超高层建筑装饰塔模块式安装工法.doc

超高层建筑装饰塔模块式安装工法
广西建工集团第五建筑工程有限责任公司
重要完毕人：黄浦邦

1.前言
超高层建筑在大城市越来越普遍，在高度200米以上超高层建筑顶部普遍设计有装饰塔，兼顾避雷、防空、通讯、装饰等功能。在以往施工中都普遍采用现场加工整体式吊装到位施工工艺，安全系数低、耗能大、耗时费工，无法满足绿色施工。超高层建筑装饰塔模块式安装工法，采用计算机建模分解构件，工厂化分块式加工拼装，并运用计算机模拟拼装件预安装，把拼装件运送到现场采用小型吊装设备吊至超高层建筑屋顶进行对接焊接安装方法，有效地解决了整体安装高、难、慢、精度低技术难题，符合绿色施工规定。现我司结合国家相关行业标准规范及多个工程的施工实践经验，总结出超高层建筑装饰塔模块式安装工法。

2.工法特点
2.1计算机辅助模拟预拼装，用测量数据在计算机构造构件模型进行模拟拼装，具有预拼装速度快、精度高、经济实用、科技含量高等优点。
2.2拼装的构件重量小，施工过程均有安全可靠的保护措施、加固措施，有效保障施工人员安全。
2.3通过度解整体构件为模块式构件，模块式组装化整为零，比常规式安装操作简便快速。
2.4减少大型机械使用，省工、省时，取得较好的经济效益，节能环保满足绿色施工规定。

3.合用范围
3.1重要安装于各高层、超高层建筑物楼顶，合用于标志性建筑物、各大办公楼楼顶，美观大方、新奇共同、 经久耐用、装饰效果好。
3.2也合用于高压电力塔架，避雷塔架、工艺塔、烟囱塔、微波塔、仿生塔、训练塔、通讯塔、瞭望塔、测风塔、装饰塔、装饰塔及其他大型钢结构安装施工。

4.工艺原理
装饰塔根据主体屋顶混凝土结构轴线位置、标高，安装前进行预埋件基础定位、安装、固定。根据整体构件造型用计算机建模进行模块式设计分解，采用工厂按图制作钢管骨架并拼装成小型构件。根据测量拼装完毕的小型构件数据在计算机构建模型，预先模拟拼装，检查拼装干涉和分析拼装精度。把小型构件运送到现场采用小型吊装设备吊至超高层建筑屋顶进行对接焊接，最后安装表面装饰板。

5.施工工艺流程及操作要点
5.1工艺流程：
施工准备
计算机建模分解构件
工厂加工制作拼装钢管骨架

塔架基础预埋件

计算机辅助模拟预拼装

高空分片吊装就位

校正

焊接固定

安装表面造型板材
验收

5.2施工工艺
5.2.1施工准备
1 图纸会审
一方面组织有关人员熟悉图纸，仔细核对施工图上的型号规格及尺寸、位置是否符合相关规范的规定，有不符合的地方及时向甲方、监理提出，会同设计院协商解决。
2 技术交底
与根据工程总进度计划，提前进行现场部署与技术交底，并以书面形式、图片可视化及三维模拟安装操作过程提出安装工程各专业施工要注意的事项。
3 原材料的准备
根据设计图纸按照标准图集规定进行备料，为了保证产品的质量，我们对所须的原材料的采购严格把好质量关，在公司有备案的合格供应商采购。
5.2.2计算机建模分解构件
1通过精确计算，整个塔架总重量8吨，其中铝塑饰面板展开表面积125.6平方米，不锈钢表面积50.24平方米。塔吊无法一次吊装到位，必须采用分解塔架，通过结合所使用的施工机械设备，用计算机合理准确计算比较经济的吊装重量，把塔架分解为8个模块，每个模块重约1吨。

图5.2.2-1构件分解
2根据饰面板造型规定，铝塑板上小，下大的渐变造型，通过深化设计计算后，按照上下对缝原则，从上到下逐层逐块进行分解，10层共60片扇形单曲面板，并在计算机建模，标记弧度、上口及下口宽度、长度等材料加工参数。

