技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及建筑工程技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種超高層建筑加強層鋼結(jié)構(gòu)伸臂桁架施工方法。

背景技術(shù)：

近幾年來，在超高層建筑設(shè)計中，較多地使用了剛臂來提高框架核心筒體系的抗推能力，但一般剛臂結(jié)構(gòu)重量大、工藝復(fù)雜，具有較大的施工難度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種超高層建筑加強層鋼結(jié)構(gòu)伸臂桁架施工方法。

利用軟件輔助制圖技術(shù)進(jìn)行伸臂桁架的節(jié)點放樣，將整個鋼桁架分割成下弦桿、上弦桿、腹桿等現(xiàn)場起重機械可以直接吊裝的單元；現(xiàn)場搭設(shè)腳手架平臺支撐下弦桿等單元板塊，按照先安裝下弦桿、再安裝上弦桿與兩端鋼骨柱形成穩(wěn)定體系，后進(jìn)行中間腹桿的就位與臨時焊接，部分腹桿待主體施工完成沉降穩(wěn)定后再進(jìn)行最終焊接，從而完成整個伸臂桁架的安裝。對于桁架桿件切斷的鋼骨柱內(nèi)豎向鋼筋，用鋼筋直螺紋連接套筒直接與桁架進(jìn)行連接。

本發(fā)明的技術(shù)方案是按以下方式實現(xiàn)的，該超高層建筑加強層鋼結(jié)構(gòu)伸臂桁架施工方法包括：施工準(zhǔn)備→伸臂桁架加工及預(yù)拼裝→伸臂桁架下弦桿安裝→樓面混凝土澆筑→伸臂桁架上弦桿安裝→腹桿安裝→墻柱鋼筋綁扎→墻柱模板支設(shè)→梁板模板支設(shè)、鋼筋綁扎→梁板柱混凝土澆筑→應(yīng)力監(jiān)測與分析→腹桿后焊接→涂刷面漆及防火漆。

A、伸臂桁架加工及預(yù)拼裝

a1、鋼構(gòu)件加工，鋼構(gòu)件對長、寬、厚度、平整度及其表觀質(zhì)量進(jìn)行檢驗；

a2、加工前按設(shè)計圖紙制定出詳細(xì)的加工圖紙，加工圖紙審核后，進(jìn)行放樣；

a3、箱形截面構(gòu)件的制作

伸臂桁架層箱形截面的焊接采用自動埋弧焊機、內(nèi)隔板采用自動電渣壓力焊機進(jìn)行焊機，所有焊縫經(jīng)探傷合格并達(dá)到一級焊縫標(biāo)準(zhǔn)；

a4、預(yù)拼裝

伸臂桁架及箱形柱各桿件加工完成后，在車間內(nèi)進(jìn)行桁架的預(yù)拼裝，預(yù)拼裝時各桿件采用點焊連接，以檢驗各桿件放樣準(zhǔn)確性及加工精度；預(yù)拼裝經(jīng)檢查驗收通過后，運輸至現(xiàn)場安裝；

B、下弦桿安裝

b1、測量放線；

b2、搭支撐架；

b3、吊裝下弦桿；

b4、焊接固定；

C、上弦桿安裝

樓層混凝土澆筑完成后，在核心筒及外框架柱鋼骨上分別彈出上弦桿安裝位置及標(biāo)高線；上弦桿采用塔吊吊裝就位后先點焊固定，經(jīng)校正后正式焊接；

D、腹桿安裝

腹桿采用塔吊進(jìn)行吊裝，用手拉葫蘆掛在上弦桿進(jìn)行輔助就位；腹桿吊裝時，先吊裝與外邊柱相連的桿件，使之與上下弦桿形成穩(wěn)定的鋼框架體系，直接承力于兩端的箱形柱上；然后對其余的腹桿進(jìn)行就位與臨時固定，經(jīng)全面校正后進(jìn)行焊接固定；

對腹桿與上弦桿相連的焊縫暫緩焊接，待主體結(jié)構(gòu)施工完成并經(jīng)現(xiàn)場應(yīng)力及沉降監(jiān)測，應(yīng)力及沉降差異穩(wěn)定后再進(jìn)行焊縫的最終焊接；

