大管径倾斜相贯圆管柱施工法

摘 要：大管径倾斜相贯圆管柱工法能够保证带有三维空间角度的倾斜相贯圆管柱安全、精确、高效地完成吊装就位。此施工方法主要在钢构件吊装就位前及就位过程中，通过水准仪、全站仪对构件的测量控制，使钢构件达到顺利就位；通过预留“活节”以及布置合理的焊接顺序使其贯口处对位错边小，焊接变形最小，满足安装精度。

关键词：大管径；倾斜；相贯管柱；施工

1 工艺原理

根据倾斜相贯圆管柱准确就位后，其所带的钢牛腿均处于同一水平标高原理，在相贯圆管柱正式起吊前，利用水准仪及塔尺对预吊钢柱的牛腿下翼缘板进行抄平，配合使用手拉葫芦对钢柱倾斜角度进行调整，使其达到准确就位时的状态，从而达到钢柱起吊后顺利就位；在相贯倾斜圆管柱吊装时，其下端相邻钢柱留“活节”便于钢柱对接时精度调整；通过对焊缝分布部位及焊接时由于焊接应力可能引起的收缩分析，制定合理的焊接顺序，控制焊缝宽度及焊缝层数，减小焊接变形，达到预期的安装精度。

2 施工工艺流程及要点

2.1 施工工艺流程

相贯钢柱尺寸检查吊装就位基准点及反光片标记爬梯绑扎吊装卡环及手拉葫芦固定预起吊（构件离地约500mm）抄平圆管柱各向环板下翼缘使用手拉葫芦调整钢柱倾斜角度起吊并就位微调钢柱固定钢柱摘钩连接上部钢梁对称、分段焊接相贯钢柱

2.2 施工操作要点

2.2.1 相贯斜柱吊装前准备。对将要吊装的相贯斜柱管口、螺栓孔间距、牛腿位置、安装控制基准线及基准点位置等进行检查，并对安装时需要重点用到的基准线及基准点用油性笔进行醒目的标记，同时在安装控制基准点上贴设反光片。上述各项经检查无误后，在相贯斜钢管柱上绑扎钢爬梯，以便钢管柱在高空就位后，工人方便爬到柱顶部，完成摘钩工作。

2.2.2 倾斜管柱吊装。使用卡环将吊绳及手拉葫芦固定在确定好的吊点上，缓慢提升圆管柱，至圆管柱下部距离地面约500mm时停止提升，使用仪器及塔尺对相贯圆管柱的各项环板进行抄平，同时配合使用手拉葫芦对圆管柱的倾斜角度进行调整，确保钢柱接近正确就位时的状态。至此，相贯倾斜圆管柱地面的准备工作完成。

继续提升钢柱，待钢柱吊至就位点上方约200mm时，利用事先架设好的仪器对待安装钢柱上部端口进行三维坐标观测，缓慢下降钢柱，利用钢柱下端口附近的安装控制基准点对应找到其下部钢柱上端口的安装控制基准点，使其上下基准点在同一条直线上，利用仪器观测带安装钢柱上端的反光片，所得到的坐标数据与其理论数据进行比对，同时用塔吊以相贯斜柱下部确定的基准点为基准，对相贯斜柱进行微调，直至圆管柱就位精度符合规范要求。

2.2.3相贯管柱接口调整。由于相贯倾斜斜圆管柱是由下部两支圆管逐步相贯后成为一支圆管，其上部坐标就位准确后，其下端的两个管口必须与其下部的两支圆管柱的管口做到精确对接，这就要求无论在工厂加工阶段还是在现场安装阶段都必须确保达到足够的精度。但在实际生产过程中，加工环节的切割、组装、焊接以及人为等诸多因素的影响，工厂加工的精度均会有一定程度的偏差；而在现场安装环节，受现场操作面、焊接、安装累计偏差等因素影响，已安装好的圆管柱，也存在一定程度的偏差；因此，相贯倾斜圆管柱就位后，与其下部钢管柱管口出现不对位、错口等可能性很大，而此时若下面钢管柱已经焊接完成，不可调节，则相贯倾斜圆管柱的就位难度就会增大，进而影响吊装速度。

