摘 要:針對(duì)目前一些超高層鋼結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中出現(xiàn)的鋼柱安裝偏差超出規(guī)范允許范圍,對(duì)后續(xù)鋼結(jié)構(gòu)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(duì)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(jié)構(gòu)安裝糾偏技術(shù)
1、工程概況:
某寫(xiě)字樓主體結(jié)構(gòu)為鋼框架-支撐筒體系,共分核心筒、內(nèi)筒(內(nèi)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(jié)構(gòu)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(guī)格為箱形□900×900×90;內(nèi)筒有鋼柱20根,規(guī)格為箱形□1300×900×60(4根角柱)、箱形□900×900×60;外筒有鋼柱32根規(guī)格為箱形□800×800×60;共計(jì)56根。
2、工程安裝現(xiàn)狀與問(wèn)題:
某施工單位主體結(jié)構(gòu)施工到地上1.1米時(shí),對(duì)工程56根鋼柱進(jìn)行柱身進(jìn)行垂直度偏差復(fù)測(cè),復(fù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖1。發(fā)現(xiàn)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(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范(GB50205-2001)》允許范圍,最大偏差達(dá)到38mm,且部分鋼柱出現(xiàn)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(duì)鋼柱就行糾偏。
3、糾偏方案的選擇:
針對(duì)本工程的鋼柱垂直度的偏差程度和安裝現(xiàn)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(chǔ),在規(guī)范允許的鋼柱偏差范圍內(nèi)對(duì)每節(jié)鋼柱進(jìn)行逐節(jié)向上糾校,直到鋼柱完全找正到軸線位置;一次性糾偏是將+1.1m處的上節(jié)鋼柱一次性糾正到位,通過(guò)對(duì)上、下節(jié)鋼柱拼接處的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理,達(dá)到糾偏的目的。通過(guò)認(rèn)真分析,分別就兩種方案的制定了詳細(xì)的實(shí)施細(xì)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)軸線方向來(lái)調(diào)節(jié)。
調(diào)整垂直度偏差前,首先調(diào)整好鋼柱的定位軸線。根據(jù)規(guī)范要求,鋼柱單節(jié)柱頂中心線對(duì)柱底中心線的相對(duì)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(jié)柱長(zhǎng)度)。
該處鋼柱+1.1m以上對(duì)各段鋼柱進(jìn)行分段后,第一節(jié)鋼柱柱高4.9m,第二節(jié)柱高5m,第三節(jié)以上每節(jié)柱均為9.2米。該鋼柱在A6-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(diào)整。+1.1米以上第一節(jié)柱在安裝時(shí)向西調(diào)整4mm,向南調(diào)整4mm;第二節(jié)柱在安裝時(shí)向西調(diào)整5mm,向南調(diào)整5mm;第三節(jié)柱在安裝時(shí)向西調(diào)整7mm,向南調(diào)整6mm;.第四節(jié)柱在安裝時(shí)向西調(diào)整4mm。
為使糾偏能正確進(jìn)行,還須注意以下事項(xiàng):①、鋼柱制作時(shí),預(yù)先在柱底的四個(gè)側(cè)面,用鋼沖標(biāo)識(shí)出鋼柱的中心線;②、上一節(jié)鋼柱的定位軸線不允許使用下一節(jié)鋼柱的定位軸線,應(yīng)從控制網(wǎng)軸線引至高空,保證每節(jié)鋼柱的安裝標(biāo)準(zhǔn),避免過(guò)大的誤差積累;③、校正時(shí)采用徑向放置的兩臺(tái)經(jīng)緯儀對(duì)鋼柱觀測(cè),見(jiàn)圖2;④、校正過(guò)程中,在鋼柱偏斜側(cè),利用千斤頂進(jìn)行軸心的調(diào)校,待鋼柱調(diào)到預(yù)控值后擰緊臨時(shí)連接耳板的高強(qiáng)螺栓(臨時(shí)連接耳板的螺栓孔應(yīng)比螺栓直徑大4mm,利用螺栓孔擴(kuò)大調(diào)節(jié)鋼柱制作誤差的-1~+5mm的誤差),調(diào)校見(jiàn)示意圖3;⑤、根據(jù)每節(jié)鋼柱的糾偏控制值,鋼梁的長(zhǎng)度在制作時(shí)相應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)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:
