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超高層鋼結構安裝糾偏技術(shù)淺探

作者:楊德洪 劉耀清    
時(shí)間:2010-08-19 15:23:28 [收藏]

    關(guān)鍵詞:鋼結構 安裝 糾偏

    摘  要:針對目前一些超高層鋼結構施工過(guò)程中出現的鋼柱安裝偏差超出規范允許范圍,對后續鋼結構安裝造成極為不利的影 響。本文通過(guò)實(shí)例,綜合考慮高層安裝中的各種因素,提出了一次性糾偏和漸遞性糾偏兩種方案,并對兩種方案進(jìn)行比較,最后確定采用一次性糾偏,此方案在實(shí)際施工過(guò)程中取得非常好的效果。
    關(guān)鍵詞:超高層鋼結構安裝糾偏技術(shù)

    1、工程概況:
            某寫(xiě)字樓主體結構為鋼框架-支撐筒體系,共分核心筒、內筒(內有支撐體系)和外框架三部分,其中外框架總平面尺寸為51m×51m。結構高約200米 ,地下5層,地上40層,工程總用鋼量為3.6萬(wàn)噸。本工程核心筒有鋼柱4根,規格為箱形□900×900×90;內筒有鋼柱20根,規格為箱形□1300×900×60(4根角柱)、箱形□900×900×60;外筒有鋼柱32根規格為箱形□800×800×60;共計56根。

    2、工程安裝現狀與問(wèn)題:
            某施工單位主體結構施工到地上1.1米時(shí),對工程56根鋼柱進(jìn)行柱身進(jìn)行垂直度偏差復測,復測結果見(jiàn)圖1。發(fā)現鋼柱不同程度均有偏差,其中44根鋼柱的垂直度偏差超出《鋼結構工程施工質(zhì)量驗收規范(GB50205-2001)》允許范圍,最大偏差達到38mm,且部分鋼柱出現雙角度的扭偏。為使工程能在地面以上順利安裝,必須采取措施對鋼柱就行糾偏。
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    3、糾偏方案的選擇:
            針對本工程的鋼柱垂直度的偏差程度和安裝現況,經(jīng)過(guò)多輪的研討,基本上確定了漸遞性糾偏和一次性糾偏兩種方案。漸遞性糾偏方案是以鋼柱偏位的基礎,在規范允許的鋼柱偏差范圍內對每節鋼柱進(jìn)行逐節向上糾校,直到鋼柱完全找正到軸線(xiàn)位置;一次性糾偏是將+1.1m處的上節鋼柱一次性糾正到位,通過(guò)對上、下節鋼柱拼接處的節點(diǎn)進(jìn)行補強處理,達到糾偏的目的。通過(guò)認真分析,分別就兩種方案的制定了詳細的實(shí)施細則。
    3.1、漸遞性糾偏:
            以A6-AL軸鋼柱為例,鋼柱柱身+1.1m處向北偏15mm、向東偏19mm。因此,該柱的垂直度偏差須從2個(gè)軸線(xiàn)方向來(lái)調節。
            調整垂直度偏差前,首先調整好鋼柱的定位軸線(xiàn)。根據規范要求,鋼柱單節柱頂中心線(xiàn)對柱底中心線(xiàn)的相對水平位移差,分為x、y兩個(gè)方向,允許偏差值為不超過(guò)h/1000且小于10mm(h為單節柱長(cháng)度)。
            該處鋼柱+1.1m以上對各段鋼柱進(jìn)行分段后,第一節鋼柱柱高4.9m,第二節柱高5m,第三節以上每節柱均為9.2米。該鋼柱在A(yíng)6-AL軸向東偏移19mm,向北偏移15mm。因此確定在+1.1米以上該鋼鋼柱分4次調整。+1.1米以上第一節柱在安裝時(shí)向西調整4mm,向南調整4mm;第二節柱在安裝時(shí)向西調整5mm,向南調整5mm;第三節柱在安裝時(shí)向西調整7mm,向南調整6mm;.第四節柱在安裝時(shí)向西調整4mm。
            為使糾偏能正確進(jìn)行,還須注意以下事項:①、鋼柱制作時(shí),預先在柱底的四個(gè)側面,用鋼沖標識出鋼柱的中心線(xiàn);②、上一節鋼柱的定位軸線(xiàn)不允許使用下一節鋼柱的定位軸線(xiàn),應從控制網(wǎng)軸線(xiàn)引至高空,保證每節鋼柱的安裝標準,避免過(guò)大的誤差積累;③、校正時(shí)采用徑向放置的兩臺經(jīng)緯儀對鋼柱觀(guān)測,見(jiàn)圖2;④、校正過(guò)程中,在鋼柱偏斜側,利用千斤頂進(jìn)行軸心的調校,待鋼柱調到預控值后擰緊臨時(shí)連接耳板的高強螺栓(臨時(shí)連接耳板的螺栓孔應比螺栓直徑大4mm,利用螺栓孔擴大調節鋼柱制作誤差的-1~+5mm的誤差),調校見(jiàn)示意圖3;⑤、根據每節鋼柱的糾偏控制值,鋼梁的長(cháng)度在制作時(shí)相應進(jìn)行補償或縮減;⑥、安裝鋼梁時(shí)先安裝上層梁,再安裝中、下層梁。
    3.2、一次性糾偏:
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            該糾偏方法采用鋼板補強和焊縫過(guò)渡相結和的方法,即:+1.1米以上的鋼柱以控制網(wǎng)軸線(xiàn)定位一次性安裝到位,安裝后對其與+1.1米以下的鋼柱的端頭形成的錯口先進(jìn)行焊接,檢驗合格后,然后用補強鋼板或焊縫進(jìn)行過(guò)渡,使其形成較好的受力傳遞。因此對錯口值>8mm的,采用鋼板進(jìn)行補強,對錯口值≤8mm,采用焊縫過(guò)渡法使其形成平緩過(guò)渡。具體實(shí)施如下:
            鋼板補強法:針對不同的偏差程度,采用不同的鋼板厚度。①、15mm<錯口值>8mm的,采用20mm(Q345C)鋼板;②、25mm≤錯口值≥15mm的,采用30mm的板(Q345C)鋼板;③、錯口值>25mm的,采用40mm(Q345GJ-C)鋼板。補強節點(diǎn)見(jiàn)圖4。補強鋼板噴砂處理達到Sa 2.5級,鋼板需平整,其兩側坡口采用機械加工。焊接時(shí)應對鋼柱和補強板預熱至100℃~200℃,二氧化碳氣體保護焊施焊,其左右兩側焊縫采用雙人對稱(chēng)焊接,每焊一道焊縫便及時(shí)清理焊渣、飛濺等殘留物,并注意每道層間焊縫的溫度不得高于預熱溫度。由于補強鋼板施焊后焊縫較多,易積聚應力。因此在焊接的同時(shí),用圓頭手錘在鋼柱側邊、補強鋼板中間進(jìn)行敲動(dòng),以使應力緩慢釋放。

