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【摘要】近年来，钢筋混凝土核心筒—钢结构外框架结构型式的高层建筑日益增多，高层建筑中钢结构安装施工质量的优劣直接影响建筑物的使用安全与抗震性能。本文通过工程实例，从施工工艺角度提出钢结构安装施工中的质量控制要点，从而保证工程质量。
【关键词】高层建筑；钢结构安装；质量控制
一、工程概况
某大厦主楼地下3层，地上53层，高度242.40m，设计采用内核心筒—外框柱结构体系，平面尺寸44.55m×44.55m，核心筒平面尺寸25.1m×25.3m，+0.000以上外框采用全钢框架结构、金属压型钢板和现浇混凝土楼板，钢柱内灌混凝土，内筒和外框之间用钢梁连接，外框柱为箱型截面，标准层钢柱为三层一节，约12.3m长，标准柱间距4.05m，钢梁主要为H型截面。所用钢材材质：外框架柱为Q345C、钢梁为Q345B、Q235B。外框柱与钢梁之间为刚性连接（腹板栓接、翼缘焊接），其余钢梁连接为铰接。
本工程钢结构安装内容包括钢柱安装、钢梁安装、高强螺栓安装、压型钢板安装。
二、钢结构安装的质量控制要点
1.进场构件的质量控制
（1）构件进场时，要对构件尺寸、变形、螺栓孔、坡口、摩擦面、标识全面检查。特别应对钢柱的旁弯和扭曲进行检查。构件的坡口形式与尺寸必须与设计一致。摩擦面要有良好的保护措施。
（2）对柱、梁等主要构件在安装现场进行的检查，凡其偏差大于规定之允许偏差时，安装前应在地面进行修理。
2. 安装准备工作
钢结构安装前，对建筑物的定位轴线、平面封闭角、底层柱的位置线、基础的标高和混凝土强度等进行复查，合格后方能开始安装。地脚螺栓的螺纹应受到保护。
3.钢结构安装的质量控制
（1）钢柱安装
钢结构垂直度控制的好坏是钢结构安装顺利与否的关键，垂直度的控制穿插于整个安装过程中。
1）钢柱的吊点，直接利用钢柱顶部的临时耳板，当柱子吊至安装位置时，上柱耳板插入已安装好的下柱连接板内，用临时螺栓固定后方可摘吊钩。
2）钢柱的安装顺序，平面上应从中间向四周扩展，本工程南、北各设置一台塔吊，按照上述原则进行钢柱安装。
3）柱的安装应先调整标高，再调整位移，最后调整垂直偏差。调整柱标高应按上下柱的标高线间距进行调整，以最高的下柱和最长的上柱标高线间距为准，这样处理可以保证新安装的各柱柱顶标高差不超过5mm。第一节柱的标高，采用在底板下的地脚螺栓上加一螺母的方法精确控制，螺母止退可采用双螺母，或用电焊将螺母焊牢。此外，标高控制时应考虑柱接口焊接收缩量（2-3mm）。当上柱和下柱发生扭转错位时，采用在连接上柱和下柱的临时耳板处加垫板的方法进行调正。最后进行柱垂直度的校正，以下柱的轴线标记与上柱柱顶中心线标记为基准线，至少用两台经纬仪从两个不同方向测控，用千斤顶来调整。最终将柱顶偏差控制在2mm之内，拧紧连接板上临时螺栓，必要时可将临时连接板与耳板点焊，以达到固定柱子的目的。
4）结构安装时，还要考虑日照的影响，复测一般以晨时为准。本工程所有柱垂直度复测工作都在早晨7点前完成。
5）框架柱定位轴线的控制，采用在建筑物内部设辅助线的方法。每一节柱子高度范围内的全部构件在完成安装、焊接、栓接并验收合格后，方能从地面引放上一节柱的定位轴线。
6）结构的楼层标高可按相对标高或设计标高进行控制。本工程柱的标高采用相对标高控制，设计标高校核。
（2）钢梁安装
1）安装顺序：外框架钢柱之间的主梁——外框架柱与核心筒之间的次梁，先下层梁，再中层梁，最后上层梁，平面上应从中间向四周扩展。
2）在安装柱与柱之间的主梁构件时，应对柱的垂直度进行监测。除监测一根梁两端柱子的垂直度变化外，还应监测相邻各柱因梁连接而产生的垂直度变化。如安装梁过程中柱子发生较大偏移，要对柱子重新校正。
3）安装次梁时，预先在核心筒预埋件上投放梁底标高线，在预埋件上焊接角钢，将梁先搁置在预埋件的角钢上，然后根据实际情况调整连接板尺寸，钢梁另一头靠钢柱一端用临时螺栓与钢柱固定。