图5.2.2-2饰面板加工尺寸
3不锈钢球体按照饰面板整齐，线性统一原则进行分解，深化设计计算得出整个球体分解为24片扇形双曲面大面板，每片双曲面大面板精细化成4片双曲面小面板拼装。在计算机建模，标记弧度、上口及下口宽度等材料加工参数。
5.2.3工厂加工制作拼装钢管骨架
1 委托具有相应生产资质的制造商加工制作，制造商为广西建工集团第五建筑工程有限责任公司金属钢结构分公司。
2 根据不同型号下料，切割焊接坡口、校直、校平。
3 各个对接口部件严格按图纸及工艺规定制作，保证工序质量。
4 在制作平台上拼装成形，拼装时各部位尺寸均须保证在规定误差之内。
5 拼装成形后施焊，在焊接过程中须做好反变形措施，焊缝饱满，无气孔、砂眼。
6 打磨除锈：打磨毛刺及贴合面焊缝，使其平面度符合设计规定，除锈须见光，喷防锈底漆两遍。
5.2.4 塔架基础预埋件
1 根据图纸规定将做好塔架基础模板切割，支模，模板接缝不应漏浆，浇筑混凝土前木模板应浇水湿润，模板内不得有积水。
2、预埋件埋设位置、标高必须满足图纸、规范规定，否则影响上部结构安装。
3 工序完毕后，由质检员和现场负责人先进行自检，并作好检查记录，合格后再向建设单位或监理单位的现场负责人申请报验，验收合格后方可进入下一道工序施工。
5.2.5计算机辅助模拟预拼装
1 测量加工厂完毕的构件，运用计算机构建模型，cad及3DMAX模拟构件大样，模拟构件的外形尺寸与实物尺寸应一致。

图5.2.5-1模拟拼装
2 根据现场温度、湿度及安装高度的风速，计算不利因素对构件热胀冷缩、吊装变形、焊接应力及安装过程的影响，运用计算机进行模拟组装，提前发现问题，为顺利安装做好技术支持。
5.2.6高空分片吊装就位
1在起吊前将各种符号转换成设计图面所规定的构件编号，并用油笔、漆或粘贴纸标注于构件的规定部位，在现场平整地坪按钢骨架从底部至顶部先后顺序摆放。

图5.2.6-1构件标记分类
2整个施工难点在于分片吊装及安装精确，因此解决吊装及安装问题就能保证工程质量。吊运构件上超高层顶部前对地面、建筑中部、建筑顶部风力进行测试，超过6六级风力不允许吊运作业。采用旋转法吊装，本吊机有内外导轨，可以环向行走，适应不同方向吊装规定。将构件的吊点、基础中心点布置在吊机的作业半径线上，使吊机起吊时仅需吊臂旋转即可安装。从地面往超高层顶部吊运构件前要根据各个构件重心位置绑好构件，防止构件倾覆导致变形，吊运上升阶段严密监测构件摆动幅度，吊至顶部后再次检查构件是否有损坏，构件如发生变形损坏，应及时进行修补，以保证构件完好无损。

图5.2.6-2吊装示意图
3吊运至顶部，及时把根部构件准确与预埋件对接，临时固定支撑，通过仪器测量复核垂直度，用顶托及千斤顶辅助调整，并满焊接头部位。上下构件对接接头为内套式，采用3mm厚钢板与主杆内口贴壁角度为85°点焊焊接，对接时上构件对准下构件，直接套接既快速又准确，接着从下到上逐个对接焊接骨架至顶层构件最终成型。

