互相制约，选取何种测量控制办法直接影响到工程进度与测量，重要采用经纬仪，水准仪进行工程测量。
在柱梁框架形成前将柱子初步校正并及时纠偏，大大减轻了校正难度，即可交给下道工序作业，实现了区域施工各工序间良性循环目的。
多层及高层钢构造每一层柱子定位轴线，必要从地面控制线引上来，避免从下层柱轴线引上来，以免产生积累误差。
多层及高层钢构造在一种单元安装、校正、栓接、焊接所有完毕并检查合格后，再开始下一种单元安装。当天安装构件，要形成空间稳定体系，保证构造安全。
多层及高层钢构造安装测量时，要注意日照等影响引起偏差。
7.5　焊接
高层钢构造具备构造复杂、工程量大、质量规定高特点，而焊接作为钢构造施工重要工序，其工序选取与施焊水平对工程“安全、优质、高速”完毕影响重大。
加强焊接管理，重要采用二氧化碳保护焊焊接工艺，通过4M1E管理，焊接质量高，焊接速度快，工期提前。
7.6　立柱钢管砼施工
钢管在运送和吊装过程中须严防管内积水和落入杂物，管内混凝土宜逐级浇筑，混凝土搅拌时间比普通混凝土延长5分钟。每台班抽测塌落度2次，强度1次，混凝土从搅拌到浇筑完毕时间不超过1小时。
管内混凝土采用振捣施工办法：混凝土一次浇筑高度不应超过振捣器有效工作范畴，并不不不大于2米，振捣时间不少于30秒；混凝土不适当分散抛落。
7.7　钢构造安装工程质量控制

钢构造安装工程质量控制
序号
作业程序名称
质量控制内容
1
原材料、钢构件等检查
核对材质规格，出厂证明书检查，各部尺寸测量，构件外观检查，必要理化实验
2
堆存内运
外观检查，防变形办法
3
基本复测
水平线，柱轴线
4
垫扳设备
填实状况，尺寸位置，固定状况
5
吊装就位与调节
吊装垂直度、水平度、位移偏差等尺寸检查
6
高强度螺栓连接
实验报告，初拧与终拧矩，摩擦面解决状况，终拧后检查
7
焊 接
预热状况，焊渣清除，焊道尺寸，焊接缺陷与解决，必要理化实验和无损检测
8
矫 正
网架纠偏办法实行状况
9
实测记录
实测数据核算认证
10
除 锈
表面清洁度，外观油污等
11
涂 装
测定干干膜度，气候状况，补漆处解决等
12
交工验收
资料准备状况，实物质量状况
8、安全施工
8.1　安全施工
安全施工是超高层钢构造施工中重要环节，超高层钢构造施工特点是高空、悬空作业点多，易浮现安全事故。高强螺栓等这些东西虽小，但如果从百米高地方掉下去，后果可想而知。
8.2　安全办法
8.2.1　为了杜绝安全事故，项目成立了安全监督小组，设立了专职安全员，严格管理，制定了周密完善安全生产条例，对职工进行定期安全教诲，树立“安全第一”思想。
8.2.2　在严格管理基本上，项目不惜花大量人力、物力、财力进行严密防护。采用搭设双层安全网及木模板铺设工艺，创造了超高层钢构造施工中，人员无一伤亡，构件无一坠落奇迹。
8.2.3　严格按操作规程施工，班组建立安全小组，人人管理安全。
　8.2.4　每层钢梁依照详细状况设立φ11安全水平扶绳，并用原则绳夹固。
　8.2.5　共铺设6层挑檐安全网，防止异物坠落。

　　　　　　　　挑檐安全网布置图

9、环保办法
9.1　环保指标
《中华人民共和国环保法》《中华人民共和国环境噪声污染防治条例》,施工过程中产生固体废弃物控制在国家现行原则范畴内。
施工、生产过程中产生污水、噪声、扬尘、固体废弃物控制在“中华人民共和国行业原则”（建筑施工现场环境与卫生原则）范畴内。
9.2　办法
在生产、生活区、办公区别开设立活动垃圾箱，并设立专人清理管理。
卫生包干到人，设立暂时垃圾堆放场，及时清理垃圾及边角预料加强寻常维护和管理。
施工道路及时洒水禁止扬尘。
施工材料堆放整洁，工完料净场地。
各类易燃易暴物品入库专人保管，封闭隔离，设立禁烟区域 放置灭火器材。
设立排水沟及时排水，废液、废水禁止随便排放。
夜间施工征得建设单位和监理单位书面批准。
施工现场采用封闭理。
10、效益分析
10.1　工期缩短
采用此办法，四平工程钢构造历时90天竣工，比国内相似类型构造工程施工工期提前30天。
10.2　成本减少
窑尾钢构造预算造价542万元，人工费98万，机械费221万，分析如下：
10.2.1　人工费减少
直接人工费： 工期提前一种月，人工费98/120天*30＝24.5万
10.2.2　机械费减少
塔吊吊车节约租赁时间30天，节约机械费用10万元
其她机械设备、材料预计可节约45万元。
10.2.3　加班费用：18.6万元
10.2.4　总费用减少为24.5+10+45－18.6=60.9万元
11、应用实例
11.1　该工法在四平昊华化工有限公司100万吨水泥窑尾预分解系统工程实践中得到应用，于4月11日开工， 7月 10日主体竣工，历时3个月。
先进科学，施工效率高，合理优化资源配备，技术先进合理，安全可靠，保证质量，缩短工期。使本程能顺利、迅速、节能环保完毕，费用合理，无任何安全事故及质量隐患。
11．2　该工法在贵阳水晶有限公司100万吨水泥窑尾预分解系统工程实践中得到应用。该单位工程于月12月10日正式开工，3月4日钢构造达到中交条件，安装工期仅84天。质量均高于图纸和规范规定，单位工程被评为优良工程，其中分部、分项工程优良率达100%。经济效益、质量、工期均创公司施工之最。
12、 实例图片

钢构造柱脚（钢构造施工后砼浇注）

塔吊安装小横梁

五层钢构造侧面图

吊装钢梁

钢构造最后一根主梁安装

钢构造全貌

钢构造全貌

安装钢梁

每层钢构造完毕后进行非标设备安装

塔吊附着装置