4）同一根梁两端的水平度控制在（L/1000）+3mm（L为梁长），且不大于10mm。
（3）高强螺栓安装
本工程采用的高强螺栓有大六角头和扭剪型高强度螺栓两种。 在安装过程中，究竟是先焊后栓，还是先栓后焊，国家规范中没有明确规定，经有关各方协商论证，最后确定采用先栓后焊的方法。
1）钢结构制作和安装单位分别进行高强度螺栓连接摩擦面的抗滑移系数试验和复验，现场处理的构件摩擦面单独进行摩擦面抗滑移系数试验，其结果应符合设计要求。
2）高强度螺栓应自由穿入螺栓孔，严禁用榔头强行打入或用搬手强行拧入。一个节点中的扩孔数不宜多于该节点孔数的1/3，高强度螺栓孔不应采用气割扩孔，允许用铰刀扩孔，扩孔后的孔径不应超过1.2d（d为螺栓直径）。
3）高强度螺栓通过初拧、终拧达到拧紧，拧紧的顺序，应从螺栓群中部开始，向四周扩展，逐个拧紧。终拧前检查接头处各层钢板是否充分紧贴。
4）高强度大六角头螺栓连接副终拧完成1h后、48h内应进行终拧扭矩检查。
（4）钢结构焊接
本工程主要焊接接头为柱与柱、梁与柱焊缝，设计要求全焊透，柱与柱接头焊缝为一级焊缝，梁与柱接头焊缝为二级焊缝，采用CO2气体保护焊（柱与柱接头）和手工电弧焊（柱与梁接头）。重点控制焊接顺序。
1）钢结构安装前，对主要焊接接头（柱与柱、梁与柱）的焊缝进行焊接工艺试验，制定所用钢材的焊接材料、有关工艺参数和技术措施。焊接试验完毕后，将焊接工艺全过程记录下来，测量出焊缝的收缩值，反馈到钢结构制作厂，作为柱和梁加工时增加长度的依据。 2）持证焊工必须在其考试合格项目及其认可范围内施焊。
3）完成构件的安装、校正、固定（包括预留焊接收缩量）后确定构件接头合理的焊接顺序。利用焊接收缩变形对钢柱的垂直度进一步纠偏。构件接头的焊接顺序，平面上从中部对称地向四周扩展，竖向可采取有利于工序协调、方便施工、保证焊接质量的顺序。本工程外框三层一节柱的焊接顺序为先焊上层梁，焊柱-柱接头，再焊下层梁，最后焊接中层梁。梁柱接头先焊腹板，然后焊下翼缘，再焊上翼缘，悬挑构件先焊上翼缘，再焊下翼缘。
4）柱与柱接头焊接，应由两名焊工在相对称位置以相等速度同时施焊。加引弧板焊接柱与柱接头时，柱两相对边的焊缝首次焊接的层数不宜超过4层。焊完第一个4层，切去引弧板和清理焊缝表面后，转90°焊另两个相对边的焊缝，这时可焊完8层，再换至另两个相对边，如此循环直至焊满整个柱接头的焊缝为止。不加引弧板焊接柱与柱接头时，由两名焊工在相对位置以逆时针方向在距柱角50mm处起焊，焊完一层后，第二层及以后各层均在离前一层起焊点30～50mm处起焊，每焊一遍应认真清渣，焊到柱角处要稍放慢速度，使柱角焊缝饱满，最后一层盖面焊缝，可采用直径较小的焊条和较小的电流进行焊接。
5）梁和柱接头的焊接，先焊梁的一端，待其焊缝冷却至常温后，再焊另一端，不宜对一根梁的两端同时施焊。焊后割去引弧板时应留5～10mm。
6）进行手工电弧焊时当风速大于5m/s，气体保护焊时当风速大于3m/s，应采取防风措施后施焊。
7）完成焊接24h，焊缝外观检查合格后，要进行焊缝内部缺陷的检验。本工程的一、二级焊缝均采用超声波探伤。缺陷焊缝同一部位的一条焊缝返修不宜超过2次。
（5）压型钢板安装
1）在该层钢梁焊接完成后开始铺设压型钢板。一节柱的压型钢板先安装最上层，再安装下两层。安装压型钢板时，相邻两排压型钢板端头的波形槽口应对准，压型钢板在钢梁上的排列错位允许偏差为15mm。
2）栓钉焊接前进行焊接工艺试验，测定焊接工艺参数，栓钉焊接时按位置线排列整齐，焊后进行弯曲试验检查。
3）钢构件安装和钢筋混凝土楼板的施工应相继进行，两项作业相距不宜超过5层。
三、结束语
如何保证高层钢结构的安装质量满足规范要求，在施工工艺上关键要控制好钢柱的垂直度和接头的焊接顺序与质量，同时测量工作也很重要。
参考文献
[1]《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99-98）