图5.2.6-2对接示意图
4严格计算各构件重量，起重设备合理分派荷载，构件重量不得超过单台起重设备的负荷量的80% 。
5.2.7校正
1 构件就位的标高位置可以从结构施工标高基准点传递到钢构件就位设计标高位置，并作出明显的标志供钢构件就位时使用。钢构件就位的平面位置应根据端节点定位线与建筑定位轴线的关系，在就位点上将相关定位轴线标出，供就位时用。
2 构件吊装就位后，运用临时用的脚手架将构件固定调垂直校正。在构件垂直度调整过程中，采用两台互成90°架设的激光垂准仪进行监测，以掌握构件垂直度的情况，提供数据供调整人员使用。垂直度偏差不仅要在规范允许的偏差内，并且应尽也许小些，以保证构件就位的准确。
3 先校正偏差大的、后校正偏差小的，如两个方向偏差数相近，则先校正小面，后矫正大面。校正好一个方向后，拧紧两面的临时支撑夹具，再校正另一个方向。在两个方向的垂直度都校正好后，复查平面位置。
5.2.8焊接固定
1 焊接固定采用移动挂篮施工，第一节构件安装完毕，在构件四角顶端下100mm各安装固定四个挂篮，在确认安全无误后，工人进入挂篮。接着下一节构件进行对接，构件校正平面位置、垂直度后，对接部位临时点焊四个角点，临时固定构件。
2 焊接施工按照先对接后角焊的顺序，分层分区进行，减少了安装过程中的误差。
3、满焊固定完毕四根主杆后，待焊缝温度稳定，及构件无变形方可解除吊钩。
4 油漆涂刷前，应将需涂装部位的铁锈、焊缝药皮、焊接飞溅物、油污、尘土等杂物清理干净。
5 刷第一层底漆时涂刷方向应当一致，接槎整齐。刷漆时应采用勤沾、短刷的原则，防止刷子带漆太多而流坠。
6 涂装后应加以临时围护隔离，防止踏踩，损伤涂层。
5.2.9安装表面造型板材
1 不锈钢造型是球体，球体造型也是工程质量的难点及控制重点所在，采用先上后下的安装方法，消除重量产生的变形，保证球体形状。在主骨架上根据球体位置、直径焊接球体内部骨架及龙骨，逐片安装并临时点焊不锈钢面板四角作为固定点，待上部半球调整校正成型，再满焊固定上部球体，并打磨焊缝。继续下部球体逐片安装并临时点焊不锈钢面板四角作为固定点，直至完毕下部球体满焊完毕并打磨成型。
2 铝塑板造型 ：在完毕造型龙骨安装基础上，从塔顶安装最高一圈铝塑板，并打密封胶，及顶部收口，然后逐圈往下施工铝塑板至最底层，打密封胶及底部收口。
5.2.10验收
施工完毕后，必须通过自检、自评，自评完毕后提交监理工程师进行分部工程验收。 
6.材料与设备
6.1使用的设备
序号
设备名称
规格、型号
用途
备注
1
高空吊篮
NJFRD
安装塔架