E、土建配合施工

e1、伸臂桁架由于施工時間較長，在伸臂桁架層時，桁架周邊的土建結(jié)構(gòu)暫停施工；

e2、鋼筋施工

(1)梁柱主筋與桁架上下弦桿的連接采用直螺紋連接套筒進(jìn)行連接，套筒一端焊在鋼骨柱上；

(2)柱豎向鋼筋與桁架腹桿的連接采用加長套筒進(jìn)行連接，加長套筒一端切割成斜面與腹桿焊接，一端連接鋼筋；

(3)箍筋安裝

柱內(nèi)箍筋加工按設(shè)計圖紙在現(xiàn)場進(jìn)行，加工前先放樣定出需要尺寸，然后逐節(jié)點進(jìn)行精確加工；對箍筋與斜桿交叉部位箍筋無法貫通時，采用箍筋與相應(yīng)的鋼構(gòu)件進(jìn)行T形焊的處理方式；

e3、模板施工

梁板及柱模板均采用18mm厚覆膜多層板作面板，鋼管腳手架作支撐體系；對核心筒暗柱及外框架柱等不規(guī)則處采用模板及木枋進(jìn)行現(xiàn)場拼裝；

e4、混凝土施工

箱形柱內(nèi)混凝土澆筑采用石子粒徑大小在20mm以內(nèi)的細(xì)石混凝土，塌落度控制在20-22cm左右；

e5、應(yīng)力監(jiān)測與分析

檢測在桁架層施工完成后立即進(jìn)行，以后每施工一層檢測一次，至結(jié)構(gòu)封頂后一星期檢測一次，至兩個月后停止。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所產(chǎn)生的有益效果是：

該超高層建筑加強層鋼結(jié)構(gòu)伸臂桁架施工方法利用伸臂桁架各桿件之間的連接關(guān)系，對整體桁架分解為現(xiàn)場起重設(shè)備可以吊裝的散件，變整體吊裝為高空散裝，克服了伸臂桁架需采用大型起重機具的困難，使施工更具有靈活性及可操作性。

桁架上下弦桿兩端分別與核心筒及外框架柱內(nèi)鋼骨進(jìn)行焊接，形成相對穩(wěn)定的支撐體系，桁架部分腹桿吊裝就位后采用點焊臨時焊接固定，待上部結(jié)構(gòu)施工完成，荷載及沉降穩(wěn)定后再進(jìn)行腹桿的最后焊接；克服了一般桁架上下弦桿兩端與鋼骨柱進(jìn)行鉸接施工下部不好支撐的困難，解決了節(jié)點鉸太大采購不易的難題。

柱及核心筒四角豎向鋼筋與桁架之間采用焊接加長套筒進(jìn)行連接；

將數(shù)據(jù)處理與信息反饋技術(shù)應(yīng)用于施工，利于監(jiān)控量測手段，監(jiān)控由于核心筒與外框架柱軸向壓縮變形差異及結(jié)構(gòu)豎向溫度變形引起的桁架附加內(nèi)力，動態(tài)修正施工方法，確保施工質(zhì)量。

超高層建筑物加強層鋼結(jié)構(gòu)伸臂桁架的施工、鋼混結(jié)構(gòu)建筑物內(nèi)梁柱內(nèi)鋼骨與鋼筋之間的連接處理。尤其適用于加強層先安裝好上下弦桿再焊腹桿這種沉降差異小的剛臂結(jié)構(gòu)體系。

該方法對超高層建筑伸臂桁架采用了高空散裝的方式，同時對桁架上下弦桿采用與兩端先行焊接、最后焊接腹桿的方式，克服了桁架兩端與鋼骨柱鉸接及支撐的困難，對豎向鋼筋與伸臂桁架的連接采取了應(yīng)用加長直螺紋連接套筒的應(yīng)用措施，具有一定的經(jīng)濟效益，對類似條件下剛性加強層結(jié)構(gòu)的施工具有較大的借鑒意義。

該超高層建筑加強層鋼結(jié)構(gòu)伸臂桁架施工方法設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、使用方便、易于維護(hù)，具有很好的推廣使用價值。

具體實施方式

下面對本發(fā)明的超高層建筑加強層鋼結(jié)構(gòu)伸臂桁架施工方法作以下詳細(xì)說明。

本發(fā)明的超高層建筑加強層鋼結(jié)構(gòu)伸臂桁架施工方法施工工藝流程是：施工準(zhǔn)備→伸臂桁架加工及預(yù)拼裝→伸臂桁架下弦桿安裝→樓面混凝土澆筑→伸臂桁架上弦桿安裝→腹桿安裝→墻柱鋼筋綁扎→墻柱模板支設(shè)→梁板模板支設(shè)、鋼筋綁扎→梁板柱混凝土澆筑→應(yīng)力監(jiān)測與分析→腹桿后焊接→涂刷面漆及防火漆。

