高层建筑钢结构加工研究

1工程简介

某超高层建筑的总施工面积为270967m2，项目总占地面积为35332m2，项目中有一栋40层的写字楼，写字楼的结构为钢框架支撑结构系统，写字楼中间6层裙房按照钢框架的结构进行设计，剩下的裙房按照混凝土框架结构进行施工。裙房的钢结构施工只有钢框架部分的施工，使用钢结构柱加支撑结构的方法进行核心筒的施工。

2钢结构的加工

本项目中使用到的钢结构为箱型结构、T型结构和H型结构，工程的施工量非常大，焊接作业多。在箱型结构中的隔板数量较少，在焊接过程中，很容易出现变形和扭曲的情况。为了防止出现焊接变形的情况，提高焊接的质量，需要使用更加科学的焊接施工技术。确保焊接构件的准确度，避免厚板产生层状撕裂的情况。

2.1H型钢构件的制作

1）矫正钢板。在加工钢板前，首先在钢板矫正机上对钢板进行矫正，通过对钢板进行矫正，可以将钢板的轧制应力消除，并且还可以提升钢板的紧密性。

2）钢板放样和焊接。对H型钢构件进行放样时，需要按照零件进行加工，并将收缩剩余量预防出来。翼缘和腹板的焊缝要保持在200mm以上。H型钢使用NC直条切割机进行下料，并使用直条式的方法进行焊接。制作坡口时，使用自动切割的方式进行制作，并打磨好切好的边缘。组立H型钢主要是通过自动机来实现的，焊接的钢梁截面积为H800mm×405mm×11mm×27mm，组建好以后将其焊接牢固。焊接过程中，使用二氧化碳气体保护焊进行打底，焊接顺序如图1所示。焊接要求焊接对称，从中部向两侧进行焊接。

3）矫正变形位置。焊接完成后，要求使用矫正机矫正变形位置，每一次的矫正平面量在3mm以内。

4）检测和除锈涂装。所有的工作都完成后，检测钢梁的宽度、长度和截面高度。达到规定要求后，进行除锈并涂抹油漆，要求油漆喷涂均匀，不存在明显的流挂情况。

2.2T型钢的加工

T型钢加工是在矫正好钢板以及钢板的放样和焊接工作后再进行组立。进行组立前，要求作业人员对图纸有深入的了解，检查钢板的规格和型号是否与设计一致。检查无误后，在自动组立机上对T型钢进行组立，为保证组立的精确度，要求每间隔3m布置一道临时支撑。

2.3箱型构件的加工

箱型构件主要由2块腹板和2块盖板构成，为了达到强度要求，使用全熔透焊的坡口设计4个角的焊缝，在箱型梁中布置加劲板和横隔板，然后使用熔化嘴电渣焊接盖板和横隔板，再使用二氧化碳保焊熔透焊的方式对剩余的三面进行焊接。本工程使用的箱型构件的形式为直条式，因此使用多头直条切割机进行下料。完成切割后打磨好钢板的边缘，并将毛刺、隔渣等物质去除。达不到规定要求的隔痕要进一步进行打磨和填补。

1）焊接肋板。首先将肋板在H型钢上进行组立，要求各个组装点的固焊缝在40mm以上，各个焊缝之间的距离保持在510~590mm之间，如果需要拼接钢板，每一节柱子最多只能拼接一次，要求焊缝等级为Ⅰ级。

2）组装内隔板。在专用的胎架上组装衬板和内隔板。为了可以对灌浆孔和电渣孔的位置进行统一，要求统一对统一规格的内隔板进行下料，并且将内隔板的距离位置在下翼缘上标注出来。

3）腹板的安装。制作好腹板后，将其吊到组装的台架上，然后使其和下翼板对齐，然后将腹板紧贴在翼缘和隔板上，完成后进行定位。组装好肋板后将翼板盖上。要求箱梁垂直度的误差在5.0mm以内，柱高误差的最大值在3mm以内，截面对角线的误差最大值在3mm以内。

3钢结构的安装施工

3.1预埋件的安装施工

本工程预埋件是由钢板、预埋螺栓和矩形短柱构成的一种长方形结构，总质量为10.8t，总长度为6.9m，最大埋件截面积为1200mm×1200mm×50mm。由于一些埋件的质量很大，需要使用塔吊来进行施工。在安装过程中需要做好以下几方面的控制。