2
喷气机
CX-48
喷漆

3
普通车床
CDL6136/1000
加工

4
万能铣床
XQ6128C
加工

5
牛头刨床
P3-650
加工

6
摇臂钻床
Z3050/1600
加工

7
四柱液压机
YB32-100
加工

8
冲床
J23-80
加工

9
桥式单臂吊车
5T 16.5m
加工

10
数控切割机
HBST2023LCD
加工

11
自动轨道切割机
HUTONG-CG30
加工

12
仿形切割机
CG2-150
加工

13
气体保护焊机
NBC-350
焊接

14
叉车
CPCD35
安装、运送
卸车工具
15
交流弧焊机
BX1-400
焊接安装

16
葫芦吊
5T
安装塔架

17
液压板料折弯机
WC67Y-80T
加工

18
闸式剪板机
QC11-12*2500
加工

19
不锈钢焊机
AOSIDI
焊接安装

6.2采用的材料
具体采用的材料按照设计图纸规定采购合格产品。

7.质量控制
7.1主控项目
7.1.1塔架基础预埋件质量控制
1 根据图纸规定将做好塔架基础模板切割，保证支模，模板轴线位置允许偏差不大于5mm，底模表面标高允许偏差±5mm，截面尺寸允许偏差±10mm,表面平整度5mm。
2 模板接缝不漏浆，浇筑混凝土前木模板应浇水湿润，模板内不得有积水。
3 预埋件中心线位置允许偏差不大5mm，水平高差+3,0。
4 塔架基础钢筋骨架长度允许偏差±10mm，宽高允许偏差±5mm,保护层厚度允许偏差±5mm。
7.1.2焊接的质量控制：
1 焊丝的直径、表面均匀性、油污、锈蚀等质量，会直接影响焊缝质量，因此对质量要严格控制。施焊前焊工应复查钢结构的组装质量和焊缝区的解决情况如不符合规定，应修整合格后方能施焊。
7.1.3安装质量控制：
1 骨架安装应先校正偏差大的、后校正偏差小的，如两个方向偏差数相近，则先校正小面，后矫正大面。校正好一个方向后，固定两面的临时支撑，再校正另一个方向。在两个方向的垂直度都校正好后，复查平面位置，如偏差在5mm以内，则可焊牢。在阳光照射校正柱的垂直度，要考虑温差影响，由于温差影响，构件将向阴面弯曲，使构件顶有一个水平位移。水平位移的数值与温差、构件长度及厚度等有关。长度小于10m的可不考虑温差影响。细长可运用上午、阴天校正；或当天初校，次日晨复校，也可采用预留的办法来解决。起吊时吊机将绑扎好的构件缓缓吊起离地20cm后暂定，检查吊索牢固和吊车稳定，同时打开回转刹车，然后将构件下放到离安装面40-100 mm，对准基准线，指挥吊车下降，把构件拼接固定，待垂直度偏差控制在20mm以内方可使起重机脱钩，垂直度用经纬仪检查，如有偏差立即进行校正，在校正过程中随时观测底部和标高控制块扎之间是否脱空，以防校正过程中导致水平标高误差。
2 不锈钢面板接口前应将坡口表面及母材内、外壁的油、漆、垢锈等清理干净，直至发出金属光泽，清理范围为每侧各为10-15mm，对口间隙为2.5～3.5mm。 接口间隙要匀直，严禁强力对口，错口值应小于壁厚的10%，且不大于1mm。接口局部间隙过大时，应进行修整，严禁在间隙内添加塞物。 接口合格后，应根据接口长度不同点4-5点，点焊的材料应与正式施焊相同，点焊长度10-15mm，厚度3-4mm。 打底完毕后，应认真检查打底焊缝质量，确认合格后再进行氩弧焊盖面焊接。引弧、收弧必须在接口内进行，收弧要填满熔池，将电弧引向坡口熄弧。 点焊、氩弧焊、盖面焊，如产生缺陷，必须用电磨工具磨除后，再继续施焊，不得用反复熔化方法消除缺陷。应注意接头和收弧质量，注意接头熔合应良好，收弧时填满熔池。为保证焊缝严密性，盖面完毕应及时清理不锈钢焊缝表面熔渣、飞溅。表面必须保持光洁、平整。折边、切割加工必须准确、光滑、平整、美观。焊接点应细腻、平滑，经打磨后抛光解决。饰面与基层要坚持抓牢，不得有任何空鼓、疏松和不牢、不实之处。一切接头应为齐平的细缝隙接头，中部件和各部位的接头，强度应足以防止变形及内偏移，尽也许的以隐蔽式的固定装置配嵌及安装。粘贴不锈钢时需谨慎小心，不能用其它金属器具敲击。在运送和安装过程中注意成品保护。
3 铝塑板按施工图用铆钉或螺栓将铝合金板饰面逐块固定在型钢骨架上。板与板之间留缝10～15㎜，以便调整安装误差。金属板安装时，左右、上下的偏差不应大于1.5㎜。板缝用清洁剂将铝板及框表面清洁干净后,立即在铝板之间的缝隙中先安放密封条或防风雨胶条,再注入硅酮耐候密封胶等材料,注胶要饱满,不能有空隙或气泡。收口解决可运用金属板将墙板端部及龙骨部位封盖。清理板面清除板面护胶纸，把板面清理干净。铝塑板安装的允许偏差和检查方法应符合规定。
序号
项目
允许偏差（mm）
检查方法
1
立面垂直度
2
用2m垂直检测尺检查
2
表面平整度
3
用2m垂直检测尺检查
3
阴阳角方正
2
用直角检测尺检查
4
接缝直线度
1
拉5米线局限性5米拉通线，用钢尺检查
5
接缝高低差
1
用钢尺和塞尺检查
6
接缝宽度
1
用钢直尺检查
表7.1.3-1铝塑板安装的允许偏差和检查表
7.2一般项目
1 对钢构件的除锈质量按照设计规定的等级进行严格的验收；
2 检查涂装原材料的出厂质量证明书，防火涂料还要检查消防部门的认可证明；
涂装前彻底清除构件表面的泥土、油污等杂物；涂装施工应在无尘、干燥的环境中进行，且温度、湿度符合规范规定；涂刷遍数及涂层厚度要符合设计规定；对涂层损坏处要做细致解决，保证该处涂装质量；涂装后应加以临时围护隔离，防止踏踩，损伤涂层。
7.3注意的问题
1 装车运送应码放整齐、垫好、捆扎牢固，保证构件完好无损。
2 吊装作业应选择无风及温差小的环境进行。
7.4成品保护
1 保护好所有的构件接头，防止碰损变形无法对接安装。
2 临时固定支撑：为保证高空吊装准确，临时固定采用可调顶托做调整支撑，及时调整构件偏差。
8.安全措施
8.1施工人员进入工地，必须佩戴安全帽，扣好帽带，并服从工地现场的指挥。施工工地做到无酗酒、赌博、打架斗殴等违法行为。
8.2所有参与吊装作业的人员必须遵守本工种的安全操作规程，操作人员实行执证上岗制度，凡电焊、气焊、电工等特殊工种的操作工必须有焊工证，电工必须要有电工证。
8.3现场施焊必须严格执行用火证制度，无用火证不得动火；明火作业前必须清理作业点周边的可燃物及易燃物后方可施焊；现场施焊时必须配备灭火器、消防桶、接火盆等灭火器材，并派专人看火。
8.4严格执行建筑施工现场临时用电安全技术规范，有专项临电施工组织设计，强调突出线缆架设及线路保护，严格采用三级 配电二级保护的三相五线制“TN-S”供电系统，做到“一机一闸一漏电”，漏电保护装置必须灵敏可靠。电焊机一、二次线必须保证绝缘良好，双线到位，把线不准破损漏铜，严禁用钢筋、脚手架护栏当作回路。
8.5起吊设备必须事先进行安全检查，否则不得使用，在起吊设备时，重物跌落范围不得有工作人员进行作业。信号指挥在吊装过程中必须集中精力，使用对讲机指挥必须口齿清楚，将构件吨位提前告知司机。
8.6施工现场堆放的成品，材料要整齐，并有明码标记。经常保证有条理，干一层清一层，做到活完场地清。
8.7设专人负责材料，工具的保管，物料堆放严格按照《定置管理规定》执行，防止偷盗丢失。
8.8起吊时的安全措施：
1 起吊前，必须全面检查钢丝绳是否合格，高度与设备高度是否相适宜，确认无误后方可起吊。
2 起吊设备时，并派不少于2人一组的纯熟工配合操作。
3 设备捆绑必须牢固，重心合理。起吊前要进行试吊，待起吊钢丝绳逐渐张紧，使物件微离地面，检查物件是否平衡，各部是否有变化情况，试吊1～2次，确认可靠后方可正式起吊。绑扎构件的吊索须通过计算，所有起重工具，应定期进行检查，对损坏者作出鉴定，绑扎方法应对的牢固，以防吊装中吊索破断或从构件上滑脱，使起吊机失重而倾翻。
4 在起吊的构件离开地面后，再检查一次捆绑情况，并再一次进行紧固。
5 起吊过程中，吊件正下方严禁有人员，施工人员要躲开吊件下滑、倾斜、坠落有也许伤及人员的区域，工作中要有专人监护并时刻注意任何不利因素的发生，发现隐患，及时发出信号并撤离人员，待问题解决后，方可正常作业。
6 当风速达成15m/s（6级以上）时，吊装作业必须停止。