A、伸臂桁架加工及預(yù)拼裝

1、鋼構(gòu)件的加工在工廠進(jìn)行，鋼構(gòu)件所用原材料必須是符合設(shè)計要求的合格產(chǎn)品，進(jìn)場后對材料的長、寬、厚度、平整度及其表觀質(zhì)量進(jìn)行檢驗，必要時對材料進(jìn)行復(fù)檢。

2、加工前按設(shè)計圖紙制定出詳細(xì)的加工圖紙，加工圖紙審核后，進(jìn)行放樣，放樣時注意腹桿相貫線尺寸切割準(zhǔn)確。

3、箱形截面構(gòu)件的制作

伸臂桁架層箱形截面的焊接采用自動埋弧焊機、內(nèi)隔板采用自動電渣壓力焊機進(jìn)行焊機，所有焊縫必須經(jīng)探傷合格并達(dá)到一級焊縫標(biāo)準(zhǔn)。

4、預(yù)拼裝

伸臂桁架及箱形柱各桿件加工完成后，在車間內(nèi)進(jìn)行桁架的預(yù)拼裝，預(yù)拼裝時各桿件采用點焊連接，以檢驗各桿件放樣準(zhǔn)確性及加工精度，對發(fā)現(xiàn)的問題在工廠及時進(jìn)行改正。預(yù)拼裝經(jīng)檢查驗收通過后，用汽車運至現(xiàn)場安裝。

B、下弦桿安裝

1、測量放線

用全站儀在已澆混凝土結(jié)構(gòu)樓面上彈出伸臂桁架的安裝軸線及位置邊線。

2、搭支撐架

按桁架位置邊線搭設(shè)擱置支撐架體，支撐架采用加密鋼管腳手架搭設(shè)，鋼管架體的搭設(shè)應(yīng)經(jīng)過計算，至少能夠承受桁架下弦桿的臨時支撐需要。支撐架在驗收后在其上鋪設(shè)多層板形成工作平臺，在平臺上彈出下弦桿位置線。

3、吊裝下弦桿

采用現(xiàn)場塔吊進(jìn)行下弦桿的吊裝就位，并進(jìn)行標(biāo)高及軸線復(fù)核。

4、焊接固定

下弦桿軸線及標(biāo)高復(fù)核無誤后，與外鋼骨柱一端進(jìn)行焊接，焊接采用一級焊接。探傷合格后，進(jìn)行樓面鋼筋綁扎及混凝土澆筑。

C、上弦桿安裝

樓層混凝土澆筑完成后，在核心筒及外框架柱鋼骨上分別彈出上弦桿安裝位置及標(biāo)高線。上弦桿采用塔吊吊裝就位后先點焊固定，經(jīng)校正后正式焊接。焊接采用一級焊縫，焊接應(yīng)兩端同時對稱進(jìn)行，防止焊接變形。

D、腹桿安裝

腹桿采用塔吊進(jìn)行吊裝，用10t手拉葫蘆掛在上弦桿進(jìn)行輔助就位。腹桿吊裝時，先吊裝與外邊柱相連的桿件，使之與上下弦桿形成穩(wěn)定的鋼框架體系，直接承力于兩端的箱形柱上；然后對其余的腹桿進(jìn)行就位與臨時固定，經(jīng)全面校正后進(jìn)行焊接固定。對腹桿與上弦桿相連的焊縫暫緩焊接，待主體結(jié)構(gòu)施工完成并經(jīng)現(xiàn)場應(yīng)力及沉降監(jiān)測，應(yīng)力及沉降差異穩(wěn)定后再進(jìn)行焊縫的最終焊接。

E、土建配合施工

1、伸臂桁架由于施工時間較長，在伸臂桁架層時，桁架周邊的土建結(jié)構(gòu)暫停施工。

2、鋼筋施工

1)梁柱主筋與桁架上下弦桿的連接采用一般直螺紋連接套筒進(jìn)行連接，套筒一端焊在鋼骨柱上。

2)柱豎向鋼筋與桁架腹桿的連接采用加長套筒進(jìn)行連接，加長套筒一端切割成斜面與腹桿焊接，一端連接鋼筋。

3)箍筋安裝

柱內(nèi)箍筋加工按設(shè)計圖紙在現(xiàn)場進(jìn)行，加工前先放樣定出需要尺寸，然后逐節(jié)點進(jìn)行精確加工；對箍筋與斜桿交叉部位箍筋無法貫通時，采用箍筋與相應(yīng)的鋼構(gòu)件進(jìn)行T形焊的處理方式。

3、模板施工

梁板及柱模板均采用18mm厚覆膜多層板作面板，鋼管腳手架作支撐體系；對核心筒暗柱及外框架柱等不規(guī)則處采用模板及木枋進(jìn)行現(xiàn)場拼裝。為受力需要，伸臂層以下3層結(jié)構(gòu)梁板的支撐在桁架頂板施工完成之前不準(zhǔn)拆除。

