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      超高層地下室鋼結(jié)構(gòu)施工關鍵技術分析

      2021-04-01 05:55:22弓國濤
      工程建設與設計 2021年12期
      關鍵詞:鋼柱剪力墻吊裝

      弓國濤

      (陜西建工機械施工集團有限公司,西安 710032)

      1 引言

      伴隨著我國城市化進程的持續(xù)加快,城市人地矛盾使高層和超高層建筑成為城市建筑發(fā)展的主流方向,對于建筑地下室工程施工也提出了更加嚴格的要求。在超高層地下室鋼結(jié)構(gòu)施工中,技術人員應明確施工關鍵技術,做好有效的施工管理,保證鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量和效果。

      2 工程概況

      某超高層建筑的高度達到了309 m,地下部分分為4 層,標準層高為4.5 m,底板標高-15.2 m。為了保證地下室結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和承載能力,鋼管柱采用的是Q345GJB 材質(zhì),厚度能夠滿足Z25(鋼板厚度方向性能級別),最大吊裝重量接近300 N(30 t)。鋼板剪力墻部分的最大厚度達到了60 mm,南北兩側(cè)的鋼柱與基坑邊緣的最小距離為15 m,基坑與施工現(xiàn)場圍護結(jié)構(gòu)的距離為16.5 m,在基坑邊緣2 m 范圍內(nèi),應避免堆放土方或材料[1]。

      3 超高層地下室鋼結(jié)構(gòu)施工關鍵技術

      3.1 明確吊裝方案

      結(jié)合現(xiàn)場實際情況分析,3 號塔吊為平臂式,最大起吊重量100 kN(10 t),在70 m 吊臂端部位置吊重為15 kN(1.5 t),4號塔吊最大起吊重量為100 kN(10 t),在65 m 吊臂端部位置吊重為17 kN(1.7 t),2 臺塔吊能夠?qū)崿F(xiàn)對地下室施工區(qū)域的全面覆蓋,但是無法很好地滿足鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的吊裝要求。為了保證施工順利進行,設置1 臺新塔吊,吊臂長度為35 m,最大起吊重量320 kN(32 t),能夠很好地滿足鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的吊裝要求。但是,模擬分析顯示,該吊裝方案需要花費大量的時間進行塔吊安裝,會導致施工工期延長?;诖?,經(jīng)過相應的方案比選后,決定采用汽車吊配合80 t 履帶吊的方式來合理分配吊裝任務,在提高吊裝效率的同時,也能縮短工期。設置在基坑內(nèi)的履帶吊受基坑空間的限制,行走路線寬度僅為5 m,場內(nèi)回轉(zhuǎn)半徑為12 m。在經(jīng)過現(xiàn)場勘察和計算后,基坑邊緣的施工位置會引發(fā)較大的基坑變形問題。為了保障維護結(jié)構(gòu)安全,選擇的汽車吊為500 t,設置在施工現(xiàn)場西側(cè)的市政道路上,將部分圍擋拆除,使汽車吊的支腿能夠進入基坑邊緣約9.5 m[2]。

      3.2 做好測量控制

      從保證施工質(zhì)量的角度,在超高層地下室鋼結(jié)構(gòu)施工中,應做好相應的測量控制工作,建立平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng),并且在基坑周邊設置相應的軸線控制樁,借助外控法實現(xiàn)對基坑內(nèi)部各個結(jié)構(gòu)軸線和標高位置的控制??梢栽诘装迳贤斗泡S線,就結(jié)構(gòu)預埋件的安裝位置進行校核,并且于已經(jīng)完成初凝的混凝土結(jié)構(gòu)上進行水準點的引測,構(gòu)件安裝過程中,監(jiān)理人員需要隨時校驗軸線和標高[3]。

      3.3 重視變形控制

      3.3.1 吊裝變形控制

      因為單片一字型鋼板剪力墻本身的長度和寬度較大,在吊裝過程中容易出現(xiàn)變形問題。結(jié)合相關軟件分析剪力墻翻轉(zhuǎn)時的變形情況,可明確其變形主要是彈性變形,變形量為80 mm,當?shù)跹b至立位時,變形會自動恢復。但是,從保證鋼板剪力墻安裝精度的角度,在吊裝過程中,應設置HW300 mm×300 mm 的鋼梁來減少吊裝變形。