[2]《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）
【关键词】高层建筑；钢结构安装；质量控制
一、工程概况
某大厦主楼地下3层，地上53层，高度242.40m，设计采用内核心筒—外框柱结构体系，平面尺寸44.55m×44.55m，核心筒平面尺寸25.1m×25.3m，+0.000以上外框采用全钢框架结构、金属压型钢板和现浇混凝土楼板，钢柱内灌混凝土，内筒和外框之间用钢梁连接，外框柱为箱型截面，标准层钢柱为三层一节，约12.3m长，标准柱间距4.05m，钢梁主要为H型截面。所用钢材材质：外框架柱为Q345C、钢梁为Q345B、Q235B。外框柱与钢梁之间为刚性连接（腹板栓接、翼缘焊接），其余钢梁连接为铰接。
本工程钢结构安装内容包括钢柱安装、钢梁安装、高强螺栓安装、压型钢板安装。
二、钢结构安装的质量控制要点
1.进场构件的质量控制
（1）构件进场时，要对构件尺寸、变形、螺栓孔、坡口、摩擦面、标识全面检查。特别应对钢柱的旁弯和扭曲进行检查。构件的坡口形式与尺寸必须与设计一致。摩擦面要有良好的保护措施。
（2）对柱、梁等主要构件在安装现场进行的检查，凡其偏差大于规定之允许偏差时，安装前应在地面进行修理。
2. 安装准备工作
钢结构安装前，对建筑物的定位轴线、平面封闭角、底层柱的位置线、基础的标高和混凝土强度等进行复查，合格后方能开始安装。地脚螺栓的螺纹应受到保护。
3.钢结构安装的质量控制
（1）钢柱安装
钢结构垂直度控制的好坏是钢结构安装顺利与否的关键，垂直度的控制穿插于整个安装过程中。
1）钢柱的吊点，直接利用钢柱顶部的临时耳板，当柱子吊至安装位置时，上柱耳板插入已安装好的下柱连接板内，用临时螺栓固定后方可摘吊钩。
2）钢柱的安装顺序，平面上应从中间向四周扩展，本工程南、北各设置一台塔吊，按照上述原则进行钢柱安装。
3）柱的安装应先调整标高，再调整位移，最后调整垂直偏差。调整柱标高应按上下柱的标高线间距进行调整，以最高的下柱和最长的上柱标高线间距为准，这样处理可以保证新安装的各柱柱顶标高差不超过5mm。第一节柱的标高，采用在底板下的地脚螺栓上加一螺母的方法精确控制，螺母止退可采用双螺母，或用电焊将螺母焊牢。此外，标高控制时应考虑柱接口焊接收缩量（2-3mm）。当上柱和下柱发生扭转错位时，采用在连接上柱和下柱的临时耳板处加垫板的方法进行调正。最后进行柱垂直度的校正，以下柱的轴线标记与上柱柱顶中心线标记为基准线，至少用两台经纬仪从两个不同方向测控，用千斤顶来调整。最终将柱顶偏差控制在2mm之内，拧紧连接板上临时螺栓，必要时可将临时连接板与耳板点焊，以达到固定柱子的目的。
4）结构安装时，还要考虑日照的影响，复测一般以晨时为准。本工程所有柱垂直度复测工作都在早晨7点前完成。
5）框架柱定位轴线的控制，采用在建筑物内部设辅助线的方法。每一节柱子高度范围内的全部构件在完成安装、焊接、栓接并验收合格后，方能从地面引放上一节柱的定位轴线。
6）结构的楼层标高可按相对标高或设计标高进行控制。本工程柱的标高采用相对标高控制，设计标高校核。
（2）钢梁安装
1）安装顺序：外框架钢柱之间的主梁——外框架柱与核心筒之间的次梁，先下层梁，再中层梁，最后上层梁，平面上应从中间向四周扩展。
2）在安装柱与柱之间的主梁构件时，应对柱的垂直度进行监测。除监测一根梁两端柱子的垂直度变化外，还应监测相邻各柱因梁连接而产生的垂直度变化。如安装梁过程中柱子发生较大偏移，要对柱子重新校正。
3）安装次梁时，预先在核心筒预埋件上投放梁底标高线，在预埋件上焊接角钢，将梁先搁置在预埋件的角钢上，然后根据实际情况调整连接板尺寸，钢梁另一头靠钢柱一端用临时螺栓与钢柱固定。
4）同一根梁两端的水平度控制在（L/1000）+3mm（L为梁长），且不大于10mm。
（3）高强螺栓安装
