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第三节高层钢结构的安装一、钢结构安装前的准备工作由于钢结构高层建筑建筑工程规模大、构件类型多，技术复杂、制作安装工艺要求严格，一般均由专业工厂首先对构件进行加工制作，组织大流水作业生产，然后再进行现场安装。这样做有利于结合工厂条件，便于采用先进技术。（一）构件加工制作1、构件加工制作前的准备工作（1）审查设计图纸即核对图纸中的构件数量，各构件的相对关系，接头的细部尺寸等；审查构件之间各部分尺寸有无矛盾，技术上是否合理，构件分段是否符合制作、运输、安装的要求。一般采取在平整地面上以1∶1的比例放样的方法进行。如审查过程发现问题，应会同设计单位、安装单位进行协商统一，再进行下一步工作。（2）绘制加工工艺图一般根据设计文件及相应的规范、规程等技术文件、材料供应的规格(尺寸、重量、材料)，结合工厂加工设备的条件进行。根据加工工艺图，应编制构件制作的指导书。（3）备料根据设计图、加工工艺图算出各种材质、规格的材料净用量，并根据构件的不同类型和供货条件，增加一定的损耗量。目前国内外都以采用增加加工余量的方法来代替损耗。（4）钢材的准备检验钢材材质的质量保证书(记载着本批钢材的钢号、规格、长度、根数、出产单位、日期、化学成分和力学性能)；检查钢材的外形尺寸、钢材的表面缺陷；检验钢结构用铺助材料(包括螺栓、电焊条、焊剂、焊丝等)的化学成分，力学性能及外观。所有检验结构均应符合设计文件要求和国家有关标准。（5）堆放检验合格的钢材应按品种、牌号、规格分类堆放，其底部应垫平、垫高，防止积水。注意堆放不得造成地基下陷和钢材永久变形。2、零件加工（1）放样根据加工工艺图，以1∶1的要求放出整个结构的大样，制作出样板和样杆以作为下料、铣边、剪制、制孔等加工的依据。放样应在专门的钢平台或平板上进行，样板和样杆是构件加工的标准，应使用质轻、坚固、不宜变形的材料(如铁皮、扁铁、塑料板等)制成并精心使用，妥善保管。（2）号料以放样为依据，在钢材上画出切割、铣、刨边、弯曲、钻孔等加工位置。号料前，应根据图纸用料要求和材料尺寸合理配料，尺寸大、数量多的零件应统筹安排、长短搭配、先大后小或套材号料；根据工艺图的要求尽量利用标准接头节点，使材料得到充分的利用而耗损率降到最低值；大型构件的板材宜使用定尺料，使定尺的宽度或长度为零件宽度或长度的倍数；另外根据材料厚度的切割方法适当的增加切割余量。切割余量、号料的允许偏差应符合有关规定。（3）下料钢材的下料方法有气割、机械剪切、等离子切割和锯切等，下料的允许偏差应符合相应的规定。（4）制孔制孔分钻孔和冲孔两类，各级螺栓孔、孔距等的允许偏差应符合相关规定。（5）边缘加工边缘加工包括：为消除切割造成的边缘硬化而将板边刨去2～4mm；为了保证焊缝质量而将钢板边刨成坡口；为了装配的准确性及保证压力的传递，而将钢板刨直或铣平。边缘加工的方法有刨边、铣边、铲边、碳弧气刨、气割坡口等。（6）弯曲根据设计要求，利用加工设备和一定的工装模具把板材或型钢弯制成一定形状的工艺方法。一般有冷弯和热弯两种方法。（7）变形矫正钢材在运输、装卸、堆放和切割过程中，有时会产生不同的弯曲波浪变形，如变形值超过规范规定的允许值时，必须在下料以前及切割之后进行变形矫正。钢结构的矫正时通过外力和加热作用，迫使已发生变形的钢材反变形，以使材料或构件达到平直及设计的几何形状的工艺方法。常用的平直矫正方法有人工矫正、机械矫正、火焰矫正和混合矫正等。钢材校正后的允许偏差符合相应规定。3、构件的组装和预拼装（1）组装组装是将设备完成的零件或半成品按要求的运输单元，通过焊接或螺栓连接等工序装配成部件或构件。组装应按工艺方法的组装次序进行，当有隐蔽焊缝时，必须先施焊，经检验合格后方可覆盖；为减少大件组装焊接的变形，一般采用小件组装，经矫正后再整体大部件组装；组装要在平台上进行，平台应测平，胎膜须牢固地固定在平台上；根据零件的加工编号，对其材料、外形尺寸严格检验考核，毛刺飞边应清除干净，对称零件要注意方向以免错装；组装好的构件或结构单元，应按图纸用油漆编号。