      3.3.2 焊接變形控制

      地下室中鋼板剪力墻的常規(guī)厚度為40 mm,局部厚度達到60 mm,在板與板之間,橫向?qū)涌诘拈L度為2.65 m,豎向?qū)涌陂L度為8.75 m。鋼板本身的焊接量較大,焊接環(huán)節(jié)很容易出現(xiàn)變形問題。為了保證鋼板剪力墻的焊接效果,施工人員在焊接作業(yè)過程中應堅持以下幾個基本原則:

      1)分區(qū)焊接,先豎向焊接再橫向焊接,從中間向兩端分區(qū)進行。

      2)單桿雙焊,雙桿單焊。

      3)多層多道焊。在實際操作中,對于焊接的變形控制可以采用的方法有[4]:

      (1)剛性固定法。作業(yè)人員需要沿垂直焊縫方向設置加勁鋼板,間距控制為1 m,同時,應該沿鋼板墻構(gòu)件長度方向通長布設豎直加勁肋,在鋼板剪力墻構(gòu)件寬度方向,需要通長布設水平加勁肋。對于一些約束相對薄弱的區(qū)域,如門洞位置,應該設置相應的鋼梁加固。

      (2)殘余應力釋放法。在應力相對集中的區(qū)域,應該預先設置直徑在100 mm 應力釋放孔,調(diào)整孔周圍的應力,以此來緩解參與應力引發(fā)的變形問題。

      (3)減少熱輸入。在對鋼板剪力墻進行焊接過程中,可以采用雙面對稱K 形坡口的形式,確保在焊縫截面減小時,殘余應力也會隨之減小。結(jié)合該工程的實際情況,選擇二氧化碳氣保焊,由多名施工人員采取多層多道、退焊與跳焊相互結(jié)合的方式進行焊接作業(yè)。

      (4)選擇特定焊接工藝。地下室鋼板剪力墻焊接時,應先焊接剪力墻連梁,確保能夠發(fā)揮出加勁的作用,然后對鋼板墻層間對立焊縫區(qū)域進行相應的分段焊接,再就層間鋼板墻上的橫向焊縫焊接。水平方向上,應該強調(diào)從中間向兩邊分段退焊,搭配對稱焊接的方式來保證焊接效果。

      3.4 鋼柱焊接控制

      在該工程中,使用鋼柱直徑較大,焊縫長,而且材質(zhì)焊接性能差,在焊接熱影響區(qū)域和焊縫根部很容易出現(xiàn)冷裂紋,從保證施工質(zhì)量的角度,施工人員應該做好鋼管柱厚板的焊接控制。

      1)焊接鋼管柱時,可以采取電加熱技術做好焊前預熱,在焊接過程中必須保證層間溫度,焊接完成后,也需要采取相應的保溫措施保證焊縫質(zhì)量。同時??梢赃x擇間接熱輸入密度集中、熔池保護及脫氫效果良好的二氧化碳氣體保護焊,可以采用多層多道錯位焊接工藝,嚴格控制焊接環(huán)境,設置好防雨保溫棚來保障焊接作業(yè)的順利實施。

      2)應該明確日照及焊接變形對鋼柱垂直度偏差的影響,計算好鋼柱預偏的方向和角度,保證施工效果。

      3)應該做好焊接收縮變形的預控工作,可以在鋼柱的4個面沿對接縫焊接馬板,依照千分表的大小設置馬板的大小和間距[5]。在柱兩側(cè)焊接的馬板上對稱擺放千分表,確保鋼針頂緊馬板,固定好旋鈕后,可以進行焊接,要求作業(yè)人員能夠做好千分表讀數(shù)的觀察,對比讀數(shù)差值,再依照相關公式明確鋼柱在不對稱焊接情況下的焊接變形,對其進行預控。

      4 結(jié)語

      總而言之,在該工程中,借助500 t 汽車吊與80 t 履帶吊的相互配合,能夠為地下室鋼結(jié)構(gòu)吊裝和施工提供便利,通過對吊裝順序的合理安排,可以促進施工效率的有效提高。從施工人員角度,可以借助受力計算來保證地下室鋼結(jié)構(gòu)的施工安全,配合科學的焊接工藝和可靠的變形控制,能夠切實保障超高層地下室鋼結(jié)構(gòu)的施工效果。

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