为了避免上述情况的出现，在安装相贯倾斜圆管柱时，其下部紧邻的两支圆管钢柱预留“活节”，即用高强螺栓代替普通螺栓，进行可调连接，暂不进行焊接。待相贯倾斜圆管柱精确就位并固定后，通过二次微调其下部的钢柱，使其管口对接位置不出现较大错边及间隙，满足规范要求。

2.2.4 相贯管柱焊接。在倾斜相贯管柱安装完成后先连接最上层钢框梁，使用安装螺栓进行临时固定，避免焊接圆管柱产生的应力无法释放。然后焊接已调整后相贯柱下端钢柱，最后对相贯柱柱腿与下端钢柱接口进行焊接。为了避免焊接过程中产生过大的焊接应力，导致圆管柱变形过大，在焊接过程严格按照对称同时焊接，焊缝进行分段焊接，单条焊缝进行分层分道焊接的原则进行。在焊接过程中，全程监测相贯倾斜圆管钢柱的柱顶位置坐标，确保焊接后柱顶坐标在可控范围内。待圆管柱焊接完成后，进行最上层钢框梁高强螺栓的终拧。

3 效益分析

本工法在吊装前将钢柱就位角度、抄平环板等工作量较大的调整工作由高空转移至地面完成，不仅减小了在高空中调整的工作量及难度，降低了施工的安全风险；同时也大大减少了倾斜圆管柱安装就位时对塔吊的占用时间，提高了吊装工作效率。另外，预留“活节”辅助相贯倾斜圆管柱接口处精确就位，也很大程度上降低了高空对接的难度。就施工难度而言，使用本工法后有效解决了相贯倾斜圆管柱高空安装就位这一难题，对高效、保质、保量的完成相贯倾斜圆管柱吊装工作有着重要的意义。

4 应用实例

本工法应用于银丰soho中心T3工程，其中3号塔楼地上共46层，地下四层，顶层标高为179.67米，屋顶标高为200米，为超高层建筑。该工程自2012年4月开始进行钢柱吊装，2013年5月完成主体结构钢柱钢梁工作，历时13个月，由于本工程核心筒爬模、外框钢结构吊装垂直交叉作业，同步进行施工，施工难度大，工期紧是其一大特点。

独特的造型及构形式，给钢结构的吊装施工过程带来极大困难。尤其是在进行相贯倾斜圆管柱吊装时，使用传统的吊装方法，耗时、耗工。通过使用本工法，有效节省了相贯斜柱在安装焊接中人工及塔吊用时。

本工法的使用为该工程节省工期7.5天，节省费用约29万元。对施工过程中进行全过程的监控与测量，安装完成后进行验收，其对接接口偏差尺寸满足规范要求。焊接完成后构件安装变形计焊接质量均满足要求。施工过程无任何安全质量事故，赢得了监理单位及业主的一致好评。

5 结语

（1）高空中大量的调平及调整工作转由在地面完成，减小了在高空中调整的工作量及难度，降低了施工的安全风险；（2）预留“活节”，即与相贯倾斜圆管柱下部紧邻钢柱不进行焊接，使其贯口处对位时错边可调，与传统的吊装方法比较，速度快，施工就位容易，工人操作简便，提高工作效率；（3）通过布置合理的焊接顺序及控制单道焊缝宽度、层数，使相贯倾斜圆管柱焊接后变形小，有利于质量控制及精度控制；（4）本工法适用于带有三维空间角度且所带牛腿处于水平位置的倾斜相贯圆管钢柱的安装及焊接施工。

参考文献

[1] 崔基，田旭鹏，马信，张永丰，郑健.超高层异型钢结构安装测量控制[J].建筑技术，2014（6）：507-514.

作者简介：张晓杰（1980- ），男，河北邯郸人，华北理工大学迁安学院，助教。