該糾偏方法采用鋼板補(bǔ)強(qiáng)和焊縫過(guò)渡相結(jié)和的方法,即:+1.1米以上的鋼柱以控制網(wǎng)軸線定位一次性安裝到位,安裝后對(duì)其與+1.1米以下的鋼柱的端頭形成的錯(cuò)口先進(jìn)行焊接,檢驗(yàn)合格后,然后用補(bǔ)強(qiáng)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(duì)錯(cuò)口值>8mm的,采用鋼板進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng),對(duì)錯(cuò)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(bǔ)強(qiáng)法:針對(duì)不同的偏差程度,采用不同的鋼板厚度。①、15mm<錯(cuò)口值>8mm的,采用20mm(Q345C)鋼板;②、25mm≤錯(cuò)口值≥15mm的,采用30mm的板(Q345C)鋼板;③、錯(cuò)口值>25mm的,采用40mm(Q345GJ-C)鋼板。補(bǔ)強(qiáng)節(jié)點(diǎn)見(jiàn)圖4。補(bǔ)強(qiáng)鋼板噴砂處理達(dá)到Sa 2.5級(jí),鋼板需平整,其兩側(cè)坡口采用機(jī)械加工。焊接時(shí)應(yīng)對(duì)鋼柱和補(bǔ)強(qiáng)板預(yù)熱至100℃~200℃,二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊施焊,其左右兩側(cè)焊縫采用雙人對(duì)稱焊接,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(yù)熱溫度。由于補(bǔ)強(qiáng)鋼板施焊后焊縫較多,易積聚應(yīng)力。因此在焊接的同時(shí),用圓頭手錘在鋼柱側(cè)邊、補(bǔ)強(qiáng)鋼板中間進(jìn)行敲動(dòng),以使應(yīng)力緩慢釋放。
焊縫過(guò)渡法:對(duì)上下鋼柱偏差值≤8mm、上下鋼柱扭偏時(shí)每側(cè)偏差≤8mm時(shí),對(duì)其錯(cuò)臺(tái)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?xì)怏w保護(hù)焊,焊絲直徑為1.2mm、低線能量施焊。焊縫過(guò)渡法施工示意見(jiàn)圖5。
3.3、糾偏方案的比較和選擇:見(jiàn)表1。
經(jīng)過(guò)對(duì)兩種方案從技術(shù)要求、質(zhì)量保證、進(jìn)度要求及經(jīng)濟(jì)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(jié)束語(yǔ):
目前,隨著高層鋼結(jié)構(gòu)建筑日促增多,鋼結(jié)構(gòu)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(xiàn)鋼柱垂直度偏差超出《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)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(shè)計(jì)師、工程師對(duì)結(jié)構(gòu)受力、工程現(xiàn)狀的認(rèn)識(shí)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(guó)馬丁設(shè)計(jì)事務(wù)所對(duì)補(bǔ)強(qiáng)方法計(jì)算、及多輪專家會(huì)議進(jìn)行商討確定,本著科學(xué)性和謹(jǐn)慎性原則,對(duì)“一次性糾偏”和“漸遞性糾偏”兩種方案進(jìn)行比較,最后專家一致同意采用了“一次性糾偏”方案,此方案可使結(jié)構(gòu)受力傳遞得到有效的補(bǔ)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(xiàn)象,較為穩(wěn)妥的解決了高層結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(yàn),同時(shí)并懇請(qǐng)得到同行的幫助與指正。
參考文獻(xiàn):
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2、高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ 99-98
3、建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程JGJ 81-2002 J 218-2002
4、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50017-2003
5、糾偏方案專家評(píng)審意見(jiàn)2007-5
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