本工程采用的高强螺栓有大六角头和扭剪型高强度螺栓两种。 在安装过程中，究竟是先焊后栓，还是先栓后焊，国家规范中没有明确规定，经有关各方协商论证，最后确定采用先栓后焊的方法。
1）钢结构制作和安装单位分别进行高强度螺栓连接摩擦面的抗滑移系数试验和复验，现场处理的构件摩擦面单独进行摩擦面抗滑移系数试验，其结果应符合设计要求。
2）高强度螺栓应自由穿入螺栓孔，严禁用榔头强行打入或用搬手强行拧入。一个节点中的扩孔数不宜多于该节点孔数的1/3，高强度螺栓孔不应采用气割扩孔，允许用铰刀扩孔，扩孔后的孔径不应超过1.2d（d为螺栓直径）。
3）高强度螺栓通过初拧、终拧达到拧紧，拧紧的顺序，应从螺栓群中部开始，向四周扩展，逐个拧紧。终拧前检查接头处各层钢板是否充分紧贴。
4）高强度大六角头螺栓连接副终拧完成1h后、48h内应进行终拧扭矩检查。
（4）钢结构焊接
本工程主要焊接接头为柱与柱、梁与柱焊缝，设计要求全焊透，柱与柱接头焊缝为一级焊缝，梁与柱接头焊缝为二级焊缝，采用CO2气体保护焊（柱与柱接头）和手工电弧焊（柱与梁接头）。重点控制焊接顺序。
1）钢结构安装前，对主要焊接接头（柱与柱、梁与柱）的焊缝进行焊接工艺试验，制定所用钢材的焊接材料、有关工艺参数和技术措施。焊接试验完毕后，将焊接工艺全过程记录下来，测量出焊缝的收缩值，反馈到钢结构制作厂，作为柱和梁加工时增加长度的依据。 2）持证焊工必须在其考试合格项目及其认可范围内施焊。
3）完成构件的安装、校正、固定（包括预留焊接收缩量）后确定构件接头合理的焊接顺序。利用焊接收缩变形对钢柱的垂直度进一步纠偏。构件接头的焊接顺序，平面上从中部对称地向四周扩展，竖向可采取有利于工序协调、方便施工、保证焊接质量的顺序。本工程外框三层一节柱的焊接顺序为先焊上层梁，焊柱-柱接头，再焊下层梁，最后焊接中层梁。梁柱接头先焊腹板，然后焊下翼缘，再焊上翼缘，悬挑构件先焊上翼缘，再焊下翼缘。
4）柱与柱接头焊接，应由两名焊工在相对称位置以相等速度同时施焊。加引弧板焊接柱与柱接头时，柱两相对边的焊缝首次焊接的层数不宜超过4层。焊完第一个4层，切去引弧板和清理焊缝表面后，转90°焊另两个相对边的焊缝，这时可焊完8层，再换至另两个相对边，如此循环直至焊满整个柱接头的焊缝为止。不加引弧板焊接柱与柱接头时，由两名焊工在相对位置以逆时针方向在距柱角50mm处起焊，焊完一层后，第二层及以后各层均在离前一层起焊点30～50mm处起焊，每焊一遍应认真清渣，焊到柱角处要稍放慢速度，使柱角焊缝饱满，最后一层盖面焊缝，可采用直径较小的焊条和较小的电流进行焊接。
5）梁和柱接头的焊接，先焊梁的一端，待其焊缝冷却至常温后，再焊另一端，不宜对一根梁的两端同时施焊。焊后割去引弧板时应留5～10mm。
6）进行手工电弧焊时当风速大于5m/s，气体保护焊时当风速大于3m/s，应采取防风措施后施焊。
7）完成焊接24h，焊缝外观检查合格后，要进行焊缝内部缺陷的检验。本工程的一、二级焊缝均采用超声波探伤。缺陷焊缝同一部位的一条焊缝返修不宜超过2次。
（5）压型钢板安装
1）在该层钢梁焊接完成后开始铺设压型钢板。一节柱的压型钢板先安装最上层，再安装下两层。安装压型钢板时，相邻两排压型钢板端头的波形槽口应对准，压型钢板在钢梁上的排列错位允许偏差为15mm。
2）栓钉焊接前进行焊接工艺试验，测定焊接工艺参数，栓钉焊接时按位置线排列整齐，焊后进行弯曲试验检查。
3）钢构件安装和钢筋混凝土楼板的施工应相继进行，两项作业相距不宜超过5层。
三、结束语
如何保证高层钢结构的安装质量满足规范要求，在施工工艺上关键要控制好钢柱的垂直度和接头的焊接顺序与质量，同时测量工作也很重要。
参考文献
[1]《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99-98）
[2]《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）