深圳發(fā)展中心大廈超高層鋼鋼結(jié)構(gòu)施工安裝及工藝研究

1、深圳發(fā)展中心大廈超高層鋼鋼結(jié)構(gòu)施工安裝及工藝研究 登 記 號(hào) 873101完 成 單 位 一公司 科研所主要 完成 者 郭萬(wàn)全 張德像 鮑光鑒 李鴻生 梁建華 吳 唏 葉建超 陳志榮 李志民 朱 曉工作起止日期 1985 年 11 月 1987 年 5 月獲 獎(jiǎng) 等 級(jí) 國(guó)家級(jí)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步三等獎(jiǎng)、中國(guó)總公司科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)、局科技成果特等獎(jiǎng)一、當(dāng)前國(guó)內(nèi)外同類先進(jìn)技術(shù)概況鋼結(jié)構(gòu)高層建筑自問(wèn)世以來(lái)，已約有一個(gè)世紀(jì)。據(jù)上海市建筑技術(shù)研究所提供的情報(bào)，早在 1883 年， 世界上第一座鋼框架建筑就已建成。 50 年代以來(lái)，鋼結(jié)高層建筑在取得重大進(jìn)展的基礎(chǔ)上， 50 層以下的 建筑中，提高了與鋼筋混凝

2、土結(jié)構(gòu)況競(jìng)爭(zhēng)的能力，主要是由于鋼結(jié)構(gòu)建筑具有如下優(yōu)點(diǎn)：、和砼、磚石等建材相比，鋼材強(qiáng)度要高得多，而且彈逆性和韌性好；、鋼結(jié)構(gòu)由于材質(zhì)均勻，實(shí)際受力情況較好；、由于構(gòu)件制造方便，精確度高，便于安裝，施工周期短；、自重輕，約為鋼筋砼類建筑物重量的一半。近 20 多年來(lái)，由于結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展，鋼材力學(xué)性能改善 ，特別是型鋼新品種的出及其截面性能的提高 ，鋼 結(jié)構(gòu)建筑的用鋼量大為下降 （ 如1931年建造的 102層的帝國(guó)大廈用鋼量為 206公斤/米2，而 1986 年建 筑的 100 層的約翰漢考克中心下降為 145 公斤/米 2）。同時(shí)鋼結(jié)構(gòu)制造業(yè)機(jī)械化水平和加工技術(shù)的提高，適應(yīng)高層鋼結(jié)構(gòu)建筑施工的

3、大噸位自升式塔機(jī)和輕質(zhì) 材料 ，如鋁合金、鏡面玻璃等外墻裝飾材料的出現(xiàn)，為 鋼結(jié)構(gòu)高層建筑的進(jìn)一步發(fā)展提供了條件。高層鋼結(jié)構(gòu)建筑已經(jīng)較為普遍 ，特別是美國(guó)、日本的高層建筑中 ，鋼結(jié)構(gòu)建筑占絕大多數(shù)。對(duì)于國(guó)內(nèi)建筑 界來(lái)說(shuō) ，施工安裝高層鋼結(jié)構(gòu)建筑是一個(gè)較新的課題 ，許多施工技術(shù)是過(guò)去在建筑施工中很少或沒(méi)有遇到過(guò) 的。如 :土建施工單位較為缺乏經(jīng)驗(yàn)的大型鋼構(gòu)件的吊裝就位； 構(gòu)件的連接，主要是焊接和高強(qiáng)螺栓兩種方法.各種構(gòu)件如梁與梁、梁與柱、鋼結(jié)構(gòu)柱腳與基礎(chǔ)的連接等都按其不同的連接方式就位后固定；壓 型鋼板一一砼組合結(jié)構(gòu)施工技術(shù)；焊接及高強(qiáng)螺栓安裝安裝質(zhì)量的檢測(cè)技術(shù)；構(gòu)件安裝及高層施工的 測(cè)量技術(shù)；

4、大噸位新型塔吊的引進(jìn)和使用；予埋件和予留孔洞的精確度保證；多種工序和復(fù)雜施工 安裝技術(shù)之間的密切配合。由于鋼結(jié)構(gòu)建筑本身的特點(diǎn)， 國(guó)外在施工此類建筑時(shí)， 大都實(shí)現(xiàn)工期縮縮短的目標(biāo)， 工程造價(jià)也有降低。 深圳發(fā)展中心大廈鋼結(jié)構(gòu)高層建筑是首次由中國(guó)建筑業(yè)主承包施工安裝，經(jīng)歷了從缺乏經(jīng)驗(yàn)到有經(jīng)驗(yàn)和熟 練的過(guò)程。在整個(gè)發(fā)展中心大廈主體工程鋼結(jié)構(gòu)安裝過(guò)程中，以上所列技術(shù)難題得到較園滿的解決，以僅 25 毫米的垂直度偏差完成了高 165.30 米的鋼結(jié)構(gòu)建筑主體工程的施工安裝，在國(guó)內(nèi)創(chuàng)出了先進(jìn)水平，達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平 二、主要技術(shù)內(nèi)容深圳發(fā)展中心大廈系高層鋼結(jié)構(gòu)建筑，是我國(guó)目前最高的鋼結(jié)構(gòu)工程，由中國(guó)人自