9.环境保护措施
9.1文明施工
1 天天下班前， 焊接把线、皮管、机头等收回工具房，盘放整齐。将未用完的焊丝、焊条、螺栓等归类保管好，废料及时归堆到安全的地方，随时保持现场的整洁安全。在施工现场设临时垃圾箱、临时厕所，保证现场的文明卫生，做到工完场清。
2 现场准备足够的消防器材及消防设施，保持消防道路畅通。
3 建立防火责任制，进入工地，不得抽烟，氧割设备除必须装有回火止回阀外，必须放在安全地带，且氧气和乙炔不得放在一起。
4 各种电器设施，均要有安全用电等标志。场地内的管线应严格按设计和安全规定架设，并严加管理，杜绝乱搭乱接。建立工地文明、卫生防水责任制，贯彻到人。
5 遵守操作规程，不得自行其事，电焊作业时要佩戴绝缘手套，电焊手套淋湿时，要更换电焊手套等。
6 做好施工现场的卫生管理工作，环境应经常保持卫生整洁，厕所要建在指定地点并有防蝇灭蛆、洗水槽、自动冲水等设施。生活垃圾要在指定地点倒放，生活废水通过指定的污水沟排放，不准随地大小便，不准乱扔脏物，保持现场的卫生和清洁，建立文明、卫生、防水责任制，责任贯彻到人。
7 积极协调好周边关系，减少因施工导致不便而产生的各种纠纷。
8 施工期间为夏季，应做好防暑降温工作，根据季节变化适当调整作息时间，尽量减少工人的加班，并定期对工人实行身体状况的检查。
9.2环保规定
1 所进各种材料必须符合环保规定，并有合格证和环保检测报告。
2 材料须设专门存放处，贴好明显标记，提醒其它非专业工种。
3 材料的废桶和包装袋及使用坏旧工具，规定有专业资质的回收公司进行回收，并做好出入记录，防止第三方污染。
4 施工过程要做好各项施工记录。
5 施工过程严格控制各道工序的现场作业对周边环境的负面影响，减少对环境的污染。
6 进出施工现场的材料运送车辆，布置必要的降尘措施。出工地，必须进行清洗。
7 采用相应措施以使施工噪声符合国家环保局颁发的《建筑施工场界噪声限值》(GB12523)规定。在可供选择的施工方案中尽也许选用噪音小的施工工艺和施工机械。
8 将噪音较大的机械设备布置在远离施工红线的位置，减少噪音对施工红线外的影响。对噪音较大的机械，在中午(12时至14时)及夜间((20时至次日7时)休息时间内停机，以免影响附近居民休息。
9 配备足够数量的洒水车以保证将汽车行走施工道路的粉尘(扬尘)控制在最低限度。
10 在可供选择的施工方案中尽量选用振动小的施工艺及施工机械。
11 加强对施工机械的维修保养，防止机械使用的油类渗漏进入地下水中或市政下水道。
12 施工人员集中居住点的生活污水、生活垃圾(特别是粪便)要集中解决防治污染水源，厕所需设化粪池。冲洗集料或具有沉淀物的操作用水，应采用过滤沉淀池解决或其他措施，使沉淀物不超过施工前河流、湖泊的随水排入的沉淀物量。
13 注意环境卫生，施工项目用地范围内的生活垃圾应倾倒至围墙内的指定堆放点，不得在围墙外堆放或随意倾倒，最后交环保部门集中解决。
14 建立环境保护管理小组，由项目经理主管，成员由专业骨干组成，做好平常环境管理，并建立环保管理资料。建立健全环境工作管理条例，施工组织设计中应有相应环保内容。
15 建立公众投诉电话，积极接受群众监督。