钢构件组装的方法见表8-4（2）预拼装由于受运输、安装设备能力的限制，或者为了保证安装的顺利进行，在工厂里将多个成品构件按设计要求的空间设置试装成整体，以检验各部分之间的连接状况，称为预拼装。预拼装一般分平面预拼装和立体预拼装两种状态，拼装的构件应处于自由状态，不得强行固定。预拼装检验合格后，应在构件上标注上下定位中心线、标高基准线、交线中心点等必要标记，必要时焊上临时撑件和定位器等。其允许偏差应符合相应的规定。4、成品涂装、编号（1）涂装钢结构高层建筑件一般只作防锈蚀处理，不刷面漆。通常是在加工验收合格后，对焊缝处、高强螺栓摩擦面处刷两遍防锈油漆，待现场安装完后，再对焊缝和高强螺栓接头处补刷防锈漆。涂刷前必须将构件表面的毛刺、铁锈、油污以及附着物清除干净，使钢材露出铁灰色，以增加油漆与表面的黏结力。（2）编号涂装完毕后，应在构件上标记构件的原编号，大型构件应表明重量、重心位置和定位标记。5、钢构件验收钢构件制作完成后应按照施工图和《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205—2002)、《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99—98)的规定进行成品验收。构件外形尺寸的允许偏差应符合相应的规范规定。构件出厂时，制造单位应提交下列资料。1)产品合格证。2)钢结构施工图和设计更改文件，设计变更的内容在施工图中相应部位注明。3)钢构件制作过程中的技术协商文件。4)钢材、连接材料和涂装材料的质量证明书和试验报告。5)焊接工艺评定报告。6)高强度螺栓接头处的摩擦系数试验报告及涂层的检测质料。7)焊缝质量无损检验报告。8)主要构件验收记录和预拼装记录。9)构件的发运和包装清单。（二）结构安装前的准备工作1、技术准备(1)加强与设计单位的密切结合。(2)了解现场情况，掌握气候条件。(3)编制施工组织设计。2、施工组织与管理准备(1)明确承包项目范围，签订分包合同。(2)确定合理的劳动组织，进行专业人员技术培训工作。(3)进行施工部署安排，对工期进度、施工方法、质量和安全要求等进行全面交底。3、物质准备(1)各种机具、仪器的准备。①塔式起重机②焊接设备与辅助设备。焊接设备常用的有：焊接发电机、焊接整流器、焊接变压器、埋弧焊机、明弧焊机，电渣焊机和栓钉焊机等，目前国产的电焊机种类很多，分直流和交流两大类。辅助设备有远红外线烘干箱(烘干焊条)和空气压缩机(作为碳弧气刨、空气等离子切割机及风动机具的风源)等。③切割设备。一般下料、加工常用的切割设备有手动和自动割枪、各种切(气)割机、切断机、下料机、剪切机、联合剪冲机等。压型钢板及薄钢板的切割设备为空气等离子弧切割机和空气等离子弧切割机。④焊接与气割工具及仪器仪表。焊接与气割工具包括用于打磨的各种砂轮机、用于清焊渣的风动打渣机、电焊条保温桶、焊接多用尺、用于预热和后热4个喷嘴的散发式火焰抢、碳弧气刨枪等。焊接与气割仪器仪表包括找寻焊缝中缺陷与裂纹的超声波探伤仪、检测焊缝表面缺陷与裂纹的磁粉探伤仪、检测焊缝表面延迟裂纹的着色颜料、各种温度计、手持风速仪、气压表、电流表、电压表、测厚仪、百分表、游标卡尺、放大镜等。⑤紧固工具。主要是高强螺栓扳子，包括扭剪型和扭矩型螺栓用扳子，后者分电动与手动两种。⑥测量仪器与工具。测量仪器包括激光经纬仪和激光铅直器(竖向投点，夜间作业放线)、经纬仪(一般放线，柱子校正，垂直放线)、水平仪或精密水平仪、弯管目镜(垂直投点)、全站仪(工程测量、放样、体积计算)等。测量工具包括：各种尺，弹簧枰，温度计，铁水平，激光靶，记号笔，油漆，报话机等。安装设备与工具包括：千斤顶、铁扁担、钢丝绳及卡子、滑轮及附件等。2、按施工平面布置的要求组织钢构件及大型机械进场，并对机械进行安装及试运行。3、构件的配套、预检。