5、己主承包。建筑面積55745m2 ,安裝鋼構(gòu)件總量11049噸，由于本身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)， 必須對(duì)其規(guī)定的技術(shù)要求進(jìn)行探索。如（1）最大鋼構(gòu)件重36.7噸的吊裝就位問(wèn)題；（2）最厚的鋼板130mm的焊接技術(shù)和焊接質(zhì)量保證問(wèn)題（國(guó)內(nèi) 以前最厚的鋼板約100 110mm，這樣厚的鋼板在國(guó)外也少見(jiàn)）。此外，還有一些較難的問(wèn)題，如（1）高層施工垂直度的測(cè)量；（2）按驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，高強(qiáng)螺栓安裝質(zhì)量的檢測(cè)技術(shù)；（3）不封閉平臺(tái)的液壓骨模施工。但都通過(guò)自行構(gòu)思、實(shí)施，并在有關(guān)部門(mén)配合下（如深圳 市質(zhì)檢站）取得了理想的效果，還有所創(chuàng)新。在深圳發(fā)展中心大廈施工中， 一些施工技術(shù)處理得也較為適當(dāng)， 如（1）大型及組合鋼構(gòu)件

6、的就位； （2） 各種不同連接方式的構(gòu)件就位固定；（3）予埋件和予留孔洞的精確度保證；（4）滑模施工的剪力墻與樓面板的連接；（5）壓型鋼板一一砼組合結(jié)構(gòu)的施工；（6）大噸位塔機(jī)的操作使用。深圳發(fā)展中心大廈主體工程于 1987年5月18日封頂。整個(gè)施工實(shí)踐證明，主樓中鋼結(jié)構(gòu)部份與剪力墻 部份施工協(xié)調(diào)，焊接及高強(qiáng)螺栓安裝質(zhì)量經(jīng)檢驗(yàn)全部合格。層高偏差8mm, 總高垂直偏差 25mm ，經(jīng)深圳市有關(guān)部門(mén)中間驗(yàn)收，質(zhì)量評(píng)為優(yōu)秀。在深圳發(fā)展中心大廈的施工和鋼結(jié)構(gòu)安裝時(shí)所采用的焊接、高強(qiáng)螺栓連接、栓焊混接是目前鋼結(jié)構(gòu)、高 層鋼結(jié)構(gòu)連接的三種主要形式 ,經(jīng)過(guò)施工工藝研究 ,理解和執(zhí)行國(guó)內(nèi)外有關(guān)規(guī)范 ，為保證施

7、工質(zhì)量提供了 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，而有些數(shù)據(jù)和定量結(jié)論在尚未見(jiàn)到。（一）、采用的技術(shù)原理：發(fā)展中心大廈系高層鋼結(jié)構(gòu)工程，技術(shù)要求嚴(yán)，質(zhì)量要求高，在施工技術(shù)上，體RC剪力墻采用了液壓滑升模板施工和鋼結(jié)構(gòu)安裝采用了CO2氣體保護(hù)半自動(dòng)焊。鋼結(jié)構(gòu)焊接是整個(gè)工程的關(guān)鍵，在焊接上選用了手工低氫焊條鋪底 ,CO2 氣體保護(hù)半自動(dòng)焊封閉的新工 藝。CO2氣體保護(hù)半自動(dòng)焊一一是用滾輪送給的焊絲通過(guò)導(dǎo)電嘴給電，在焊絲和母材間發(fā)生電弧，進(jìn)行熔焊接合，這時(shí)，為了保護(hù)電弧及熔焊金屬，由焊矩前頭的噴嘴流出CO2氣體。（二）、關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)造點(diǎn)：1. 超厚鋼板的焊接：最厚鋼板達(dá)到130mm，施焊焊縫354KM ,由于采用了先進(jìn)的CO

8、 2氣體保護(hù)半自動(dòng)焊，制定了焊接施工實(shí)施細(xì)則 ，有效地進(jìn)行了焊接質(zhì)量控制和焊接尺寸控制，從而保證了工程質(zhì)量。2. 園弧狀造型的總體安裝垂直偏差的測(cè)量控制與調(diào)整是施工技術(shù)的又一關(guān)鍵，施工中遵循“先整體、后碎步”的測(cè)控原則 ，擬定了先作閉合控制和 “逐層傳遞軸線、水平控制”的方法 ，并推導(dǎo)出兩個(gè)控制修正公式等 一系列措施 ，保證了安裝質(zhì)量，達(dá)到了較高的安裝精度。3. 大廈樓板采用壓型鋼板一一砼組合樓板，由于設(shè)計(jì)成功地把壓型鋼板代替受拉鋼筋作受力構(gòu)件，給施工帶來(lái)較大難度 ,在無(wú)施工規(guī)范可遵循的情況下參照國(guó)外資料編制了 壓型鋼板的施工及驗(yàn)收暫行規(guī)定”并實(shí)施， 保證了質(zhì)量。4. 施工與設(shè)計(jì)科研緊密結(jié)合，

