高层钢结构施工管理技术.pdf

王禄鹏，等高层钢结构施工管理技术 高层钢结构施工管理技术 王禄鹏李晋民王长宁朱斌 南京地铁房地产开发有限责任公司南京2 1 0 0 1 8 南京市地下铁道工程建设指挥部南京2 1 0 0 1 8 摘要 在高层钢结构的施工过程中，由于施工条件的制约，对工期、质量的保证带来相当大的困难，如何提高工 作质量和工作效率是高层钢结构施工中一个现实而急迫的问题。以南京地铁大厦为例，详细介绍高层钢结构工程 施工过程中的相关管理重点和难点，并提出了解决问题的思路和方法。 关键词高层建筑吊装焊接质量控制 T H EC o N S T R U C T I o NM A N A G E M E N TT E C H N I Q U Eo FH I G H - R I S ES T E E LB U I L D I N G W a n gL u p e n g L iJ i n m i n W a n gC h a n g n l n g N a n j i n gM e t r oR e a IE s t a t eD e v e l o p m e n tC 0 ．，L t dN a n j i n g2 1 0 0 1 8 Z h uB i n N a n j i n gM e t mP r o j e c tC o n s t r u c t i o nH e a d q u a r t e r sN a n j i n g2 1 0 0 1 8 A B S T R A C TD u r i n gt h ep r o c e S so fc o n s t r u c t i o no fat a l ls t e e lb u i l d i n g ，i ti sv e r yd i f f i c u l tt og u a r a n t e ei t st i m e1 i m i ta n d q u a l i t yd u et ot h er e s t r a i n to fc o n s t r u c t i o nc o n d i t i o n s ．H o wt or a i s ew o r k i n gq u a l i t ya n de f f i c i e n c yi sa nu r g e n tm a t t e ro f t h ec o n s t r u c t i o no fh i g h r i s es t e e lb u i l d i n g S ．T h er e l e v a n tm a n a g e m e n te m p h a s i sa n dd i f f i c u l t yi nt h ep r o c e S so ft h e c o n s t r u c t i o no ft a Us t e e lb u i l d i n g sa r ei n t r o d u c e di nd e t a i lb yt a k i n gN a l l j i n gM e t r oM a n s i o nf o re x a m p l e ．T h et h i n k i n ga n d m e t h o d sf o rs 0 1 v i n gt h e s ep r o b l e m sa r ea l s op u tf o r w a r d ． K E Y ⅥD R D S h i g h 一 s eb u i l d i n g sl i f t i n gw e l d i n gq u a l i t yc o n t r o l 在高层钢结构工程的施工过程中，一般需要经需要攻克的难题。 历构件制造、构件验收、吊装、测量校正、结构焊接、 压型钢板铺设、栓钉熔焊、楼板混凝土浇筑等程序， 在这一系列过程中存在着各种各样的矛盾，施工的 过程就是一个不断解决矛盾的过程。如果对过程控 制不当，不仅会延误工期，而且会对工程质量带来不 利影响。 1 工程概况 南京地铁大厦位于南京市珠江路与中山路交汇 处，是南京地铁运行的指挥控制中心。南京地铁大 厦工程基地面积47 8 3m 2 ，南北长约7 5m ，东西宽 约6 3m 。该工程是一座高层全钢结构建筑，总建筑 面积为4 02 2 0m 2 图1 。建筑高9 9 ．8m ，地上2 6 层，地下3 层。大厦通过地下室与南京地铁珠江路 车站相通。 南京地铁大厦设计上采用了在国内很少使用的 全钢框架一支撑结构体系，其受力状况明确，可以很 好地抵御地震荷载的作用，抗震性能较好。