①构件配套按安装流水顺序进行，以一个结构安装流水段为单元，将所有钢构件分别由堆场整理出来，集中到配套场地，在数量和规格齐全之后进行构件预检和处理修复，然后根据安装顺序，分批将合格的构件由运输车辆供应到工地现场。配套中应特别注意附件(如连接板等)的配套，否则小小的零件将会影响到整个安装进度，一般对零星附件是采用螺栓或铅丝直接临时捆扎在安装节点上。②钢构件在出厂前，制造厂根据制作规范、规定及设计图纸的要求进行产品检验，填写质量报告，实际偏差值。钢构件交付结构安装单位后，结构安装单位再在制造厂质量报告的基础上，根据构件性质分类，再进行复检或抽检。结构安装单位对钢构件预检的项目，主要是同施工安装质量和工效有关的数据，如几何外形尺寸、螺孔大小和间距、预埋件位置、焊缝坡口、节点摩擦面、构件数量规格等。构件的内在制作质量应以制造厂质量报告为准。预检数量，关键构件全部检查；其他构件抽检10%～20%，应记录预检数据。构件预检最好由结构安装单位和制造厂联合派人参加(其计量工具、质量标准应统一)。同时还应组织构件处理小组，将预检出的偏差及时给予修复，严禁不合格构件送到工地现场，更不应到高层去处理。现场施工安装应根据预检数据，采取措施，以保证安装顺利进行。4、安装前，应对建筑物的定位轴线、底层柱的安装位置线、柱间距、柱基地脚螺栓、基础标高和基础混凝土强度进行检查，待合格后才能进安装。二、钢结构的安装（一）基本要求在高层建筑结构的施工中，钢结构的安装是一项很重要的分部工程，由于其规模大结构复杂、工期长、专业性强，因此操作时除应执行国家现行《钢结构设计规范》、《钢结构工程施工质量验收规范》和《高层民用建筑钢结构技术规范》外，还应注意以下几点：1、在钢结构详图设计阶段，应与设计单位和生产厂家相结合，根据运输设备、吊装机械、现场条件以及城市交通规定的要求确定钢构件出厂前的组装单元的规格尺寸，尽量减少现场或高空的组装，以提高钢结构的安装速度。2、安装前，应按照施工图纸和有关技术文件，结合工期要求、现场条件等，认真编制施工组织设计，作为指导施工的技术文件；另外还应根据施工单位的技术文件，组织进行专业技术培训工作，使参加安装的工程技术人员和工人确实掌握有关钢结构高层建筑的安装专业知识和技术，并经考试取得合格证。3、钢结构高层建筑安装，应在具有钢结构高层建筑安装资格的责任工程师指导下进行。4、安装用的专用机具和检测仪器应满足施工要求，并应定期进行检验。土建施工、构件制作和结构安装三个方面使用的钢尺，必须用同一标准进行检查鉴定，并应具有相同的精度。安装用的连接材料(焊条、焊丝、焊剂、高强螺栓等)应具有产品质量证明书并符合设计图纸和有关规范规定。5、在确定安装方法时，必须与土建、水电暖卫、通风、电梯等施工单位结合，作好统筹安排、综合平衡工作；安装顺序应保证钢结构的安全稳定和不导致永久变形，且能有条不紊地较快进行。6、钢结构高层建筑安装时的主要工艺，如测量校正、厚钢板焊接、高强螺栓节点的摩擦面加工及安装工艺等，必须在施工前进行工艺试验，在其基础上确定各项工艺参数，并编出各项操作工艺。（二）钢结构的安装1、安装流水段的划分钢结构高层建筑安装须按照建筑平面形状、结构形式、安装机械的数量和位置等，合理划分安装施工流水区段。(1)平面流水段的划分。应考虑钢结构在安装过程中的对称性和整体稳定性，安装顺序一般应由中央向四周扩展，以便于减少和消除焊接失误。(2)立面流水段划分。以一节钢柱(各节所含层数不一)高度内所有构件作为一个流水段。每个流水段先满足以主梁或钢支撑带状桁架安装成框架的原则，再进行次梁、楼板及非结构构件的安装。塔式起重机的提升、顶升与锚固均应满足组成框架的需要。2、安装(1)安装顺序。安装多采用综合法，其顺序一般是：平面内从中间的一个节间(标准节框架)开始，以一个节间的柱网为一个安装单元，先安装柱，后安装梁，然后往四周扩展。垂直方向自下而上组成稳定结构后分层次安装次要构件，一节间一节间钢框架，一层楼一层楼安装完成，以便消除安装