10.效益分析
10.1工程成本方面：使用成本更低。超高层吊装采用模块式安装与整体式安装技术相比较，采用小型起吊设备及计算机辅助预拼装，节约了大型起重设备，节约5个台班费，本工法具有明显的经济优势。
10.2施工工期方面：与其他的施工工序不发生任何的冲突和影响。施工时间更加随意，工序搭接更加灵活，便于统筹组织、合理安排施工，从而比原计划工期提前了10天。
10.3社会效益方面：采用计算机辅助预拼装，提高安装精度及安装效率，减少施工返工，保证质量为创优质工程打下良好基础。

11.工程应用实例
11.2居上广场
该工程集合商务酒店、高档写字楼及大型体验式商场为一体，裙楼部分6层，地下2层，地面主楼部分39层，总高度210.8米。
使用本工法，安装装饰塔，经检查，合格率为100%，符合设计规定与现行规范规定。该工程得到了建设单位、监理单位的表扬。
11.2居上V8城
该工程由A、B、C、D四座高低错落现代建筑构成，是一个集办公、居住、商业为一体的中央商务社区。其中A座为28层商务公寓楼，建筑高度达成100米， B、C座为18层和16层的商住楼。
使用本工法，安装装饰塔，经检查，合格率为100%，符合设计规定与现行规范规定。该工程得到了建设单位、监理单位的表扬。
11.3友谊大厦
项目地上26层，地下一层，该大厦负一层为地下停车场，一至三层为商场，四至二十五层为公寓。 
使用本工法，安装装饰塔，经检查，合格率为100%，符合设计规定与现行规范规定。该工程得到了建设单位、监理单位的表扬。