但该体 系在施工中难度很大，主要难点在于构件的定位精 度和构件之间的相互联系较难控制，斜向支撑安装 困难，尤其是在控制结构整体安装精度方面是一个 图1 建成后的南京地铁大厦 2 施工管理技术 高层钢结构施工过程的管理主要可以分为钢结 构构件制造、构件进场的检验和吊装前的准备、构件 安装及精度控制、焊接及其质量控制、施工工期及质 量控制、安全文明施工等六个方面。 2 ．1 钢结构构件制造 钢结构制造中一般都要经过材料采购、深化设 第一作者王禄鹏男1 9 6 8 年1 2 月出生高级工程师 收稿日期2 0 0 4 1 0 2 0 S t e e lC o n s t r u c t i o n ．2 0 0 5 1 ，V 0 1 ．2 0 ，N o ．7 7 4 9 施工技术 计、工艺编制及工艺试验、加工制造、成品交验等过 程，在此过程中首先面临的就是原材料的采购问题， 在采购原材料前，必须明确材料的技术要求，除按照 设计和相关规范要求进行操作外，采购时还应该对 有Z 向性能要求的板材予以特别关注，充分满足相 关技术要求，避免由于材料原因对工程造成影响。 施工前的工艺试验需要结合制造工艺及规范要 求进行，焊接工艺评定试验应涵盖施工中所有的接 头形式和要求，对规范要求的形式可根据施工实际 情况灵活采用。同时，对于有经验的承包商，可以借 鉴原有的焊接工艺评定试验资料。 在箱形钢柱制造时应该制定切实可行的工艺措 施，以保证施工过程的顺利进行和制造质量符合要 求，特别值得注意的是对于钢柱的坡口加工、整体组 装和焊接。在南京地铁大厦钢结构的加工过程中， 由于开始时对带牛腿的钢柱外形尺寸控制经验不 足，造成了生产过程费工费时，而且效果不理想。通 过采用胎架组装、整体焊接等一系列质量控制措施， 不仅提高了加工效率，而且充分保证了制造质量。 对于板厚较大的钢柱应该采用防止层状撕裂的 焊接构造形式，同时在焊接过程中应该注意焊接预 热和焊后保温，满足焊缝后热处理的要求，把对焊缝 不利的影响降低到最小程度。 2 ．2 构件进场的检验和吊装前的准备 现场施工场地狭小、施工条件差是目前高层钢 结构工程施工中普遍存在的问题，对高层钢结构工 程而言，在相对紧张的工期内，要完成大量的施工工 作，因此，各方面组织得当是十分重要的。首先对构 件堆放场地的要求十分严格，这个问题如果处理不 好必将对吊装及整个工程施工造成严重影响。 在南京地铁大厦施工初期，由于构件较多，为避 免由于构件进场顺序的混乱给施工过程带来不利影 响，首先制定了周密的构件进场计划，进场的构件按 照吊装的顺序自上而下进行堆放，为吊装创造了良 好的外部条件。 做好构件的验收工作是高层钢结构工程施工中 的重要一环。由于高层钢结构的安装特点，构件一 旦起吊到高空，再对其存在的问题进行处理将十分 困难，而只能将其重新吊下进行处理，不但影响工程 进度，而且也存在不安全因素。在构件的制作及运 输过程中难免会出现各种各样的问题，这些问题必 须在地面加以消除，因此就要求必须做好构件吊装 前的检查验收和预处理工作，确保参加吊装的构件 是合格的构件。 2 ．3 构件安装及精度控制 2 ．3 ．1 塔吊的选择、布置与装拆 塔吊是高层钢结构工程施工的核心设备，其选 择与布置要根据建筑物的布局、现场条件及钢结构 的重量等因素综合考虑，并保证装拆的安全、方便、 可靠。 根据南京地铁大厦的地理位置、结构形状及构 件特点，选择了K 5 0 ／5 0 大型内爬式塔吊，并将其布 置在裙楼与主楼交界的⑩～⑥轴和④～⑤轴之间， 不仅满足了所有构件的垂直运输，而且为大量后续 楼宇设备的安装创造了条件。 大型内爬塔吊的爬升和拆除是一项技术复杂、 施工难度大的工作，在塔吊爬升时我们采用了封吊 顶升的方法，在顶升时通过合理组织，创造了1 d 顶 升2 节的速度。在塔吊的拆除阶段，采用了“以大化 小、化整为零”的方法，并辅以汽车吊进行监护，较好 地解决了在国内视为难题的大型内爬塔吊的拆除难 题，为国内同类工程运用内爬式塔吊提供了范例。 2 ．3 ．2吊装 吊装是高层钢结构工程施工的关键工序，吊装 速度的高低和质量的好坏对整个工程起着举足轻重 的作用。在南京地铁大厦主体结构施工中，通过采 取先吊装“核心筒”构件和“三梁一吊”技术，即在“核 心筒”的钢柱、钢梁安装就位并调整后，再吊装其余 构件的方法，不仅为后续吊装工作提供定位基准，而 且保证了施工的安全、高效，解决了工期紧与工程量 大的矛盾，创造了每2 ．5 d 一层的安装记录。 对于大量斜支撑构件的安装，在施工中采用了 “预拼整体吊装”及手动葫芦辅助定位技术，较好地 解决了斜向构件的安装，保证了施工的正常高效进 行。 2 ．3 ．3 测量控制及校正 在高层钢结构施工中，垂直度、轴线和标高的偏 差是衡量安装质量的重要指标，测量作为工程质量 的控制手段，必须为施工检查提供依据。 从钢结构施工流程可以看出，各工序间既相互 联系又相互制约，选择何种测量控制方法直接影响 到工程的进度与测量。