            焊縫過(guò)渡法:對上下鋼柱偏差值≤8mm、上下鋼柱扭偏時(shí)每側偏差≤8mm時(shí),對其錯臺采用焊縫進(jìn)行平緩過(guò)渡,并使余高均勻。由于焊縫過(guò)渡時(shí),焊縫高度小,焊縫表面成型要求高,因此采用二氧化碳氣體保護焊,焊絲直徑為1.2mm、低線(xiàn)能量施焊。焊縫過(guò)渡法施工示意見(jiàn)圖5。

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    3.3、糾偏方案的比較和選擇:見(jiàn)表1。

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            經(jīng)過(guò)對兩種方案從技術(shù)要求、質(zhì)量保證、進(jìn)度要求及經(jīng)濟效益上綜合比較,確定采用“一次性糾偏”方案進(jìn)行實(shí)施。
    4、結束語(yǔ):
            目前,隨著(zhù)高層鋼結構建筑日促增多,鋼結構安裝過(guò)程中鋼柱的垂直偏差,受各種因素影響不宜控制,因此施工時(shí)發(fā)現鋼柱垂直度偏差超出《鋼結構工程施工質(zhì)量驗收規范(GB50205-2001)》允許范圍后,必須在施工的同時(shí)采取措施進(jìn)行糾偏,但糾偏的方案選擇至關(guān)重要,其主要取決于設計師、工程師對結構受力、工程現狀的認識和判斷。
            本工程糾偏范圍、鋼柱偏差、糾偏難度都非常大。經(jīng)過(guò)美國馬丁設計事務(wù)所對補強方法計算、及多輪專(zhuān)家會(huì )議進(jìn)行商討確定,本著(zhù)科學(xué)性和謹慎性原則,對“一次性糾偏”和“漸遞性糾偏”兩種方案進(jìn)行比較,最后專(zhuān)家一致同意采用了“一次性糾偏”方案,此方案可使結構受力傳遞得到有效的補償,避免了“漸遞性糾偏”過(guò)程中可能發(fā)生的糾偏更偏的現象,較為穩妥的解決了高層結構鋼柱的糾偏技術(shù)難題,從施工質(zhì)量和進(jìn)度得到很好的保障,同時(shí)取得良好的效果。
            我們撰寫(xiě)此論文,就是希望能夠和同行們關(guān)于高層鋼結構安裝過(guò)程的垂直偏差糾正方法進(jìn)行探討、共享這種經(jīng)驗,同時(shí)并懇請得到同行的幫助與指正。
    參考文獻:
    1、鋼結構工程施工質(zhì)量驗收規范GB  50205-2001
    2、高層民用建筑鋼結構技術(shù)規程JGJ  99-98
    3、建筑鋼結構焊接技術(shù)規程JGJ 81-2002  J 218-2002
    4、鋼結構設計規范GB  50017-2003
    5、糾偏方案專(zhuān)家評審意見(jiàn)2007-5
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