4、混凝土施工

箱形柱內(nèi)混凝土澆筑采用石子粒徑大小在20mm以內(nèi)的細(xì)石混凝土，塌落度控制在20-22cm左右，確保其良好的和易性。

應(yīng)力監(jiān)測與分析：

由于伸臂桁架一端焊接在核心筒箱形角柱上，另一端焊接固定在框架柱上，可能會因核心筒與外框架柱軸向壓縮變形差異及結(jié)構(gòu)豎向溫度變形引起的桁架附加內(nèi)力不同，導(dǎo)致已焊接的伸臂桁架產(chǎn)生焊縫拉裂等現(xiàn)象。施工中已采取了腹桿后焊接的措施，為驗證桁架上下弦桿與兩端鋼骨剛性連接后的應(yīng)力及壓縮變形情況，可以采取以下檢測驗證措施：

通過對桁架的上弦桿和下弦桿靠近核心筒及柱處采用動態(tài)電阻應(yīng)變儀進(jìn)行應(yīng)變檢測，通過所測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計算，最終得出應(yīng)力，并可理論上推算出焊縫的應(yīng)力、桁架兩端框架柱及核心筒暗柱處的壓縮變形量。

檢測在桁架層施工完成后立即進(jìn)行，以后每施工一層檢測一次，至結(jié)構(gòu)封頂后一周檢測一次，至2個月后停止。

伸臂桁架設(shè)計一般采用Q345C或更高等級的鋼板，鋼筋與斜腹桿之間的連接應(yīng)采用加長直螺紋連接套筒，套筒在現(xiàn)場一端切割成斜面。

工程質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)：

伸臂桁架各構(gòu)件在工廠加工執(zhí)行《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50205-2001)、《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》(JGJ81-2002)，鋼構(gòu)件外形尺寸、焊縫外觀質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及尺寸允許偏差等均必須符合規(guī)范規(guī)定。

伸臂桁架的現(xiàn)場組裝同樣執(zhí)行《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50205-2001) 、《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》(JGJ81-2002)，其外形尺寸的允許偏差、現(xiàn)場焊縫質(zhì)量及伸臂桁架外露部分防火涂層厚度必須符合規(guī)范規(guī)定，并經(jīng)檢測合格。

鋼筋焊接及套筒連接質(zhì)量執(zhí)行《鋼筋機械連接通用技術(shù)規(guī)程》(JGJ107-2003)、《鋼筋焊接及驗收規(guī)程》(JGJ18-2003)，鋼結(jié)構(gòu)兩端外框架及內(nèi)核心筒處的壓縮變形差異執(zhí)行《建筑變形測量規(guī)程》(JGJ/T8-97)。

鋼構(gòu)件的深化設(shè)計依據(jù)圖集《型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)構(gòu)造》(04SG523)，與伸臂桁架相關(guān)的鋼筋混凝土工程施工執(zhí)行《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50204-2002)，混凝土施工過程中的鋼筋綁扎、焊接，模板支設(shè)以及混凝土澆筑的質(zhì)量控制嚴(yán)格按規(guī)范的相關(guān)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

質(zhì)量保證措施：

操作人員應(yīng)具有較高的技術(shù)水平及較強的質(zhì)量責(zé)任意識；

伸臂桁架焊接前，對首次采用的鋼材、焊接材料、焊接方法、焊接接頭形式、焊后熱處理等必須進(jìn)行焊接工藝評定試驗，其試驗標(biāo)準(zhǔn)、內(nèi)容及其結(jié)果均應(yīng)得到有關(guān)監(jiān)督部門認(rèn)可。

加強對焊接各階段的檢驗。

伸臂桁架施工過程中應(yīng)采取對稱焊、同時焊、跳焊等措施，防止出現(xiàn)焊接變形。

伸臂桁架施工過程中，要及時進(jìn)行鋼筋與伸臂桁架鋼構(gòu)件的焊接，鋼筋直螺紋連接套筒的切割角度要準(zhǔn)確，焊縫要飽滿，鋼筋綁扎間距等要符合規(guī)范要求。

加強模板工程的檢查與驗收，模板拼縫要嚴(yán)密、支撐牢固?；炷翝仓r加強對節(jié)點處的振搗，加強對混凝土塌落度的控制，保證混凝土成形質(zhì)量。

伸臂桁架在混凝土內(nèi)的部位及節(jié)點處理須按隱蔽工程要求做好施工記錄。

確保施工安全措施和環(huán)保措施。