在南京地铁大厦钢结构施工 初期，施工单位根据类似工程的安装经验，详细制定 了安装测量控制方案，采取“单柱校正”与“整体调 整”相结合的方法，即在安装后立即进行单柱的测量 校正，结合前一节柱的测量数据，对安装钢柱进行垂 直度、轴线偏移和标高的调整，然后再安装与此柱相 连的其他构件，待整体安装完成后，进行系统测量并 5 0 钢结构 2 0 0 5 年第1 期第2 0 卷总第7 7 期 王禄鹏，等高层钢结构施工管理技术 校正个别超差项 点 。由于措施得力，不仅大大减 轻了校正难度，提高了测量、矫正效率，而且实现了 施工中各工序间的良性循环。经过系统监测，结构 安装的总体标高最大偏差仅为7m m ，轴线偏差最 大6m m ，整体垂直度偏差8m m ，以上项 点 的检测 数值均远小于规范规定的偏差值，保证了质量。 为了确保测量质量，在南京地铁大厦的施工测 量中，引入了第三方测量单位，对结构安装进行全过 程的跟踪测量，一方面可以验正施工单位的测量结 果，另一方面可以通过专业测量单位的介入对结构 的整体测量形成一套系统、详实的测量记录。 2 ．4 焊接及其质量控制 高层钢结构具有工期紧、结构复杂、工程量大、 质量要求高的特点，而焊接作为钢结构施工的重要 工序，其工序的选择与施焊水平的高低对工程的安 全、优质、高效完成具有重大影响。 南京地铁大厦因考虑结构抗震需要，在设计中 采用了大量的斜向支撑。因此造成了大量的结构焊 缝处于立焊、斜立焊位置，给焊接带来相当大的难 度，在总计9 万余m 焊缝中，立焊、斜立焊约有1 万 m ，共5 6 0 组接头，占整个焊接工程量的1 ／9 。对于 此类处于外部、斜向的焊缝，在施工中首先针对其特 殊的位置进行了多次工艺试验，选取最适合的工艺 参数，同时选调技术水平高超的焊工进行操作，并采 取特殊安全施工防护措施，确保焊接的一次检验合 格率，避免返工。通过以上措施，解决了紧迫的工期 和繁重的焊接量之间的矛盾，使工程得以顺利推进。 对于钢柱之间的对接焊缝和梁、柱之间的焊缝 等常规焊缝，施工中主要采取了提高焊接质量和防 止焊接变形的工艺措施，例如采用焊前预热、焊后保 温、对称施焊、层温控制等，使焊接质量得到了保证， 减少了返工，从而也使工期大大提前，取得了良好的 社会效益和经济效益。经第三方检测单位对所有焊 缝1 0 0 ％探伤检测，1 0 0 ％合格，取得了很好的技术 效益。 2 ．5 施工工期及质量控制 高层钢结构建筑的显著特点是质量要求高、施 工工期紧。质量和工期的保证依赖于科学的管理、 严格的施工组织和新技术、新工艺、新设备的应用。 南京地铁大厦主体钢结构构件共53 9 1 件，质 量54 5 0t ，压型钢板4 万m 2 ，熔焊栓钉6 万套，焊缝 总计9 万余m 。面对如此之大的工程量和相对紧迫 的施工工期，建设、监理、施工单位共同协作，建立了 一套科学合理的组织管理体系。首先在工程管理上 实行以项目经理为中心的项目负责制，健全项目管 理班子，同时，加强对施工人员的有效管理，采用行 政手段、经济手段等一切能够调动参建人员积极性 的措施，从人力资源方面保证项目的顺利进行。在 管理形式上，坚持项目经理一管理人员一施工队 分 包商 的三级管理模式，制定三级滚动计划，及时了 解、掌握工程的进度情况，解决有关的技术、质量、安 全等问题，并适时加大对工期滞后项目的人员、设备 的投入，确保施工始终处于受控状态。通过以上措 施，不仅提高了工效、保证了工期，而且为项目管理 积累了一套完整的经验。 2 ．6 安全生产文明施工 安全施工是钢结构施工中的重要环节，高层钢 结构施工的特点是高空、悬空作业点多。南京地铁 大厦施工过程中，仅高强度螺栓就有4 ．5 万套，这些 零件虽然很小，但如果从高空坠落下来，极易造成安 全事故，为了杜绝安全事故的发生，施工现场成立了 安全监督小组，各专业均设立了专职安全员，严格工 序安全管理，制定了周密完善的安全生产文明施工 管理条例和考核办法，对职工进行定期的安全教育， 树立“安全第一”的思想，并采用经济手段，切实加强 施工人员的安全意识。在严格管理的基础上，加强 薄弱部位的防护，通过各楼层竖立安全护栏和在作 业层搭设悬挑安全网等一系列措施，不仅保证了施 工现场的安全和文明，而且创造了南京地铁大厦主 体高层钢结构施工中人员无一伤亡，构件无一坠落 的奇迹。 3 结论 高层钢结构的施工过程是一个错综复杂的系统 工程，应该充分认识到施工的困难性、复杂性，在施 工前必须制定周密、详细的施工组织方案和施工计 划，通过周密的计划、系统的安排、灵活的协调，并在 施工过程中不断调整和完善施工方案，使其更接近 实际需求，以确保施工的顺利、高效进行。 欢迎登陆钢结构网站w w w ．s t e e l c o n s t r ．c n S t e e lC o n s t r u c t i o n ．2 0 0 5 1 ，V 0 1 ．2 0 ，N o ．7 7 5 l