9、開(kāi)展了“焊接對(duì)高強(qiáng)螺栓軸力影響的試驗(yàn)研究” ，“施工條件變化對(duì)高強(qiáng)螺栓 扭矩系數(shù)影響的試驗(yàn)研究” ，為高層鋼結(jié)構(gòu)的研究積累了數(shù)據(jù)。應(yīng)用和推廣情況：深圳發(fā)展中心鋼結(jié)構(gòu)的焊接采用 CO2 氣體保護(hù)半自動(dòng)焊，經(jīng)探傷檢測(cè) ，證明質(zhì)量?jī)?yōu)良，同時(shí)也說(shuō)明該技 術(shù)已完全熟練掌握 ，現(xiàn)已應(yīng)用于上海國(guó)際貿(mào)易中心大廈鋼結(jié)構(gòu)安裝。經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益：三、經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益本工程為當(dāng)前國(guó)內(nèi)同類項(xiàng)目之最，由于采用先進(jìn)工藝、網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃和QC 法控制質(zhì)量，使工期、質(zhì)量均達(dá)先進(jìn)水平，受到國(guó)內(nèi)外專家一致好評(píng)，取得了優(yōu)先承建此類工程的主動(dòng)權(quán)。CO2 焊法比常用手弧焊工效提高 4-5 倍，焊絲耗用比焊條耗用節(jié)約用量5左右 ，并節(jié)約能源

10、， 焊接耗電量節(jié)約 40 左右。本工程主體結(jié)構(gòu)工程成本降低率達(dá)到5.5，比投標(biāo)時(shí)予測(cè)的經(jīng)濟(jì)效益提高4（投標(biāo)策略立于保本 ）。在本工程中所進(jìn)行的施工工藝研究對(duì)保證深圳發(fā)展中心高層鋼結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量起到了一定的作用，為類 似工程的施工提供了可借鑒的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，也為發(fā)展我國(guó)高層鋼結(jié)層鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)作出了貢獻(xiàn)。深圳發(fā)展中心大廈是由我國(guó)建筑業(yè)總承總的第一項(xiàng)高層鋼結(jié)構(gòu)工程 ，130 毫米超厚鋼板焊接等工藝具有 相當(dāng)難度，它的建成為我國(guó)建筑業(yè)開(kāi)創(chuàng)了新的領(lǐng)域，并以其高技術(shù)水平和嚴(yán)格管理，主體施工安裝達(dá)到國(guó) 際先進(jìn)水平，也為承包單位提高了社會(huì)信譽(yù)。四、評(píng) 審 意 見(jiàn)一九八入年五月八日至十日在深圳由中國(guó)建筑工程總公

11、司召開(kāi)了“深圳發(fā)展中心大廈高層鋼結(jié)構(gòu)工程安 裝施工技術(shù)評(píng)議會(huì)” ，與會(huì)專家聽(tīng)取了鋼結(jié)構(gòu)安裝的技術(shù)報(bào)告，參觀了現(xiàn)場(chǎng)，審閱了會(huì)議技術(shù)文件，并進(jìn)行 了深入細(xì)致的討論，提出以下評(píng)議意見(jiàn)：該工程是目前我國(guó)第一次自行安裝的超高層鋼結(jié)構(gòu)，在已建成鋼結(jié)構(gòu)建筑中高度最高，是已建和在建的鋼結(jié)構(gòu)中焊接鋼板最厚鋼柱、 鋼梁截面最大 ，結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ，技術(shù)難度大的工程。 特別是在我國(guó)首次對(duì) 130mm 超厚 鋼板焊接施工的成功和超高鋼結(jié)構(gòu)安裝精度的控制表現(xiàn)出整個(gè)安裝施工技術(shù)管理水平高、施工組織嚴(yán)密、 技術(shù)措施得力、施工工藝合理、現(xiàn)場(chǎng)文明安全施工，該工程高質(zhì)量、高水平的建成標(biāo)志著我國(guó)高層鋼結(jié)構(gòu) 安裝施工技術(shù)已達(dá)到了新的高度。(二)該工程采用的C02氣體保護(hù)半自動(dòng)焊和焊進(jìn)制接操作規(guī)程對(duì)超厚鋼板的焊接是先進(jìn)和合理的。全部焊縫5233條折長(zhǎng)度354KM,均通過(guò)超聲波探傷并達(dá)到美國(guó)焊接協(xié)會(huì)AWSD11 (84)標(biāo)準(zhǔn)，合格率為100 %,其中94%達(dá)到D級(jí)V最高標(biāo)準(zhǔn)。填補(bǔ)了我國(guó)超厚負(fù)板焊接的空白。十一萬(wàn)二千顆高強(qiáng)度螺栓的安裝質(zhì)量和壓型鋼板組合樓板的栓釘焊接均符合設(shè)計(jì)要求。該工珠安裝精度由雙向經(jīng)緯儀