俄罗斯联邦大厦转换层钢结构施工技术

 《建筑》  年 第 期 科 技 KEJI 板块主持 :祝元志 建造技术 俄罗斯联邦大厦转换层 钢结构施工技术 摘 要：俄罗斯联邦大厦转换层钢结构为大型钢桁架结构。其主要构件为超厚热轧H钢，局部为厚钢板焊接 的异形柱，钢构件重量大、长度长，吊装难度大。本文着重从俄罗斯联邦大厦转换层钢结构的预拼 装、吊装、高强螺栓施工、测量、焊接等方面来阐述俄罗斯联邦大厦工程钢结构施工工艺，同时对 其平面控制点和高程控制点进行放线、测量定位的控制，指出了测量控制的难点和质量控制措施。 确保了整体工期和经济效益。 关键词：桁架；上弦；下弦；斜腹杆；支撑架；高强螺栓 王海涛 申凤国 孙 亮 关中武 （中建一局钢结构工程有限公司 北京 100073） 1 工程概况 俄罗斯联邦大厦A塔为93层钢 筋混凝土结构（340m），该工程为 欧洲第一高楼（448m），世界第一 高的混凝土为主体结构的高楼（该 楼创造了吉尼斯世界 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 ）。为了侧 面承重和结构墙分压，在32～36层， 46～50层和60～64层增加技术转换 层（加强层）采用嵌入式钢结构。转 换层钢结构外围带状桁架3榀，外 伸臂桁架6榀，传递桁架2榀，共计 11榀桁架，核心筒内外伸臂桁架有 4根，钢结构总重约为3000吨，高强 螺栓总数为62020颗。转换层钢结 构安装使用一台FAVCO M600D、一台 LIEBHERR 355HCL和一台LIEBHERR 160HCL 塔式起重机进行分段高空 拼装。整体安装顺序为首先安装核 心部分然后安装外围部分。 2 工程特点及关键技术 2.1 工程特点 本转换层钢结构平面形状为 三条弧线组成曲面形状，主要构 件重量较大(少部分构件单机吊 装不可实施)、跨度较大、高度 高（13m），整个转换层构件的 连接形式为高强螺栓连接，要求 构件制作和安装精度高，施工难 度大。 2.2 工程难点及关键技术 （1）超厚钢板焊接 本工程最厚的钢板为125mm厚， 为卢森堡阿赛罗厂家制作，钢材的 含碳量较高，对焊接不利，所以厚板 焊接是本工程的难点之一。 （2）桁架预拼装 本工程桁架基本连接均为螺 栓连接，所以构件的加工和安装的 精度要求很高，所以桁架必须每榀 进行预拼装来保证桁架整体的安 装精度。 （3）高强螺栓的安装 本工程大部分节点均为高强螺 栓连接，共需66000套12.9级M27高 强螺栓，所以高强螺栓的连接质量 也是本工程的关键。 （4）超载钢柱的安装 本工程在安装钢结构转换层 图1 俄罗斯联邦大厦转换层钢结构 效果图 CONSTRUCTION AND ARCHITECTURE 科 技KEJI 板块主持 :祝元志 建造技术 时，业主已将塔式起重机安装完 成。由于个别钢构件采用单机吊装 无法实施，所以需采用非常规的方 式对其进行吊装。 （5）支撑架的安装 由于本工程有局部桁架下弦 杆的短开位置不在柱的位置上， 而是在柱与柱的中间位置，这就 需要在安装时增设临时支架来保 证安装初期时的稳定，在桁架 形成整体后统一卸载。如下图 所示： 3 施工 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 3.1 施工步骤 柱脚组件预埋→安装桁架钢 柱→缆风绳和柱脚临时固定→支撑 承重架的固定→安装桁架下弦→安 装斜腹杆→安装桁架上弦→形成稳 定体系。 3.2 地脚螺栓预埋 （1）地脚螺栓安装准备 地脚螺栓制作完毕后运至施工 现场，待钢筋混凝土结构施工到楼 层标高位置后进行预埋。 （2）地脚螺栓安装方法 31层混凝土柱剪力墙施工到 32层地面标高116.971m下750mm（即 埋件组件的安装位置）时暂停竖向 混凝土施工，在该位置预埋钢板埋 件，作为地脚螺栓临时支撑及固定 板。地脚螺栓组件测量定位后，将 其与临时定位钢板点焊固定，以保 证在浇筑混凝土施工过程中的稳 定可靠。 3.3 转换层桁架安装 （1）安装准备 柱安装前，对进场的立柱进行 进场验收，仔细检查柱的几何尺寸 及焊缝等质量问题，验收合格后方 可进行安装。 柱安装:本工程柱使用现场安 装的塔吊进行安装，吊装时钢柱带 一侧的连接板，钢梁带另一侧连 接板。 （2）操作架搭设 脚手架分两种，在弦杆连接位 置采取承重结构体系，在承重结构 和节点之间搭设作为施工人员行走 及操作平台。操作脚手架将整个转 换层11榀桁架连接起来，以便于施 工人员操作及行走。 （3）转换层桁架下弦安装 （4）继续搭设安装操作架 操作脚手架 承重脚手架 护栏 下弦杆 上层操作架 图2 临时支架图 图3 钢柱起吊 图4 立柱吊装就位 图5 安装操作架平面位置 图6 操作架搭设 图7 转换层桁架下弦安装示意图 图8 继续搭设安装操作架  《建筑》  年 第 期 科 技 KEJI 板块主持 :祝元志 建造技术 （5）转换层桁架斜腹杆及 小立柱安装 （6）转换层桁架上弦安装 3.4 高强螺栓施工方法 本工程采用12.9级大六角头 型高强螺栓，采用专用扭矩扳手 施工。 （1）结构安装初期采用安装 螺栓进行临时固定，安装螺栓采用 10.9级M27高强度螺栓，安装螺栓 使用数量为连接节点螺栓群数量 的1/2，安装销子至少为连接节点 螺栓群数量的1/10。待结构测量校 正完毕后再将安装螺栓换为12.9级 M27高强度螺栓。 （2）高强螺栓替换时，应先补 穿未装螺栓的螺栓孔，然后逐条替 换临时螺栓。螺栓的穿入方向尽量 一致，品种、规格要按照设计要求 进行安装。 （3）高强螺栓施工时分为初拧 和终拧两个步骤，初拧时主要为消 除扳间间隙，初拧的力矩一般为终 拧力矩的50%～70％左右。初拧合 格后应做出标记，如下图： （4）高强度螺栓施工顺序 高强度螺栓安装依据安装施 工顺序依次进行，将高强度螺栓 施拧分为七个区域进行施工。施拧 时，采取从中心向四周扩散的原则 进行。本工程螺栓节点的复杂多样， 经与专家及多次讨论确定螺栓施拧 顺序为先施拧钢柱部分螺栓群，然 后施拧上下弦螺栓群，最后施拧斜 腹杆部分螺栓群。 3.5 超厚板焊接的施工 工艺 （1）严格控制厚板构件的装 配和焊接顺序，确保接头的焊接应 力最小。通过对构件拘束度的水平 计算和推算出厚板待焊接接头的 应力水平和状态，确定厚板接头的 装配和焊接顺序。 （2）严格控制高强度厚板焊 缝中的含氢量水平，使焊缝含氢量 处于H4的状态以下。 （3）厚板焊接采用CO2气体 自动保护焊，焊接前进行预热至 100℃，焊接电流为200～250A，焊 接电压为26～40V，焊接速度为3cm/ min，焊后进行保温处理。 3.6 测量控制方法 由于本工程结构复杂，根据工 程涉及图纸和工程本身的具体情 况，结合俄罗斯当地的测量工作习 惯，遵照当地的施工测量 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 ，参 考国内相关测量规范，编制本工程 钢结构施工测量方法。 （1）轴线竖向传递施工 测量 31层楼板施工完成后，依据 已有内部测量控制点引测到施工 作业面。内部控制点引测使用铅 直仪进行，通过在内部控制点上 架设铅直仪，对中、精密整平。 在施工层用有机玻璃板制作的接 收靶接收。 （2）高程施工测量 高程的竖向传递，依据地下三 层A9A柱-12.450m为基准采用悬掉 钢尺与水准尺相配合的方法进行， 直至达到需要投测标高的楼层，并 作好明显标记。所在楼层必须保证 3个高程控制点。 （3）钢柱安装测控 柱子的安装工序：构件偏差检 查、构件刻画中线、轴线控制线引 测、标高控制线引测、构件就位、调 整垂直度。如果不按这样的工序调 整，会很费时间，效率很低。 （4）桁架与钢梁安装测控 首先平面解析出桁架结构与 斜腹杆 小立柱 小立柱 上弦杆 图9 转换层桁架斜腹杆及小立柱安装 图10 转换层桁架上弦安装 图11 高强螺栓划线示意图 图12 高程引测示意图 CONSTRUCTION AND ARCHITECTURE 科 技KEJI 板块主持 :祝元志 建造技术 模拟全截面尺寸的短钢柱 销轴及耳板 （1）销轴匹配试验(1:1模 拟试验) 本销轴旋转的原理见图13。进 行钻孔及焊接转动轴连接板之前 必须要对钢柱及柱脚板进行1:1放 样,进行模型试验。见图14。 （2）双机偏心抬吊模拟 试验 由于两台塔式起重机在安装位 置的起重能力不同，所以采用双机 抬吊时也要考虑两台塔式起重机分 担不同的重量。 （3）钢柱旋转 将起重机与索具体系、超载钢 柱连接起来，塔式起重机慢慢起钩 钢柱沿柱脚销轴中心向上进行慢慢 起升旋转，在钢柱旋转轴一侧两个 轴线的尺寸关系，采用放大样的方 法将桁架的正投影线，放样在附着 面上，解算出各监测点的坐标。安 装时架设水准仪，实施监控桁架上 弦杆件的标高变化。 （5）整体垂直与整体平 面弯曲 钢结构整体垂直度和整体平面 弯曲，选用铅直仪配合全站仪的方 法，对建筑物进行整体测量。 3.7 预拼装控制 （1）预拼装方法 根据施工顺序，将桁架划分成 预拼装单元后，将每个预拼装单元 进行拼装。采用分单元卧拼。 （2）预拼装工艺 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 桁架采取卧拼形式进行。因桁 架多为带弧度曲线形式，所以在卧 拼期间采取型钢支架（枕木）作为 调节桁架曲线水平标高的支点。 （3）预拼装步骤 立柱就位――桁架下弦杆就 位――斜腹杆就位――桁架上弦杆 就位。 预拼装原则上尽量拼装整榀 桁架，由于场地条件限制，没有 足够的场地进行预拼装，可分段 拼装但是必须保证最少的拼装 单元不能少于三跨间进行连续 拼装。 3.8 超载钢柱安装 本工程由于业主节省造价采用 中型塔式起重机而不采用大型塔式 起重机，这导致现场3根钢柱在不 分段的情况下无法直接采用塔式 起重机进行吊装，单机及双机吊重 之和在安装位置均小于钢柱的重 量，故本工程超载钢柱施工采用此 双机偏心抬吊加铰轴旋转吊装法 进行吊装。 方向下部固定千斤顶临时顶撑防止 钢柱倾覆见图16。 （4）钢柱垂直就位、揽风 绳固定、垂直度调整 塔吊慢慢升钩伸臂，将钢柱慢 慢旋转到位后，对中中心线后慢慢 落钩，用固定角铁将钢柱柱脚与柱 脚板固定牢固，拉紧缆风绳调整钢 柱的垂直度，塔吊慢慢松钩，吊装 就位完成。 本工程在钢结构施工技术上 充分运用了混凝土结构来进行柱 脚埋设和支撑架、脚手架安装， 这样既保证钢结构的稳定性，又 为钢结构工序的开展提供作业 面，减少了结构体系不稳的因 素，确保了工程的整体工期和经 济效益，为同类工程的施工提供 了宝贵的经验。 参考文献 1.《建筑钢结构施工手册》 2.《钢结构设计手册》 3.《建筑施工技术系列手册之冬期施工手册》 模拟全截面尺寸的短钢柱 销轴及耳板 图13 铰轴旋转吊装法原理图 图14 模拟装配图 图15 双机偏心抬吊模拟试验图 在此两侧均采用32t千斤顶临时顶撑 图16 钢柱旋转图