1）由于钢柱基础地脚螺栓的施工精确度，对钢柱的施工进度和施工质量均有比较大的影响。因此，在吊装钢柱前，要检验预埋锚栓伸出的长度、锚栓的标准高度以及锚栓的轴线。

2）及时矫正出现变形和弯曲情况的地脚螺栓，然后清理干净螺纹。修复被破坏的螺牙，并做好保护工作。

3）在接近地脚螺栓柱底板加劲肋的下方布置标高塾块，并使用焊接的方式进行固定。

4）使用热块组叠的方式来调整标高。先在钢柱的底部使用4组垫块进行铺底，这时钢柱的标高已经基本调整好，待钢柱安装到位后再根据实际情况进行调整。检测达标后，再对其他的热块进行安装。

5）为了防止混凝土流动过程中锚栓的位置出现变化，本工程使用分层浇筑的方法来进行混凝土浇筑，并安排作业人员在现场根据实际施工情况进行测量、调整。禁止振捣过程中，将振捣器卡在钢筋上。

3.2安装钢柱

钢柱安装的重点是控制每一节柱子的标高、垂直度等。在吊起第一节钢柱后，在地脚螺栓和柱脚之间的距离为32~38cm时将柱角扶正，使螺栓可以和柱角的安装孔对准。落位后，检测垂直度偏差，当误差在20mm以内时，将螺栓拧紧。螺母的精确度可以利用板下的地脚螺栓进行调整，如图2所示。使用经纬仪检测钢柱的垂直情况，如果有误差立即使用千斤顶调整。

校正标高时，先使用千斤顶把底座向上抬起一点距离，根据实际情况调整垫板的厚度，然后将地脚螺栓拧紧。核对正确后再用细石混凝土浇筑的柱脚底板下进行固定。然后使用定位钢板根据地脚螺栓所在的方位来确定钢柱的定位轴线。安装第二节柱子所使用的方法和第一节的方法是一样的。使用调节丝杠从连接耳板对上下柱进行连接。

同时，还要使用调节丝杠调整钢柱的垂直度和钢柱的高度以及两节钢柱之间的焊缝大小，保证楼层标高的准确性。钢柱出厂前厂家会在钢柱的上端和下端将轴线标记出来，对接钢柱时，使用经纬仪调节钢柱的基准点和轴线的标记点至同轴，然后将上节钢柱固定。注意凡是安装好的钢柱，都需要对轴线标记再次进行设定，将其看做钢柱的基准点。钢柱矫正并焊接后，去除耳板。

3.3安装钢梁

由于本项目中需要安装的钢梁数量非常多，则需随钢柱一起进行安装。临近钢柱安装好以后，将钢梁和钢柱连接到一起进而使其构成一个稳定性良好的结构。当天安装的钢梁和钢柱都要连接到一起，如果因特殊原因没有及时连接，要使用缆风绳来对其进行临时固定。安装钢梁时，按照下层优先的原则，先将主梁安装好，然后再将次梁安装好。焊接平台使用型钢结构进行焊接，并在平台的四周布置防护栏杆，并设置密网来保证施工安全。

吊装钢梁前，首先对钢梁的型号进行检查，并对钢梁表面的污渍进行清理。为了保证构件吊装过程中不会产生形变以及吊装过程中钢梁的稳定性，要求吊索的角度在45°以上，使用橡胶皮保护构件的吊点处，钢梁在调到水平安装位置后，使用梁两侧的缆绳来对钢梁进行调整，使其可以和安装轴线对准。钢梁就位后，要注意检查连接板靠向一级梁的方向，在梁的两端临时安装2颗以上的螺栓进行固定，以免钢梁自然下垂出现错孔。次梁和主梁要处于相同的水平度，并将冲头和正梁连接板的孔眼对准，然后将高强螺栓放入。为了提高安装的精确度，可以更加方便地对机构进行校正，当楼层的结构层比较多时，要先将顶层梁固定好，然后再将下层梁固定好，最后将中间梁固定好，在框架结构中所有钢柱和钢梁都安装完成后，校正并测量安装的准确度。

4结论

在钢结构施工过程中，要根据工程的实际情况，选择合理地施工方式，整个设计施工要具有针对性。为了提高加工构件的强度，要科学地选取焊接参数，本工程施工完成后，对各个焊接构件进行了抽查，合格率为100%。所采用的吊装方案也均达到施工要求，保证了工程施工进度与质量，取得了良好的施工效果。

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